鉴于全球发展和使用环境友好型能源储存材料和柔性装置需求的不断增加,开发基于天然聚合物的凝胶聚合物电解质（GPE）以制备超级电容器（SCs）成为发展趋势。水系电解质因其易操作、低成本、安全、高离子电导率和高功率密度等优点,在SCs中备受青睐。因此,本论文使用储量丰富、成本低廉、可生物降解的天然木质纤维素（LC）膜作基质制备水凝胶电解质以提高SCs的电化学性能,并用商用隔膜和液体电解质作为对比样进行研究。根据碱性、酸性和中性三种水系电解质体系不同的特性,用溶液浇筑法和冷冻干燥法等简单的方法制备了三种基于LC的膜,以适用于三种水系电解质体系中。并通过物理表征和电化学表征等手段进行一系列的研究。（1）在碱性体系中,LC膜具有270℃的良好热稳定性、86.2%的孔隙率和948%的电解质吸液率。基于LC膜的碱性水凝胶电解质（LC-GPE）在室温下的离子电导率高达32.6 mS cm-1。以LC-GPE和活性炭电极组装的对称SC在1 A g-1时有120 F g-1的高比电容,即使电流密度增加10倍,其容量损失也仅为8.4%,并且在10,000次充放电长循环中,有92.5%的容量保留率和接近100%的库仑效率。此外,由LC-GPE和活性炭电极组成的平面型SC易弯曲到180°而不破裂,且保持良好的电化学性能。这些结果表明,LC-GPE不仅满足绿色/可持续性要求,而且还明显提高SCs的电化学性能。（2）在酸性体系中,LC膜具有极好的机械性能（10.1 Mpa的应力）、1300%的超高电解质吸液率和极强的耐酸性能。由LC膜和1 mol L-1 H2SO4溶液制备的酸性水凝胶电解质（LC-H2SO4）具有较好的离子电导率。由LC-H2SO4和活性炭组装的SC在电流密度从0.5 Ag-1增加到5 A g-1时,只有10%的容量损失,且在20,000次的长循环后,容量保留率为115%。之所以有15%的容量增加,可能是由于溶解在电解质中的半纤维素改善了界面相容性,并且其含氧官能团提供了部分雁电容。此外,含有更高H2SO4浓度的LC-H2SO4组装的平面SC表现出更好的电化学性能,且由LC-H2SO4组装的平面柔性SC具有很好的弯曲性能。因此,可以用含有较高H2SO4浓度（如3 mol L-1）的LC-H2SO4来组装SCs以改善其电化学性能以及用LC-H2SO4来制备可穿戴和可弯曲等柔性SCs。（3）在中性体系中,由冷冻干燥法制备的基于LC的膜（LC-FD）有95%的超高孔隙率和1100%的高电解质吸液率。基于LC-FD膜的中性水凝胶电解质（LC-FD-Li2SO4）凝胶化程度高,具有与液体电解质相近的离子电导率,且在1.8 V的高工作电压下比液体电解质具有更好的电化学稳定性。基于LC-FD-Li2SO4的SC在1 A g-1时的比电容为138.4 F g-1,且其在1.8 V下万次循环后仍有88%的容量保留率,远高于液体电解质基SC的53%。这是因为LC-FD膜通过物理和化学作用抑制了水分子的活性。这种SC可输出16.08 Wh Kg-1的高能量密度。因此,这种中性水凝胶电解质适用于组装具有高安全性和环境友好性的高压型水系SCs。