张凯/刘培文/司传领AM综述：用于柔性功能储能设备的先进纳米纤维素基复合材料

随着对可穿戴电子产品（如智能手表、可穿戴健康监测系统和人机接口单元）的需求不断增加，构建具有环保、低成本、多功能和高电化学性能的柔性储能系统势在必行。纳米纤维素具有可持续的自然丰度、卓越的性能和独特的结构，已成为一种很有前途的纳米材料，在功能性储能系统方面显示出巨大的应用潜力。

在此，德国哥廷根大学张凯教授、刘培文及天津科技大学司传领教授等人综述了用于柔性功能性储能设备的先进纳米纤维素基复合材料的最新进展，旨在为纳米纤维素与其他电化学材料的结合以优化其性能提供新的视角。

首先简要介绍了纳米纤维素独特的结构特征和性能。其次，从合成技术（原位、非原位）和微/纳米界面结构的角度强调了这些复合材料的结构-性能-应用关系，以优化其性能。接下来，全面讨论了纳米纤维素基复合材料的近期应用，从柔性锂离子电池和超级电容器到新兴的电化学储能装置，如锂硫电池、钠离子电池和锌离子电池等。

图1. 纳米纤维素的形态、性质和复合材料

最后，作者提出了用于下一代柔性储能系统的纳米纤维素基复合材料的当前挑战和未来方向：

（1）缺乏连续和大规模制备纳米纤维素基复合材料的可行技术；

（2）一些纳米纤维素基复合材料的机械强度和柔韧性不足以满足实际应用；

（3）应从根本上了解电极/电解液界面中活性成分与纳米纤维素之间的分子相互作用，从理论和实验两个方面阐明工作机制；

（4）需要更多关于材料成分的合理设计、表面/界面工程和合成技术的努力来弥补纳米纤维素导电性的不足；

（5）应进一步研究对纳米纤维素基复合电极孔结构的控制。

图2. 用于柔性电极、隔膜和电解液的纳米纤维素基复合材料的开发

Advanced Nanocellulose-Based Composites for Flexible Functional Energy Storage Devices, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202101368