超級電容器作為一種性能優異、壽命長的新型儲能器件，在推動全球信息產業發展中發揮了舉足輕重的作用。考慮到當前世界面臨的資源短缺、環境嚴重污染、全球變暖等諸多問題，開發成本低、環境友好的超級電容器材料至關重要。生物質材料獨特的物理化學特征使其可以用作骨架、粘合劑等，并在碳化后用作超級電容器電極的支撐材料。此外，生物聚合物可顯著提高超級電容器電解質的機械強度、離子遷移率和浸潤特性。

生物質資源豐富，包括農作物、農業廢棄物、木材和木材廢棄物、水生植物和藻類等，具有可生物降解、可再生、環保和無毒的特性，被認為是非常有前途的石油基產品的替代材料。迄今為止，生物質已被廣泛應用在食品工業、生物醫藥、農業、能源儲存等領域。大多數天然生物聚合物都是具有重復結構的大分子，如殼聚糖、幾丁質、纖維素和淀粉等，它們精細復雜的納米結構和形態使它們能夠用于超級電容器（圖1）。當通過高溫熱解炭化后，高碳含量的生物質材料會形成獨特的多孔結構，表現出增強的導電性，使其適合用作碳電極材料。此外，生物質材料可與導電組分（導電聚合物、導電碳材料、二維導電材料、金屬納米顆粒、過渡金屬氧化物等）復合使用。復合材料可以融合單個元素的結構和性能優勢，同時最大化其物理或化學特性。生物聚合物也被用于制造功能性超級電容器電解質，生物聚合物結構中親水性基團的存在賦予極性溶劑較高的潤濕性能，并促進與鹽的陰離子組分的相互作用，從而增強鹽的溶解度和陽離子的傳輸。

本文綜述了生物聚合物基材料在超級電容器領域的研究進展（圖2）。討論了生物聚合物的物理和化學性質，以及超級電容器的分類和基本原理。此外，本文還全面考察了最近生物質基材料在超級電容器中的具體應用，包括電極材料和電解質材料。最后，本文總結了超級電容器用生物質材料存在的挑戰，并探討了未來的發展方向。

以上綜述論文以“Biomass-based Materials for Advanced Supercapacitor: Principles, Progress, and Perspectives”為題發表于 Aggregate 期刊，論文第一作者為天津科技大學輕工科學與工程學院的碩士生王婭萱，通訊作者為天津科技大學司傳領教授、徐婷副教授和南京林業大學蔡旭敏副教授。