CN103971951A - 超级电容器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种超级电容器的制备方法，包括：将石墨分散在温度为150~300℃的离子液体中，形成石墨与离子液体的混合物；石墨与离子液体的质量体积比为1~200g:1L；将混合物进行球磨2~12小时，得到石墨烯离子液体复合材料；将石墨烯-离子液体复合材料置于模具中，施加恒定的压力至石墨烯-离子液体复合材料冷却至室温，得到石墨烯-离子液体复合电极片；将隔膜浸泡在离子液体中后得到含离子液体的隔膜；按照复合电极片、含离子液体的隔膜和复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯，在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。上述超级电容器的制备方法中，使用比表面积较高的石墨烯-离子液体复合电极片，且不需要使用集流体，提高了活性材料的比重，获得比电容较高的超级电容器。

Description

超级电容器的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯复合材料领域，特别是超级电容器的制备方法。
背景技术
石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等发现的一种二维碳原子晶体，具有优异的性质，如高比表面积，高电导率，高机械强度以及优异的韧性等。由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点，吸引了诸多科技工作者广泛关注。石墨烯因其优良的导电性能可用于电极材料、复合材料等。
传统的制备石墨烯的方法主要有石墨剥裂、化学氧化还原法、超声剥离法、化学气相沉积法等。这些方法目前存在一些不足的地方，石墨烯的理论比表面积可以达到2630m2/g，但实际上所制备的石墨烯的比表面积远远低于这一数值，大多数只有600m2/g左右，这大大制约了石墨烯的应用。且有的获得石墨烯的产率仅为10%左右。超级电容器有良好循环使用寿命及高的功率密度，有广泛的应用前景。目前石墨烯用于超级电容器电极材料时需要添加粘结剂，这会导致活性材料的比重下降，影响容量的发挥，使得获得的超级电容器的比电容不高。
发明内容
基于此，有必要提供一种能获得比电容较高的超级电容器的制备方法。
一种超级电容器的制备方法，包括：
将石墨分散在温度为150~300℃的离子液体中，形成石墨与离子液体的混合物；其中，所述石墨与离子液体的质量体积比为1~200g:1L；
将所述石墨与离子液体的混合物进行球磨2~12小时，得到石墨烯离子液体复合材料；
将所述石墨烯-离子液体复合材料置于模具中，对所述石墨烯-离子液体复合材料施加恒定的压力至所述石墨烯-离子液体复合材料冷却至室温，得到石墨烯-离子液体复合电极片；及
将隔膜浸泡在离子液体中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照所述石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯，并在所述电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
在其中一个实施例中，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EtMeImBr)，1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EtMeImCl)，1-乙基-3-甲基咪唑碘盐(EtMeImI)，1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1-Et-2,3-Me2ImCF3SO3)，1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(1,2-Et2-3-MeImCF3SO3)，1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐(1,2-Me2-3-EtImBr)，1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐(1,2-Me2-3-EtImCl)和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐(1,2-Me2-3-EtImBF4)中的至少一种。
在其中一个实施例中，球磨所使用的球磨球的直径为5~20毫米。
在其中一个实施例中，球磨所使用的球磨球与所述石墨与离子液体的混合物的体积比为1:0.5~1:2。
在其中一个实施例中，所述球磨的转速为200~800转/分钟。
在其中一个实施例中，球磨所使用的容器为不锈钢球磨容器，球磨所使用的球磨球为不锈钢硬质球磨球。
在其中一个实施例中，所述球磨容器的容量为4~10L。
在其中一个实施例中，所述石墨与离子液体的混合物与所述球磨容器的体积容量之比为1:3~1:4。
在其中一个实施例中，所述压力为20~30MPa。
在其中一个实施例中，所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨、无定型碳或膨胀石墨。
上述的超级电容器的制备方法中，首先将将石墨与离子液体进行球磨，再通过简单的分离、得到石墨烯-离子液体复合材料的产率高且比表面积较高，然后以含有离子液体的石墨烯-离子液体复合材料为原材料，通过模具成型制成石墨烯-离子液体复合电极片，离子液体冷却后可充当粘结剂与电解液，因此在超级电容器中不需要添加粘结剂，有利于容量的提高。同时，使用比表面积较高石墨烯-离子液体复合电极片作为电极，且不需要使用集流体，提高了活性材料的比重，因此能获得比电容较高的超级电容器。
附图说明
图1为一实施方式的超级电容器的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施方式及附图，对超级电容器的制备方法作进一步的详细说明。
请参阅图1，一实施方式的超级电容器包括以下步骤：
S101，将石墨分散在温度为150~300℃的离子液体中，形成石墨与离子液体的混合物；其中，石墨与离子液体的质量体积比为1~200g:1L。
本实施例中，石墨可以为天然鳞片石墨、人造石墨、无定型碳或膨胀石墨。离子液体可以为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐，1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，1-乙基-3-甲基咪唑碘盐，1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐，1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐，1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐，1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐，1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。其中，石墨与离子液体的质量体积比为1~200g:1L。若石墨的加入量过大，球磨中剥离过程比较困难，若石墨的加入量过小，石墨烯产量低。
S102，将石墨与离子液体的混合物进行球磨2~12小时，得到石墨烯离子液体复合材料。
具体为：可以按照石墨与离子液体混合物的体积与球磨容器容量的比为1:3~1:4的比例将石墨与离子液体混合物加入到球磨容器中。本实施例中，球磨所使用的球磨容器可以为不锈钢球磨容器，球磨容器的容量可以为4~10L。球磨所使用的球磨球可以为不锈钢硬质球磨球。不锈钢硬质球磨球碰撞力度大，相互摩擦后可增加石墨烯的表面缺陷与褶皱，因此在球磨的过程中可以增加石墨烯的比表面积。球磨球的直径可以为5mm~20mm，加入的球磨球与石墨与离子液体混合物的体积比可以为1:0.5~1:2，球磨的转速可以为200~800转/分钟。在球磨过程中，当石墨被剥离后就分散到离子液体中，用筛网将球磨球分离出来，得到石墨烯离子液体复合材料。
S103，将石墨烯-离子液体复合材料置于模具中，对石墨烯-离子液体复合材料施加恒定压力并保持压力至石墨烯-离子液体复合材料冷却至室温，得到石墨烯-离子液体复合电极片。
本实施例中，模具的长宽规格可以为50mm×30mm，在其他的实施例中，也可以根据需要设置成不同规格的模具大小。压力的大小为20~30MPa。在高压条件下模具盖在朝模具底部的运动过程中会产生热量，待到模具盖不再往模具底部运动后，还继续保持该压力至石墨烯-离子液体复合材料温度降低至室温。由于石墨烯-离子液体复合材料含有离子液体，离子液体冷却后可充当粘结剂与电解液，因此石墨烯-离子液体复合电极片不需要添加粘结剂，有利于容量的提高。
S104，将隔膜浸泡在离子液体中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
本实施例中，离子液体可以为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。将隔膜浸泡在离子液体中，得到的含有离子液体的隔膜上的离子液体和在制备石墨烯-离子液体复合材料所用的离子液体为同样的离子液体，该离子液体可以作为电解液和粘接剂，因此不需要另外添加粘接剂，有利于容量的提高。
上述的超级电容器的制备方法中，首先将将石墨与离子液体进行球磨，再通过简单的分离、得到石墨烯-离子液体复合材料的产率高且比表面积较高，然后以含有离子液体的石墨烯-离子液体复合材料为原材料，通过模具成型制成石墨烯-离子液体复合电极片，离子液体冷却后可充当粘结剂与电解液，因此在超级电容器中不需要添加粘结剂，有利于容量的提高。同时，使用石墨烯-离子液体复合电极片作为电极，不需要使用集流体，提高了活性材料的比重，因此能获得比电容较高的超级电容器。同时可降低成本，而且减少了调浆、混料、涂布等电极制备工艺，不需要注液等工艺，进一步优化电容器制造工艺。整个制备步骤简单，操作可控，适合大规模的工业生产。
以下结合具体实施例来进行说明。
实施例1
（1）将天然磷片石墨与150℃的1-乙基-3-甲基咪唑溴盐按质量体积比10g:1L混合，得到石墨与1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的混合物。
（2）取1L石墨与1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为5毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:2，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定200转/分钟，球磨12小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取20g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-3-甲基咪唑溴盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例2
（1）将天然磷片石墨与180℃的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐按质量体积比10g:1L混合，得到石墨与1-乙基-3-甲基咪唑氯盐的混合物。
（2）取2L石墨与1-乙基-3-甲基咪唑氯盐的混合物，加入到容量为6L的不锈钢球磨容器中，加入直径为10毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:1，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定400转/分钟，球磨10小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取30g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例3
（1）将天然磷片石墨与160℃的1-乙基-3-甲基咪唑碘盐按质量体积比100g:1L混合，得到石墨与1-乙基-3-甲基咪唑碘盐的混合物。
（2）取1L石墨与1-乙基-3-甲基咪唑碘盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为20毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:0.5，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定600转/分钟，球磨8小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取50g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加30MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-3-甲基咪唑碘盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例4
（1）将天然磷片石墨与200℃的1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐按质量体积比200g:1L混合，得到石墨与1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物。
（2）取2.5L石墨与1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，加入到容量为10L的不锈钢球磨容器中，加入直径为10毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:1，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定800转/分钟，球磨6小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取10g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加30MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例5
（1）将天然磷片石墨与220℃的1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐按质量体积比50g:1L混合，得到石墨与1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物。
（2）取1L石墨与1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为20毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1∶1.5，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定500转/分钟，球磨4小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取5g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加30MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例6
（1）将天然磷片石墨与250℃的1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐按质量体积比20g:1L混合，得到石墨与1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐的混合物。
（2）取1L石墨与1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为5毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1∶1.2，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定300转/分钟，球磨9小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取25g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加25MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例7
（1）将天然磷片石墨与280℃的1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐按质量体积比120g:1L混合，得到石墨与1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐的混合物。
（2）取2L石墨与1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐的混合物，加入到容量为8L的不锈钢球磨容器中，加入直径为10毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:0.8，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定500转/分钟，球磨10小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取15g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加25MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例8
（1）将天然磷片石墨与300℃的1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐按质量体积比5g:1L混合，得到石墨与1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐的混合物。
（2）取1L石墨与1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为20毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:2，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定600转/分钟，球磨2小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取40g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加28MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例9
（1）将天然磷片石墨与200℃的1-乙基-3-甲基咪唑溴盐按质量体积比150g:1L混合，得到石墨与1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的混合物。
（2）取2L石墨与1-乙基-3-甲基咪唑溴盐的混合物，加入到容量为6L的不锈钢球磨容器中，加入直径为5毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:1，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定400转/分钟，球磨12小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取30g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加28MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-3-甲基咪唑溴盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例10
（1）将天然磷片石墨与210℃的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐按质量体积比200g:1L混合，得到石墨与1-乙基-3-甲基咪唑氯盐的混合物。
（2）取1L石墨与1-乙基-3-甲基咪唑氯盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为5毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:0.5，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定200转/分钟，球磨8小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取20g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加30MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
实施例11
（1）将天然磷片石墨与230℃的1-乙基-3-甲基咪唑碘盐按质量体积比50g:1L混合，得到石墨与1-乙基-3-甲基咪唑碘盐的混合物。
（2）取1L石墨与1-乙基-3-甲基咪唑碘盐的混合物，加入到容量为4L的不锈钢球磨容器中，加入直径为20毫米的球磨球，球磨球与混合物的体积比为1:2，然后加盖密封；将球磨容器安装到球磨设备里，球磨速度设定500转/分钟，球磨6小时后停止设备取出球磨容器，用筛网将球磨球与溶液分离，得到石墨烯-离子液体复合材料。
（3）取50g石墨烯-离子液体复合材料放到50mm×30mm的模具里，加上模具盖，对模具恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往模具底部运动后，模具保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出模具里的样品，便得到块状石墨烯-离子液体复合电极。
（4）将隔膜浸泡在1-乙基-3-甲基咪唑碘盐中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；并在电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
对实施例1~11的中间产品石墨烯-离子液体复合材料的比表面积进行的检测分析，结果如表1所示。
对实施例1~11中组装的超级电容器进行充放电测试。其测试的电压窗口为4V，电流密度为0.5A/g。测试结果如表2所示。
表1实施例1~11的石墨烯-离子液体复合材料的比表面积
由表1的结果可知，实施例1~实施例11的石墨烯-离子液体复合材料的比表面积较大，其中上述实施例中最高可达1926m2/g。较传统方法获得的石墨烯的比表面积为600m2/g左右高出很多，高比表面积的石墨烯-离子液体复合材料能有效地增大储能表面。
表2实施例1~11的超级电容器充放电测试结果
由表2可知，实施例1~实施例11是利用比表面积较高的石墨烯-离子液体复合材料制备的超级电容器，在0.5A/g电流密度下的比电容最高达到178F/g。石墨烯-离子液体复合材料的储能性能较好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超级电容器的制备方法，其特征在于，包括：
将石墨分散在温度为150~300℃的离子液体中，形成石墨与离子液体的混合物；其中，所述石墨与离子液体的质量体积比为1~200g:1L；
将所述石墨与离子液体的混合物进行球磨2~12小时，得到石墨烯离子液体复合材料；
将所述石墨烯-离子液体复合材料置于模具中，对所述石墨烯-离子液体复合材料施加恒定的压力至所述石墨烯-离子液体复合材料冷却至室温，得到石墨烯-离子液体复合电极片；及
将隔膜浸泡在离子液体中后取出，得到含有离子液体的隔膜；按照所述石墨烯-离子液体复合电极片、含有离子液体的隔膜和石墨烯-离子液体复合电极片的顺序依次层叠组装得到电芯，并在所述电芯外包覆壳体，得到超级电容器。
2.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，球磨所使用的球磨球的直径为5~20毫米。
4.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，球磨所使用的球磨球与所述石墨与离子液体的混合物的体积比为1:0.5~1:2。
5.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为200~800转/分钟。
6.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，球磨所使用的容器为不锈钢球磨容器，球磨所使用的球磨球为不锈钢硬质球磨球。
7.根据权利要求6所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述球磨容器的容量为4~10L。
8.根据权利要求7所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述石墨与离子液体的混合物与所述球磨容器的体积容量之比为1:3~1:4。
9.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述压力为20~30MPa。
10.根据权利要求1所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨、无定型碳或膨胀石墨。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106158429A (zh) * 2016-08-24 2016-11-23 刘爽 制造石墨烯基超级电容器的方法
CN109304952A (zh) * 2018-09-01 2019-02-05 哈尔滨工程大学 一种含芘基离子液体的可印刷式温度传感器的制备方法
CN113358558A (zh) * 2021-05-31 2021-09-07 燕山大学 一种在原位电镜中对纳米材料进行粘接的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985354A (zh) * 2010-09-21 2011-03-16 中国科学院长春应用化学研究所 一种离子液体功能化的石墨烯材料的制备方法
CN102142294A (zh) * 2010-01-29 2011-08-03 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯-离子液体复合材料及其制备方法
US20120153233A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Basf Se Thermoplastic molding composition
CN102712779A (zh) * 2009-12-22 2012-10-03 徐光锡 石墨烯分散液以及石墨烯-离子液体聚合物复合材料
CN102730676A (zh) * 2012-07-18 2012-10-17 中国水产科学研究院黄海水产研究所 一种石墨烯制备方法
EP2511002A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Separation membrane including graphene

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102712779A (zh) * 2009-12-22 2012-10-03 徐光锡 石墨烯分散液以及石墨烯-离子液体聚合物复合材料
CN102142294A (zh) * 2010-01-29 2011-08-03 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯-离子液体复合材料及其制备方法
CN101985354A (zh) * 2010-09-21 2011-03-16 中国科学院长春应用化学研究所 一种离子液体功能化的石墨烯材料的制备方法
US20120153233A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Basf Se Thermoplastic molding composition
EP2511002A1 (en) * 2011-04-11 2012-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Separation membrane including graphene
CN102730676A (zh) * 2012-07-18 2012-10-17 中国水产科学研究院黄海水产研究所 一种石墨烯制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106158429A (zh) * 2016-08-24 2016-11-23 刘爽 制造石墨烯基超级电容器的方法
CN109304952A (zh) * 2018-09-01 2019-02-05 哈尔滨工程大学 一种含芘基离子液体的可印刷式温度传感器的制备方法
CN113358558A (zh) * 2021-05-31 2021-09-07 燕山大学 一种在原位电镜中对纳米材料进行粘接的方法

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