自支撑柔性PVA/木质素磺酸钠/聚吡咯复合静电纺丝膜作为超级电容器电极材料的性能优化研究

为解决柔性超级电容器中导电活性物质负载效应和结构设计限制性能的关键问题，研究人员通过原位聚合法在PVA/LS静电纺丝膜表面负载PPy颗粒，利用LS的磺酸基团增强纤维与PPy的吸附力，构建了具有高导电性和优异电化学性能的复合薄膜。采用堆叠法将薄膜转化为三维厚结构，使四层堆叠的对称固态超级电容器面电容达2629.65 mF cm?2，较单层提升4.64倍，为柔性储能器件性能提升提供了新思路。

　　

这项研究展示了一种创新的柔性导电材料制备策略。通过将聚吡咯(PPy)原位聚合到聚乙烯醇/木质素磺酸钠(PVA/LS)静电纺丝膜表面，巧妙利用LS中丰富的磺酸基团，显著增强了纤维与PPy之间的吸附力。这种强相互作用确保了PPy壳层均匀连续地包覆在纤维表面，赋予材料高达2629.65 mF cm^?2的惊人面电容。

研究团队采用静电纺丝技术制备PVA/LS基底薄膜，随后通过精确控制的化学氧化聚合反应，在纤维表面构建导电PPy网络。特别值得注意的是，木质素磺酸钠(LS)在此过程中扮演了双重角色：既作为生物质增强剂改善机械性能，又通过磺酸基团(-SO₃H)与PPy的强相互作用优化电荷传输。

更令人振奋的是，研究人员创新性地采用薄膜堆叠法，将二维结构转化为三维厚电极。这种设计使活性物质负载量大幅提升，同时保持优异的柔性特征。四层堆叠的4(PPy6)样品在固态超级电容器测试中展现出卓越的性能，其面电容值达到单层样品的4.64倍，充分证明了该结构设计的优越性。

这项工作为开发新一代柔性储能器件提供了重要启示：通过生物质改性剂与导电聚合物的协同作用，结合创新的结构设计，可突破传统柔性电极材料的性能瓶颈。这种环保、高效的制备方法，在可穿戴电子设备和柔性显示等领域具有广阔应用前景。