近年来,电子产品已经融入了人们的日常生活,目前所应用的各种设备中,电池是最常见的储能器件。在各类电池中,锂离子电池已经非常成熟普遍,可是它仍有诸多不可忽视的缺点,比如苛刻的生产环境,昂贵的生产成本以及不利于环境友好的有机系电解液。这时水系锌离子电池由于其成本低,安全性高,循环寿命持久和良好的能量密度等优点引起了国内外研究学者的兴趣与关注。我们知道,电池的电化学性能与电极材料有着极大的关联。在自然界来源广泛,回收成本低的纤维素作为电池基底材料具备极大的诱惑力与可能性。因此本论文以水系锌离子电池作为研究对象,并围绕将纤维素与活性物质制成复合电极材料,进行电化学性能研究。本文的具体研究内容主要包括了以下三个部分:一:以纳米结构聚苯胺-纤维素纸作为正极,在石墨纸上电沉积金属锌作为负极制备固态柔性水系锌离子电池。隔膜采用具有高离子电导率的柔性纳米纤维素隔膜。在功率密度分别为0.16和3.34kW/kg(根据正极和负极总活性质量估算)下,锌离子电池的能量密度分别为117.5和67.8 W·h/kg。所制备的锌离子电池在拥有与非对称超级电容器相当的功率密度条件下,其能量密度远高于后者。同时,在4A/g的电流密度下进行1000次充放电循环后,仍具有84.7%的高容量保持率,实现了良好的循环稳定性。更重要的是,在机械弯曲条件下比容量无明显变化,在1000次弯曲循环后损失仅为9%。固态柔性锌离子电池作为柔性显示器和可穿戴电子设备的储能装置具有巨大的应用潜力。二:以木浆纤维素作为正极基底材料,通过木浆纤维素对聚苯胺形貌的影响从而调控正极的电化学性能。可以清晰地发现,通过木浆纤维素调控聚合的聚苯胺可以呈现珊瑚状以及针状的结构,尺寸更小,比表面积更大。该实验以木浆纤维素作为反应位点,在其调控的情况下,形貌与容量皆优于直接化学法生长的聚苯胺。在1A/g的电流密度下,拥有226.4mA·h/g的比容量。并且拥有优异的倍率性能。将锌离子电池弯曲不同角度,并在弯曲情况下进行电化学性能测试。发现电化学性能几乎无变化。在5A/g的电流密度下进行1000圈恒流充放电测试,容量保持最初始比容量的72.6%,库伦效率也始终维持在100%。高倍率的柔性的锌离子电池满足了人们对“快充”的需求,拥有光明的发展前景。三:以离子液体([BMIm]Cl)处理后的棉花纤维素作为正极基底材料,棉花纤维素为复合正极材料提供了力学骨架并赋予了柔韧性。聚苯胺在其表面聚合后呈现纳米球与针状的微观形态,计算后发现正极负载量可以达到2.5mg/cm~2。所制备的水系锌离子电池拥有良好的倍率性能,弯曲性能以及循环寿命。在1A/g电流密度下,拥有150.3mA·h/g容量。1000圈的充放电循环后,也拥有着84.7%的高保容率。本实验中制备的锌离子电池具有高负载,高容量,可弯曲的优异性能。高负载电池在目前储能领域仍需要进一步研究发展以便实现日常生活中电子设备的轻量化,迷你化。