CN113871209A - 一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种碳包覆石墨烯‑氧化铁复合电极材料及其制备方法与应用。将氧化石墨烯超声分散于溶剂中后，加入铁前驱体及形貌调控剂经搅拌混合后进行溶剂热处理，经抽滤洗涤和冷冻干燥后得到石墨烯/氧化铁复合材料，将上述材料与碳源在水溶液中混合，冷冻干燥后在惰性气体中高温退火得到碳包覆石墨烯‑氧化铁复合电极材料。该制备方法的原料来源广泛，方法较简单，且并未使用强酸强碱，对环境污染较小，可进行批量生产。而且采用该材料制备得到的锂离子电容器负极具有高的比容量、优异的倍率性能和良好的循环稳定性。

Description

一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料及其制备方法与 应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池器件制造领域，尤其涉及一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料及其制备方法与应用。
背景技术
随着全球经济的迅猛发展,化石燃料的快速消耗以及环境污染的日益加剧,使得高效、绿色、可再生的清洁能源备受青睐，同时新型化学电源的构建受到了广泛关注与研究。其中，锂离子电池和超级电容器是目前非常具有前景的电化学储能体系。锂离子电池通常具有高能量密度、高工作电压和无记忆效应的优点，但其主要的限制因素是功率密度低和循环性能差。相比之下，超级电容器在功率密度和循环寿命方面具有很大的优势，但仍受限于低能量密度。而电动汽车、电子存储设备及电网储能等实际用电设备方面都迫切希望储能设备能同时具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命的优异性能。
由于由预锂化的电池型负极、电容性正极和含锂盐的有机电解液组成的锂离子电容器(也称混合超级电容器)具有比锂离子电池更高的功率密度和更长的循环寿命，以及比超级电容器更高的能量密度，高性能的锂离子电容器被认为是现在最有前景的电化学储能体系之一。高性能负极材料的制备对高性能锂离子电容器的构建至关重要。在锂离子电容器电极材料中，碳材料较低的比电容，如传统石墨负极材料的理论比容量为372mAh/g，和导电聚合物较差的循环性能及污染严重等问题在很大程度上限制了锂离子电容器的发展与应用。过渡金属氧化物(～1000mAh/g)具有转化型反应机理，且表现出环境友好、成本较低及高的理论比容量等优势，成了研究者的良好选择，但是其较差的导电性和在充放电过程中严重的体积膨胀现象所导致的较差的循环稳定性和较差的倍率性能制约了其实际应用。
因此，如何提供一种容量高，且循环稳定性和倍率性能优异的锂离子电容器负极材料是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料及其制备方法和锂离子电容器负极。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明提供的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氧化石墨烯超声分散于溶剂中后，加入铁前驱体及形貌调控剂经搅拌混合后进行溶剂热处理，经抽滤洗涤和冷冻干燥后得到石墨烯/氧化铁复合材料；
S2、将步骤S1得到的石墨烯/氧化铁复合材料与碳源在水溶液中混合，冷冻干燥后在惰性气体中高温退火得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料。
进一步的，步骤S1中，所述铁前驱体包括三氯化铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁、甘氨酸铁、硫酸铁和硝酸铁中的任一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述溶剂包括水、无水乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇和丙三醇中的任一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述形貌调控剂由硫酸盐和磷酸盐按一定比例组成，其中硫酸盐包括硫酸钠、硫酸铵和硫酸钾中的任一种或多种，磷酸盐包括磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、聚磷酸钠和聚磷酸铵中的任一种或多种。
进一步的，步骤S1中，所述溶剂热处理的温度为160℃～220℃，溶剂热处理时间为10～20h。
进一步的，：步骤S1中，所述氧化石墨烯、铁前驱体和形貌调控剂的质量比为(3-6)：65：(1-2)。
进一步的，步骤S2中，所述退火的温度为500℃～900℃，退火时间为1-10h，升温速率为1-10℃/min。
本发明还提供了一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料，是采用上述制备方法制得的。
本发明还提供了一种锂离子电容器负极，包含上述的碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料，所述锂离子电容器负极是由所述碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯按照(7-8)：(1-2)：(1-2)的质量比配置成浆料；将所述浆料涂覆于铜箔上，并于50℃干燥0-6h后升温至70℃继续干燥12-18h，制备得到的。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明提供的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料，通过将氧化石墨烯超声分散在溶剂中，在磁力搅拌下加入铁前驱体和形貌调控剂，获得预设浓度的混合均匀的分散液，由于氧化石墨烯因具有含氧官能团等而带负电，因此带正电的铁离子由于静电相互作用而紧密附着在氧化石墨烯片层上；然后将分散液移至水热釜中进行溶剂热处理，在这个溶剂热处理过程中，在氧化石墨烯片层上氧化铁晶体形核和长大，加入形貌调控剂后，氧化铁会倾向于形成尺寸均一和形貌规整的纳米梭状颗粒，具有更丰富的与锂离子和电解质接触和反应的活性位点，同时溶剂热过程中氧化石墨烯会得到一定程度的还原且由于π-π共轭作用自组装形成三维导电网络，从而提高了氧化铁的导电性且会在多次充放电循环过程作为柔性基底缓解氧化铁颗粒的体积膨胀，同时氧化铁梭状颗粒也作为间隔剂防止石墨烯片层的自发再堆叠，增大层间距，便于石墨烯片层之间的快速电子和离子传输。随后再与碳源在溶液中混合后冷冻干燥，既保证碳源均匀的包裹在氧化铁梭状颗粒和石墨烯基底上，又可有效避免颗粒团聚现象。最后通过高温退火处理，碳源会原位碳化成包覆在氧化铁和石墨烯上的高导电性的薄碳壳层，同时提高氧化铁颗粒的结晶性，进一步提高其导电性和机械稳定性，能有效解决因其在多次充放电循环过程中体积变化太大和颗粒粉化造成的循环稳定性和倍率性能差的问题。
(2)本发明的碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备过程中，原料来源广泛，方法较简单，且并未使用强酸强碱，对环境污染较小，可进行批量生产。
(3)本发明制备得到的锂离子电容器负极具有高的比容量、优异的倍率性能和良好的循环稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1的碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料扫描电镜图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明实施方式作进一步地描述。
本发明提供的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将氧化石墨烯超声分散于溶剂中后，加入铁前驱体及形貌调控剂经搅拌混合后进行溶剂热处理，经抽滤洗涤和冷冻干燥后得到石墨烯/氧化铁复合材料；
步骤S2，将步骤S1得到的石墨烯/氧化铁复合材料与碳源在水溶液中混合，冷冻干燥后在惰性气体中高温退火得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料。
本发明的方法是先制备出石墨烯/氧化铁复合材料，然后将碳源与石墨烯/氧化铁复合材料结合制备出碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料，如图1所示。可以通过静电相互作用保证氧化铁颗粒生长于石墨烯片层上，且由于存在一定的相互作用，氧化铁颗粒不会轻易脱落，充分利用石墨烯优异的导电性和二维片层的柔性，最后加入的碳源会均匀的包覆在氧化铁颗粒表面和石墨烯片层上未被氧化铁颗粒占据的区域，高温退火后可以形成碳壳层，一方面进一步改善氧化铁的导电性，一方面容纳氧化铁在充放电循环过程中严重的体积膨胀，应用为锂离子电容器负极时，其倍率性能和循环得到明显改善。
本发明选用的形貌调控剂得到了特定形貌——纳米梭状颗粒。加入形貌调控剂后，氧化铁会倾向于形成尺寸均一和形貌规整的纳米梭状颗粒，具有更丰富的与锂离子和电解质接触和反应的活性位点，同时氧化铁梭状颗粒也作为间隔剂防止石墨烯片层的自发再堆叠，增大层间距，便于石墨烯片层之间的快速电子和离子传输。不同的形貌调节剂调节形貌的作用机理有一定区别，得到的特定形貌和形貌均一程度也不同，本发明采用的形貌调节剂可得到纳米梭状的氧化铁颗粒，且均一程度高。
为了保证碳源充分碳化成碳壳层，提高石墨烯的还原程度，也不对其他组分产生其他不利影响，步骤S2中，退火的温度可以为500℃～900℃，退火时间可以为1-10h，升温速率可以为1-10℃/min。
而且在步骤S2中，形成氧化铁/石墨烯复合物后再与碳源在溶液中混合后冷冻干燥，既保证碳源均匀的包裹在氧化铁梭状颗粒和石墨烯基底上，又可有效避免颗粒团聚现象。最后通过高温退火处理，碳源会原位碳化成包覆在氧化铁和石墨烯上的高导电性的薄碳壳层，同时提高氧化铁颗粒的结晶性，进一步提高其导电性和机械稳定性，能有效解决因其在多次充放电循环过程中体积变化太大和颗粒粉化造成的循环稳定性倍率性能差的问题。
下面结合具体实施例和对比例对本发明的技术方案和优势进行详细说明。
氧化石墨烯：选用改性Hummers法制备得到的。
实施例1
将60mg氧化石墨烯超声分散于120mL去离子水中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌30min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌30min混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行180℃溶剂热处理10h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯/氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与聚乙烯醇按质量比1：10在水溶液中混合后冷冻干燥，在氩气中800℃退火2h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料与导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1。经过刮涂和50℃真空干燥6h后升温至70℃干燥12h，即得到锂离子电容器负极。
实施例2
将120mg氧化石墨烯超声分散于120mL去离子水中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌30min混合均匀后，加入0.0376g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌30min混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行220℃溶剂热处理10h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯/氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与葡萄糖按质量比1：10在水溶液中混合后冷冻干燥，在氩气中600℃退火2h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料与导电剂、粘结剂的质量比为7:1:2。经过刮涂和60℃真空干燥18h后，即得到锂离子电容器负极。
实施例3
将90mg氧化石墨烯超声分散于120mL的混合溶剂中(水和乙醇的体积比为5:1)去离子水中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌60min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行160℃溶剂热处理20h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯/氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与多巴胺盐酸盐按质量比1：8在水溶液中混合，搅拌0.5h后冷冻干燥，在氩气中800℃退火4h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料与导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1。经过刮涂50℃真空干燥6h后升温至70℃干燥12h，即得到锂离子电容器负极。
实施例4
将60mg氧化石墨烯超声分散于120mL混合溶剂(水与丙三醇体积比为1：2)中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌60min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行220℃溶剂热处理10h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯/氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与葡萄糖按质量比1：10在水溶液中混合，搅拌0.5h后冷冻干燥，在氩气中500℃退火10h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料与导电剂、粘结剂的质量比为7:1:2。经过刮涂和70℃真空干燥12h后，即得到锂离子电容器负极。
实施例5
将60mg氧化石墨烯超声分散于120mL混合溶剂(水与丙三醇体积比为1：2)中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌60min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行160℃溶剂热处理12h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯/氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与聚丙烯酰胺按质量比1：20在水溶液中混合后冷冻干燥，在氩气中700℃退火3h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料与导电剂、粘结剂的质量比为7:2:1。经过刮涂和70℃真空干燥18h后，即得到锂离子电容器负极。
实施例6
将30mg氧化石墨烯超声分散于120mL混合溶剂(水与丙三醇体积比为1：2)中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌60min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行180℃溶剂热处理20h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯/氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与壳聚糖按质量比1：40在水溶液中混合后冷冻干燥，在氩气中500℃退火4h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料与导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1。经过刮涂和70℃真空干燥18h后，即得到锂离子电容器负极。
对比例1
在120mL去离子水中加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌10min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行200℃溶剂热处理14h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到氧化铁；将氧化铁负极活性材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，电极活性材料与导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1。经过刮涂和50℃真空干燥6h后升温至70℃干燥12h后，即得到锂离子电容器负极。
对比例2
将60mg氧化石墨烯超声分散于120mL去离子水中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌10min混合均匀后，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行180℃溶剂热处理10h，抽滤、洗涤、冷冻干燥得到石墨烯-氧化铁复合材料；将石墨烯-氧化铁复合材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，电极活性材料与导电剂、粘结剂的质量比为7:1:2。经过刮涂和50℃真空干燥6h后升温至70℃真空干燥12h，即得到锂离子电容器负极。
对比例3
将60mg氧化石墨烯超声分散于120mL去离子水中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g三氯化铁，磁力搅拌30min混合均匀后，加入0.0188g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌30min混合均匀，再在搅拌下加入聚乙烯酰胺(三氯化铁与聚乙烯酰胺的质量比为1:10)，最后将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行180℃溶剂热处理10h，抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到石墨烯-氧化铁复合材料；将石墨烯-氧化铁复合材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，电极活性材料与导电剂、粘结剂的质量比为8:1:1。经过刮涂和50℃真空干燥6h后升温至70℃真空干燥12h，即得到锂离子电容器负极。
对比例4
将1200mg氧化石墨烯超声分散于120mL去离子水中，超声功率和时间分别为300W和1h，获得混合均匀的氧化石墨烯分散液，加入1.296g六水合三氯化铁，磁力搅拌30min混合均匀后，加入0.0376g硫酸钠和0.0028g二水合磷酸二氢钠并继续搅拌30min混合均匀，将该分散液移至水热釜中，置于电热鼓风干燥箱中进行180℃溶剂热处理10h，抽滤、洗涤、冷冻干燥，得到石墨烯-氧化铁复合材料；将石墨烯/氧化铁复合材料与葡萄糖按质量比1-10在水溶液中混合后在90℃下干燥24h，在氩气中600℃退火2h，得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料；将碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料作为负极活性材料，以导电炭黑为导电剂，以聚偏氟乙烯为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮为分散剂制备浆料，以铜箔作为集流体。其中，电极活性材料与导电剂、粘结剂的质量比为7:1:2。经过刮涂和70℃干燥18h，即得到。
将实施例1-6和对比例1-4制备得到的锂离子电容器负极进行性能测试，结果如表1所示：
表1各锂离子电容器负极性能表
Figure BDA0003237619450000111
从表1的结果可以看出，对比例1中仅使用纳米梭状氧化铁作为负极活性材料和对比例2中仅使用石墨烯-氧化铁作为负极活性材料相比本发明实施例中以氧化铁和石墨烯复合且碳层包覆后得到的纳米复合材料作为锂离子电容器负极活性材料，本发明的实施例中的电极材料具有更高的比容量，且倍率性能和循环稳定性均明显优于对比例。此外，实施例1与对比例3相比，由于对比例中将碳源、铁源和氧化石墨烯等全部混合后直接水热并退火处理，不能保证纳米梭状的氧化铁颗粒在石墨烯柔性基底上原位生长和均匀分布，不能有效缓解氧化铁在充放电循环过程中的体积膨胀，相应的锂离子电容器负极的比容量显著更低且倍率和循环性能较差。实施例2与对比例4相比，由于对比例将碳源与水热后得到的石墨烯-氧化铁在水溶液中混合后直接在90℃下干燥，干燥后样品附着在烧杯壁上，难以取下而容易造成损失，且高温烘干容易造成颗粒团聚，原本石墨烯自组装形成的三维多孔结构严重收缩，在锂离子电容器中，难以快速实现电解液的快速浸润和不能提供更多的离子传输通道，导致相应的锂离子电容器的倍率和循环性能较差。
综上所述，本发明通过将铁氧化物材料与具备高导电率、高比面积和独特二维结构的石墨烯复合，以及进一步碳层包覆可以获得具有高比容量、高倍率性能和良好循环稳定性的锂离子电容器负极材料。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将氧化石墨烯超声分散于溶剂中后，加入铁前驱体及形貌调控剂经搅拌混合后进行溶剂热处理，经抽滤洗涤和冷冻干燥后得到石墨烯/氧化铁复合材料；
S2、将步骤S1得到的石墨烯/氧化铁复合材料与碳源在水溶液中混合，冷冻干燥后在惰性气体中高温退火得到碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料。
2.如权利要求1所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述铁前驱体包括三氯化铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁、甘氨酸铁、硫酸铁和硝酸铁中的任一种或多种。
3.如权利要求2所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述溶剂包括水、无水乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇和丙三醇中的任一种或多种。
4.如权利要求3所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述形貌调控剂由硫酸盐和磷酸盐按一定比例组成，其中硫酸盐包括硫酸钠、硫酸铵和硫酸钾中的任一种或多种，磷酸盐包括磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、聚磷酸钠和聚磷酸铵中的任一种或多种。
5.如权利要求4所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述溶剂热处理的温度为160℃～220℃，溶剂热处理时间为10～20h。
6.如权利要求5所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述氧化石墨烯、铁前驱体和形貌调控剂的质量比为(3-6):65：(1-2)。
7.如权利要求6所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述碳源包括多巴胺盐酸盐、苯胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、壳聚糖和葡萄糖中的任一种或多种。
8.如权利要求7所述的一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述退火的温度为500℃～900℃，退火时间为1-10h，升温速率为1-10℃/min。
9.一种碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材，其特征在于：采用如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.一种锂离子电容器负极，其特征在于：包含如权利要求9所述的碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材，所述锂离子电容器负极是由所述碳包覆石墨烯-氧化铁复合电极材、导电炭黑和聚偏氟乙烯按照(7-8)：(1-2)：(1-2)的质量比配置成浆料；将所述浆料涂覆于铜箔上，并于50℃干燥0-6h后升温至70℃继续干燥12-18h，制备得到的。
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