CN108538638B - 一种超级电容器制备方法及超级电容器 - Google Patents

一种超级电容器制备方法及超级电容器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种超级电容器制备方法及超级电容器，所述方法包括：石墨烯的制备：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO；碳纳米角的制备：在无催化剂的条件下对还原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物；电极的制备：电极制备包括浆料制备以及涂覆；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极；超级电容器的组装：将两个所述电极利用隔膜隔开，组成三明治结构，再注入电解液实现所述超级电容器的组装。本发明通过提高石墨烯的分散性和导电性，使得电极能够提供较高的导电面积，从而实现超级电容的高电容。

Description

一种超级电容器制备方法及超级电容器
技术领域
本发明涉及电容技术领域，尤其涉及一种超级电容器制备方法及超级电容器。
背景技术
超级电容器由于其具备较高的功率密度，被广泛利用于各个领域。其中一个典型的应用是和其他储能装置如电池联用。用于补充某些储能装置不足的功率输出。超级电容器另外一个优点是其超长的循环性。其循环寿命通常可达几千甚至几万次。在超级电容器中，电极对其性能起到关键的作用。从原理上，电极的导电面积越大，可提供的电容就越大。目前大多数的超级电容都是采用活性炭作为主要的电极材料。虽然活性炭有较大的比表面积，但是由于其较差的晶体结构，使得其导电性较传统的碳材料低。于是近年来，石墨烯由于具备优良的化学物理性能如超高导电性，成为超级电容电极材料的研究热点。理论上石墨烯的优良物理性能是居于单层石墨烯的数据。但是在实际中，石墨烯往往都是以多层的形式存在。而且，随着层数的增加，石墨烯的性能更倾向于类似传统石墨。尤其较强的π-π作用使得在加工过程中石墨烯容易团聚。所以，未能很好的发挥石墨烯的优势。
发明内容
本发明实施例提供一种超级电容器制备方法及超级电容器，通过提高石墨烯的分散性和导电性，使得电极能够提供较高的导电面积，有效提高材料的利用率以及超级电容器的性能。
一方面，本发明实施例提供了一种超级电容器制备方法，所述超级电容器制备方法包括：
石墨烯的制备：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO；
碳纳米角的制备：在无催化剂的条件下对还原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物；
电极的制备：电极制备包括浆料制备以及涂覆，具体包括：将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在约0.25至约0.5 之间，然后加入粘合剂；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极；
超级电容器的组装：将两个所述电极利用隔膜隔开，组成三明治结构，再注入电解液实现所述超级电容器的组装。
另一方面，本发明实施例提供了一种超级电容器，所述超级电容器将两个电极利用隔膜隔开，组成三明治结构，再注入电解液实现所述超级电容器的组装；
所述电极制备过程如下：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO；在无催化剂的条件下对还原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物；电极制备包括浆料制备以及涂覆，具体包括：将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在约0.25至约0.5之间，然后加入粘合剂；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明通过提高石墨烯的分散性和导电性，使得电极能够提供较高的导电面积，从而实现超级电容的高电容。与现有的技术相比，本发明具有简易操作，成本低廉的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种超级电容器制备方法流程图；
图2是本发明实施例一种超级电容器结构示意图；
图3是根据本发明实施例的第一方面的电极的结构的示意图以及TEM(Transmission electron microscope，透射电子显微镜)和SEM(Scanning ElectronMicroscope，扫描电子显微镜)图；
图4是本发明实施例在图3所示的电极中使用的碳纳米角团聚物的结构示意图；
图5是本发明实施例不同热处理时间的石墨烯片照片以及拉曼结果图；
图6是本发明实施例在超级电容器或集流体中的一系列不同电极材料，它们的电阻率作为电压的函数的曲线图；
图7本发明实施例所得的超级电容器的循环伏安图以及电容值和不同热处理时间石墨烯电极图；
图8中，a图为本发明实施例内的超级电容器和电极只添加rGO而不添加碳纳米角的超级电容器的整体电阻与热处理时间关系图；b图为本发明实施例内的超级电容器(和电极只添加rGO而不添加碳纳米角的超级电容器电容与频率关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例一种超级电容器制备方法流程图，所述超级电容器制备方法包括：
101、石墨烯的制备：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO；
102、碳纳米角的制备：在无催化剂的条件下对还原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物；
103、电极的制备：电极制备包括浆料制备以及涂覆，具体包括：将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在约0.25至约0.5之间，然后加入粘合剂；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极；
104、超级电容器的组装：将两个所述电极利用隔膜隔开，组成三明治结构，再注入电解液实现所述超级电容器的组装。
优选地，所述通过Hummers方法制备氧化石墨烯，通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO，包括：
通过Hummers方法制备氧化石墨烯，将干燥的氧化石墨烯片置于350℃环境下快速加热使其发生快速的还原反应，生成还原石墨烯rGO；在还原反应过程中，氧化石墨烯的官能团分解生成CO2，CO和H2O气体，在上述气体的生成过程中氧化石墨烯被剥离，得到还原石墨烯rGO片，生成的还原石墨烯rGO片的比表面积在500～1200m2g-1。
优选地，所述在无催化剂的条件下对还原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物后，所得到的单个碳纳米角直径为3nm～5nm，长度为30nm～50nm，所得到的碳纳米角团聚物直径为60nm～120nm。
优选地，所述将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在0.3至0.4之间；并通过加入金属氧化物来提高超级电容性的性能，所述金属氧化物包括但不限于：氧化铝、氧化态、氧化锰、氧化钴；氧化物组分的质量与多个碳纳米角和多层石墨烯片的组合质量的比例为85:15至99:1；所述粘合剂包括聚四氟乙烯，丁苯橡胶，乙基纤维素或聚偏二氟乙烯中的至少一种。
优选地，所述隔膜包括：聚丙烯薄膜，玻璃薄膜，聚乙烯薄膜，纤维素片薄膜，聚乙烯复合薄膜，聚丙烯复合薄膜；所述电解液中的电解质是液体电解质或凝胶电解质；所述液体电解质为：NaOH，H2SO4，HCl，或离子液体；所述凝胶电解质包括：聚环氧乙烷凝胶电解质；所述电解液包含：四乙基四氟硼酸铵的碳酸亚丙基酯溶液。
对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种超级电容器结构示意图，所述超级电容器将两个电极3、4利用隔膜5隔开，组成三明治结构，再注入电解液1、2 实现所述超级电容器的组装；
所述电极制备过程如下：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO；在无催化剂的条件下对还原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物；电极制备包括浆料制备以及涂覆，具体包括：将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在约0.25至约0.5之间，然后加入粘合剂；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极。
优选地，所述通过Hummers方法制备氧化石墨烯，通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯rGO，包括：
通过Hummers方法制备氧化石墨烯，将干燥的氧化石墨烯片置于350℃环境下快速加热使其发生快速的还原反应，生成还原石墨烯rGO；在还原反应过程中，氧化石墨烯的官能团分解生成CO2，CO和H2O气体，在上述气体的生成过程中氧化石墨烯被剥离，得到还原石墨烯rGO片，生成的还原石墨烯rGO片的比表面积在500～1200m2g-1。
优选地，所述在无催化剂的条件下对原石墨烯rGO的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物后，所得到的单个碳纳米角直径为3nm～5nm，长度为30nm～50nm，所得到的碳纳米角团聚物直径为60nm～120nm。
优选地，所述将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在0.3至0.4之间；并通过加入金属氧化物来提高超级电容性的性能，所述金属氧化物包括但不限于：氧化铝、氧化态、氧化锰、氧化钴；氧化物组分的质量与多个碳纳米角和多层石墨烯片的组合质量的比例为85:15至99:1；所述粘合剂包括聚四氟乙烯，丁苯橡胶，乙基纤维素或聚偏二氟乙烯中的至少一种。
优选地，所述隔膜包括：聚丙烯薄膜，玻璃薄膜，聚乙烯薄膜，纤维素片薄膜，聚乙烯复合薄膜，聚丙烯复合薄膜；所述电解液中的电解质是液体电解质或凝胶电解质；所述液体电解质为：NaOH，H2SO4，HCl，或离子液体；所述凝胶电解质包括：聚环氧乙烷凝胶电解质；所述电解液包含：四乙基四氟硼酸铵的碳酸亚丙基酯溶液。
本发明实施例超级电容器是具有极高电容的电容器。其通常有两个电极，这两个电极由包含电解质的隔膜分开。对于石墨烯超级电容器，一个典型的问题就是其的活性物质的利用率较低，其中的原因是由于在加工的过程中石墨烯的团聚。还有就是因为石墨烯在制备过程中引入的缺陷，使得石墨烯呈现较低的导电性。
本发明实施例的超级电容器电极的制备方法，首先通过简单的热处理得到还原石墨烯。相对于未经过处理的石墨烯，所得的还原石墨烯具有较好的导电性。再通过加入特殊纳米结构的碳材料(碳纳米角)来有效抑制石墨烯在加工过程中的团聚。
本发明实施例涉及的超级电容器的制作步骤包括：
第一步：石墨烯的制备。采用以下方法将氧化石墨烯来制备还原石墨烯.经过修正的 Hummers方法制备氧化石墨烯，通过简单的热处理将氧化石墨烯还原。将干燥的氧化石墨烯片置于大约350℃快速加热使其发生快速的还原反应，生成还原氧化石墨烯rGO。1g 干燥的氧化石墨烯片生成大约0.33g还原石墨烯。在还原反应过程中，氧化石墨烯的官能团分解生成CO2，CO和H2O气体。在这些气体的生成过程中氧化石墨烯被剥离，得到密度很低的rGO片。含氧官能团在还原过程后部分消失，大约10％的碳原子以气体的形式溢出，造成结构内的缺陷。以此方法生成的rGO的比表面积大约在500～1200m2g-1。
第二步：碳纳米角的制备：在无催化剂的条件下对碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物。所得到的单个碳纳米角平均直径约为3～5nm，平均长度约为30～50nm。所得到的碳纳米角团聚物平均直径约为60～120nm。
第三步：电极的制备：电极制备包括浆料的制备以及涂覆。浆料制备：将还原石墨烯与碳纳米角混合，优选地，碳纳米角的质量与电极中的多层石墨烯片的质量的比率在约0.25至约0.5之间，更优选在约0.3至约0.4之间。最优选地，多个碳纳米角与多层石墨烯片的质量比为约1:3。除此之外，可以通过加入金属氧化物(包括但不限于氧化铝、氧化态、氧化锰、氧化钴)来提高超级电容性的性能。氧化物组分的质量与多个碳纳米角和多层石墨烯片的组合质量的优选比例为约85:15至约99:1，最优选约20：1。在某些优选实施例中，电极包括多个碳纳米角，多层石墨烯片和多个金属或合金纳米颗粒，质量比为 1:3:80。为了提高活性物质的结合力，可以加入粘合剂。粘合剂可以是任何合适的粘合剂。优选地，粘合剂包括聚四氟乙烯，丁苯橡胶，乙基纤维素或聚偏二氟乙烯中的至少一种。例如，粘合剂可以包括去离子水中的聚四氟乙烯。在电极包含粘合剂的情况下，电极可以包含任何合适量的粘合剂。在某些实施方案中，电极包含约5％的重量百分比的粘合剂。在这样的实施方案中，5％的重量百分比的粘合剂可以由在离子水中含2％的重量百分比的聚四氟乙烯组成。所得的浆料涂覆集流体通常为铝箔干燥得到超级电容器的电极。
第四步：超级电容器的组装：超级电容器的组装通过将上述的电极与隔膜组成三明治结构。再注入电解液实现。隔膜包括但不限于任何合适的隔膜。例如，隔膜可以包括聚丙烯薄膜，玻璃薄膜，聚乙烯薄膜或纤维素片薄膜等。优选地聚乙烯/丙烯复合薄膜作为隔膜。电解质可以是任何合适的电解质。电解质可以是液体电解质或凝胶电解质，例如聚环氧乙烷凝胶电解质。优选地，电解液包含四乙基四氟硼酸铵的碳酸亚丙基酯溶液。电解质可以包含NaOH或其它碱类，H2SO4，HCl或其它酸类或者电解质也可以是离子液体。
举例说明：
氧化石墨烯通过Hummers方法获得：2g石墨于50mL的70％硫酸，超声1h后，加入 1M浓度量高锰酸钾混合。超声2h得到氧化石墨烯的悬浮液。然后加入5倍分量的水稀释。最后加入双氧水除掉过量的高锰酸钾。分离干燥得到氧化石墨烯。
还原石墨烯：通过简单热处理获得还原石墨烯。将1g所得氧化石墨烯与坩埚中，在空气中加热到350℃，保持一定时间后自然冷却得到还原石墨烯。如图5所示，不同的处理里时间表观上呈现不同的颜色。随着加热时间的加长，还原石墨烯的颜色从棕黄色到黑色转变。这是由于石墨烯在加热过程中，表面官能团分解导致微观结构变化而引起的。拉曼图分析显示，热处理可以有效的降低D峰和G峰的比例。5小时候达到饱和状态。
实例1：
50mg碳纳米角和50mg还原石墨烯分散于50mL去离子水得到均匀的溶液。抽滤得到2cm2的碳纳米角和还原石墨烯混合薄膜。将该薄膜转移到铝箔集流体上得到电极用于超级电容器的组装。图3是根据本发明实施例的第一方面的电极的结构的示意图以及TEM(Transmission electron microscope，透射电子显微镜)和SEM(Scanning ElectronMicroscope，扫描电子显微镜)图；图4是在图3所示的电极中使用的碳纳米角团聚物的结构示意图。图3显示碳纳米角和还原石墨烯的复合结构。证明碳纳米角均匀的分散于石墨烯片上。这些碳纳米角可充当支架作用，抑制石墨烯片的团聚，使得该复合结构能提供较大的导电面积。
采用celgard3500隔膜作为超级电容器的隔膜，和两片上述电极组成三明治结构。电解液为1M四乙基四氟硼酸铵的丙酸碳酸脂溶液。所制得电学测试如图5所示。从循环伏安曲线可证明，碳纳米角的加入大大的增加了超级电容器的电容。热处理时间于电容的关系研究显示两个小时的热处理时间为最佳的热处理时间。
图8中，a图为本发明实施例内的超级电容器和电极只添加rGO而不添加碳纳米角的超级电容器整体电阻与热处理时间关系图。从图中结果表明，碳纳米角的加入可有效的增大超级电容器的容量。
图8中，a图为本发明实施例内的超级电容器和电极只添加rGO而不添加碳纳米角的超级电容器电容与频率关系图。该图显示碳纳米角在一定的频率范围内显著增加超级电容器的电容。
实例2：
5mg多壁碳纳米管(或者单壁碳纳米管或者金属镍纳米颗粒)和95mg还原石墨烯分散于50mL去离子水得到均匀的溶液。抽滤得到2cm2的碳纳米角和还原石墨烯混合薄膜。将该薄膜转移到铝箔集流体上得到电极用于超级电容器的组装。图6是本发明实施例在超级电容器或集流体中的一系列不同电极材料，它们的电阻率作为电压的函数的曲线图；图 7本发明实施例所得的超级电容器的循环伏安图以及电容值和不同热处理时间石墨烯电极图；图7显示了这些材料的电阻率关于电压的函数曲线。直线1对应于只添加rGO而无其他添加的电极材料。直线2对应于添加rGO同时又添加5wt％的多壁碳纳米管的电极材料。直线3对应于添加rGO同时又添加5wt％的Ni纳米颗粒的电极材料。直线1104对应于添加rGO同时又添加5wt％的碳纳米角的电极材料。碳纳米角为单壁碳纳米角。
采用celgard3500隔膜作为超级电容器的隔膜，和两片上述电极组成三明治结构。电解液为1M四乙基四氟硼酸铵的丙酸碳酸脂溶液。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明通过提高石墨烯的分散性和导电性，使得电极能够提供较高的导电面积，从而实现超级电容的高电容。与现有的技术相比，本发明具有简易操作，成本低廉的优点。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM 存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超级电容器制备方法，其特征在于，所述超级电容器制备方法包括：
石墨烯的制备：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯；
碳纳米角的制备：在无催化剂的条件下对还原石墨烯的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物，所得到的单个碳纳米角直径为3 nm～5 nm，长度为30 nm～50 nm，所得到的碳纳米角团聚物直径为60 nm～120 nm；
电极的制备：电极制备包括浆料制备以及涂覆，具体包括：将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，然后加入粘合剂；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极，所述电极还包括金属氧化物，所述还原石墨烯、碳纳米角与金属氧化物的质量比为1:3:80；
超级电容器的组装：将两个所述电极利用隔膜隔开，组成三明治结构，再注入电解液实现所述超级电容器的组装；
其中，所述将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，然后加入粘合剂，包括：通过加入金属氧化物来提高超级电容性的性能，所述金属氧化物包括：氧化铝、氧化钛、氧化锰、氧化钴中的至少一种；所述粘合剂包括聚四氟乙烯、丁苯橡胶、乙基纤维素或聚偏二氟乙烯中的一种；
所述通过Hummers方法制备氧化石墨烯，将干燥的氧化石墨烯置于350 ℃空气环境下快速加热使其发生快速的还原反应，生成还原石墨烯，其中热处理时间为2小时；在还原反应过程中，氧化石墨烯的官能团分解生成CO2，CO和H2O气体，在上述气体的生成过程中氧化石墨烯被剥离，得到还原石墨烯，生成的还原石墨烯的比表面积在500～1200 m2 g-1。
2.如权利要求1所述超级电容器制备方法，其特征在于，所述隔膜为：聚丙烯薄膜，玻璃薄膜，聚乙烯薄膜，纤维素片薄膜，聚乙烯复合薄膜或聚丙烯复合薄膜；所述电解液中的电解质是液体电解质或凝胶电解质；所述液体电解质为：NaOH，H2SO4，HCl或离子液体；所述凝胶电解质为：聚环氧乙烷凝胶电解质；所述电解液为：四乙基四氟硼酸铵的碳酸亚丙基酯溶液。
3.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器将两个电极利用隔膜隔开，组成三明治结构，再注入电解液实现所述超级电容器的组装；
所述电极制备过程如下：利用氧化石墨烯来制备还原石墨烯：通过Hummers方法制备氧化石墨烯，再通过热处理将氧化石墨烯还原，生成还原石墨烯；在无催化剂的条件下对还原石墨烯的碳原子快速冷凝获得碳纳米角团聚物，所得到的单个碳纳米角直径为3 nm～5nm，长度为30 nm～50 nm，所得到的碳纳米角团聚物直径为60 nm～120 nm；电极制备包括浆料制备以及涂覆，具体包括：将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，然后加入粘合剂；将制备好的浆料涂覆铝箔，干燥后得到超级电容器的电极，所述电极还包括金属氧化物，所述还原石墨烯、碳纳米角与金属氧化物的质量比为1:3:80；
其中，所述将还原石墨烯与碳纳米角混合制备浆料，然后加入粘合剂，包括：通过加入金属氧化物来提高超级电容性的性能，所述金属氧化物包括：氧化铝、氧化钛、氧化锰、氧化钴中的至少一种；所述粘合剂包括聚四氟乙烯、丁苯橡胶、乙基纤维素或聚偏二氟乙烯中的一种；
所述通过Hummers方法制备氧化石墨烯，将干燥的氧化石墨烯置于350℃空气环境下快速加热使其发生快速的还原反应，生成还原石墨烯，其中热处理时间为2小时；在还原反应过程中，氧化石墨烯的官能团分解生成CO2，CO和H2O气体，在上述气体的生成过程中氧化石墨烯被剥离，得到还原石墨烯，生成的还原石墨烯的比表面积在500～1200 m2 g-1。
4.如权利要求3所述超级电容器，其特征在于，所述隔膜为：聚丙烯薄膜，玻璃薄膜，聚乙烯薄膜，纤维素片薄膜，聚乙烯复合薄膜或聚丙烯复合薄膜；所述电解液中的电解质是液体电解质或凝胶电解质；所述液体电解质为：NaOH，H2SO4，HCl或离子液体；所述凝胶电解质为：聚环氧乙烷凝胶电解质；所述电解液为：四乙基四氟硼酸铵的碳酸亚丙基酯溶液。
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