综述：电化学储能进展：电动汽车电池中生物质衍生隔膜、粘合剂和电解质的综述

这篇综述系统评述了生物质衍生材料在电动汽车(EV)电池隔膜(separator)、粘合剂(binder)和电解质(electrolyte)中的应用潜力，重点分析了其通过预处理、聚合、碳化等转化技术对离子电导率、热稳定性和短路风险等关键性能的影响，为开发高安全性、长寿命的可持续储能系统(EES)提供了新思路。

　　

电化学储能技术正迎来生物质材料的革新浪潮。随着全球温室气体(GHG)排放量在1990-2022年间激增33%，交通运输领域作为第二大CO₂
排放源，亟需通过电动汽车(EV)实现能源转型。这篇综述聚焦生物质衍生材料如何突破传统电化学储能系统(EES)的瓶颈，从隔膜、粘合剂到电解质，构建起可持续的电池技术体系。

生物质衍生隔膜：安全卫士的进化
传统聚丙烯(PP)和玻璃纤维(GF)隔膜存在热收缩、润湿性差等缺陷。竹纤维素隔膜展现出15.1°的超低接触角，在200°C下仍保持结构稳定，使锂离子电池(LIB)在0.5C倍率下实现168.6 mAhg^-1
的放电容量。大豆芽衍生隔膜凭借451 m²
g^-1
的比表面积，有效抑制锂硫电池(LSB)中多硫化物的穿梭效应。分子设计方面，1,2,3,4-丁烷四羧酸交联的纤维素隔膜展现出26.02 GPa的杨氏模量，远超商用隔膜标准。

生物质粘合剂：电极的"分子胶水"
传统聚偏二氟乙烯(PVDF)粘合剂存在毒性问题。源自红藻的λ-卡拉胶粘合剂使硅负极(SA)在0.1C下的初始放电容量达3160.87 mAhg^-1
，远超石墨负极理论容量。交联糊精-硼砂体系粘合剂使电极经过200次循环后仍保持3566.8 mAhg^-1
的可逆容量，其2.79 N的剥离力证实了优异的机械性能。值得注意的是，壳聚糖-没食子酸(1:1)粘合剂通过氢键和离子偶极相互作用，将循环稳定性提升至1868 mAhg^-1
。

生物质电解质：自修复的离子高速公路
海藻酸钠-明胶-硼砂复合电解质仅需60秒即可完成自修复，归功于动态硼酸酯键和氢键的协同作用。这种设计使超级电容器在0.25 Ag^-1
下获得185.3 Fg^-1
的比电容。木质纤维素衍生的锂2-糠酸盐电解质在2.5 mol%浓度时实现1.30 Scm^-1
的超高离子电导率，而甲壳素纳米纤维 hydrogel 电解质通过3D多孔结构将锌离子电池(ZIB)的循环寿命延长至100次以上，平均容量达333.5 mAhg^-1
。

挑战与未来方向
尽管生物质材料展现出巨大潜力，但面临三大挑战：1)高温下水分流失导致电解质性能衰减；2)LSB中80%的阴极体积膨胀影响结构完整性；3)材料批次差异导致性能波动。机器学习模型如XGBoost(决定系数0.983)和深度神经网络(电压预测误差0.35V)正加速材料筛选，而密度泛函理论(DFT)计算可指导分子设计。未来研究应聚焦异质原子掺杂、陶瓷复合材料开发，以及规模化生产技术的优化，推动生物质材料在EV电池中的商业化应用。

通过整合生物质衍生隔膜、粘合剂和电解质，电动汽车电池有望实现能量密度400 Whkg^-1
、循环寿命超2000次的目标，同时将原材料成本降低至44.3美元/吨，为可持续能源转型提供关键技术支撑。