近日，我院2020级硕士研究生王定坤为第一作者在《Chemical Engineering Journal》（IF=16.744）上发表了题为“Lignin-containing hydrogel matrices with enhanced adhesion and toughness for all-hydrogel supercapacitors”的文章，我院林化所陈日清副研究员为通讯作者。文章报道了一种具有优异自粘性和机械强度的木质素基，并基于该基体制备了一种具有强韧界面的全凝胶超级电容器，改善了传统柔性超级电容器在形变过程中电极-电解质层容易滑移和脱落的界面问题，扩大了柔性超级电容器的应用范围。

研究内容

一是一步法制备了稳定的银-木质素纳米颗粒悬浮液，制备得到的银/木质素纳米颗粒悬浮液具有良好的分散稳定性，其中平均粒径为66.14 nm，Zeta电位为-59.1 mV，粒径分布系数为0.226。二是在聚丙烯酰胺网络中引入银/木质素纳米颗粒悬浮液，制备了一种具有优异自粘性和机械强度的木质素基水凝胶。木质素基水凝胶的机械强度优于现有的聚丙烯酰胺水凝胶，其撕裂能为902 J/m²。在80%应变下经过1000次循环压缩后，应力保持率接近100%，塑性变形率低于10%,能量损耗系数低于0.3。与此同时，木质素基水凝胶具有较强的自粘性，能够粘附多种材料，可用于改善柔性超级电容器的界面问题。三是以木质素凝胶作为基体，制备得到凝胶电极和凝胶电解质，然后组装成全凝胶超级电容器。基于木质素基水凝胶的柔性全凝胶超级电容器电极-电解质界面粘接强度为827 J/m²，等效串联电阻为24.15 Ω，比电容为298.6 F/g。经过10000次恒电流充放电后，其电容保持率为89.9%；经过5000次不同机械形变后，其电容保持率均超过90%，表明其优异的电化学稳定性和机械稳定性。基于木质素基水凝胶的全凝胶柔性超级电容器具有出色的界面粘接强度和电化学性能，在一定程度上改善了柔性超级电容器在形变过程中相邻层滑移甚至脱落的界面问题。

图1 木质素凝胶基体的制备

图2 具有强韧界面的全凝胶超级电容器