[发明专利]超级电容器的制备方法

说明书

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