石墨烯-離子液體復(fù)合材料及其制備方法、復(fù)合電極及其制備方法和電化學(xué)電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括：取氯化物插層石墨加入到熔融的離子液體中，攪拌均勻后將得到的混合液置于恒定平行磁場下進行離心，去上清液，得到石墨烯；將石墨烯再次浸入離子液體中，過濾后干燥濾物，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。本發(fā)明還公開了上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合材料，以及由該復(fù)合材料制成的石墨烯-離子液體復(fù)合電極及其制備方法和由該復(fù)合電極制成的電化學(xué)電容器。本發(fā)明克服了現(xiàn)有石墨烯作為電極材料時易團聚比表面積小的缺陷，在不破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)的前提下，制得單層率高，分散性好的石墨烯-離子液體復(fù)合材料，制備效率高，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
【專利說明】石墨烯-離子液體復(fù)合材料及其制備方法、復(fù)合電極及其制備方法和電化學(xué)電容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯材料合成領(lǐng)域，尤其是一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料、石墨烯-離子液體復(fù)合電極及其制備方法和電化學(xué)電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是一種碳原子之間呈六角環(huán)形排列的二維片狀體，2004年由英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈.K.海姆(Andre K.Geim)等人首次發(fā)現(xiàn)。石墨烯材料具有其獨特的結(jié)構(gòu)和良好的光電性質(zhì)，使其成為碳材料、納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理和功能材料等領(lǐng)域的研究熱點。單層石墨烯擁有更加優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和低的熱膨脹系數(shù)，并且其理論比表面積高達2630m2/g (A Peigney, Ch Laurent, et al.Carbon, 2001，39，507),被認為是最理想的電極材料之一。然而由于目前制備石墨烯材料的方法主要是氯化還原法，在制備過程中，石墨烯的片層結(jié)構(gòu)被破壞，影響了其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能；另外單一的石墨烯材料作為電極材料，也受到了諸多方面的限制，如石墨烯之間容易聚集，導(dǎo)致石墨烯的比表面積降低，大大降低了石墨烯電極材料的比容量和電導(dǎo)率。因此近年來有研究將石墨烯與其他材料復(fù)合，以克服以上不足。
[0003]電化學(xué)電容器是一種介于電容器和電池之間的新型儲能器件。與傳統(tǒng)的電容器相t匕，電化學(xué)電容器具有更高的比容量。近年來，隨著電化學(xué)電容器的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了以石墨烯為電極材料的電化學(xué)電容器。然而由于石墨烯的上述技術(shù)缺陷，目前石墨烯電極材料的比容量和電導(dǎo)率均較小，而且在制備過程中需要添加粘結(jié)劑，這不僅增加了電極的內(nèi)阻，更導(dǎo)致了活性材料的比重下降，嚴重制約了電化學(xué)電容器的能量密度和功率密度，因而石墨烯材料在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用受到了諸多方面的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述`技術(shù)缺陷，提供一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，該方法將氯化物插層石墨加入到離子液體中，置于恒定平行磁場和恒定電場雙重電磁場下，同時進行剝離與提純，在不破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)的前提下，制得單層率高，分散性好的石墨烯-離子液體復(fù)合材料；同時本發(fā)明還提供了由該復(fù)合材料制成的石墨烯-離子液體復(fù)合電極以及由該復(fù)合電極制成的電化學(xué)電容器。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括:
[0006]取氯化物插層石墨，按照固液比Ig =IO^lOOmL的比例加入到熔融的離子液體中，攪拌均勻得到氯化物插層石墨與離子液體的混合液；
[0007]將所述混合液置于磁場強度為0.01~1T、磁場方向為豎直向上或豎直向下的恒定平行磁場中，然后以1000~10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10~30分鐘，除去上清液，得到石
墨烯；
[0008]將所述石墨烯再次浸入離子液體中10-30分鐘，過濾、去除離子液體，干燥濾物，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0009]優(yōu)選地，所述氯化物插層石墨采用如下步驟制得:取石墨和氯化物插層劑按質(zhì)量比1:0.8?1.2進行混合，置于密閉的容器中以460?550°C熱處理2?6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)清洗干燥后得到氯化物插層石墨。
[0010]更優(yōu)選地，所述石墨為膨脹石墨、天然磷片石墨或人造石墨。
[0011 ] 更優(yōu)選地，所述氯化物插層劑為氯化鐵、氯化鎳、氯化銅、氯化鈷、氯化鉀、氯化鎂、氯化鉛、氯化鋅、氯化鈣、氯化鋇中的至少一種。
[0012]具體地，所述清洗干燥的操作為:將反應(yīng)物倒入去離子水中，濾取濾渣置于真空干燥箱中于80?100°C干燥4?6小時。
[0013]優(yōu)選地，所述離子液體為凝膠狀或凝固狀的離子液體；所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽、1-乙基-2，3- 二甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1，2- 二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1，2- 二甲基-3-乙基咪唑溴鹽、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯鹽、1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽中的至少一種。
[0014]優(yōu)選地，所述離子液體熔融時的熔融溫度為15(T300°C。
[0015]氯化物插層石墨，石墨層間夾雜著氯化物，石墨層間的間距較大，放入液態(tài)的離子液體，被很好地分散開來；在磁場與離心的作用下，氯化物會受到反向的磁場力，從而將石墨層層剝離，由此得到單層率高，分散性好的石墨烯-離子液體復(fù)合材料，本發(fā)明制備的石墨烯-離子液體復(fù)合材料，石墨烯的層數(shù)集中在I?5層之間，單層率高達66%。本發(fā)明制備方法不破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，剝離時間短，剝離與分離同時進行，制備效率高，原料來源廣，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0016]第二方面，本發(fā)明提供了一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料，所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料是通過上述制備方法制得的。
[0017]本發(fā)明所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料，石墨烯片層結(jié)構(gòu)完整，分散性好，單層率聞。
[0018]第三方面，本發(fā)明提供了一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層。
[0019]優(yōu)選地，所述金屬膜層的厚度為2?5μπι，所述金屬膜為鋁膜或銅膜。
[0020]第四方面，本發(fā)明還提供了上述石墨烯-離子液體復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟:
[0021]將石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于成型模具中，并對成型模具于150?30(TC下進行加熱，然后對模具蓋施加10?30MPa的壓力，冷卻至室溫，固化，制得所需規(guī)格的電極樣品;
[0022]采用噴涂工藝，在所述電極樣品的任一表面制備一層金屬膜層，得到所述石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0023]優(yōu)選地，所述噴涂為熱噴涂。
[0024]本發(fā)明以石墨烯結(jié)構(gòu)完整、分散性好、單層率高的石墨烯-離子液體復(fù)合材料作為活性材料制備成復(fù)合電極，石墨烯與離子液體緊密接觸，有利于電子的傳導(dǎo)，提高了電極的功率密度；此外，本發(fā)明還采用噴涂的方式涂覆金屬膜充當(dāng)集流體，降低了集流體重量與厚度，提聞活性物質(zhì)比重的同時減小了電極材料與集流體間的接觸電阻，進一步提聞了電極的功率密度。
[0025]第五方面，本發(fā)明還提供了一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為3~10 μ m的離子液體膜。
[0026]其中，所述離子液體膜為以離子液體作為材質(zhì)制成的薄膜。
[0027]在本發(fā)明實施例中，正極與負極中含有離子液體，可起電解液的作用，因而本發(fā)明所述電化學(xué)電容器不需要額外添加電解液。
[0028]本發(fā)明直接采用石墨烯-離子液體復(fù)合電極作為電化學(xué)電容器的電極材料，電極中不含粘結(jié)劑，避免了粘結(jié)劑帶來的內(nèi)阻和活性物質(zhì)比重的下降，同時本發(fā)明還采用3~IOym的離子液體膜作為電化學(xué)電容器的隔膜，減小了隔膜的厚度，提高了活性物質(zhì)的比重，增加了電化學(xué)電容器的功率密度和能量密度。
[0029]實施本發(fā)明實施例，具有以下有益效果:
[0030](I)充分利用離子液體的分散作用、磁場的剝離作用，在不破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)的前提下，制得單層率高，分散性好的石墨烯-離子液體復(fù)合材料；制備效率高，制備時間短，剝離與分離同時進行，原料來源廣，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化；
[0031](2)以石墨烯結(jié)構(gòu)完整、分散性好、單層率高的石墨烯-離子液體復(fù)合材料作為活性材料，采用噴涂的方式涂覆金屬膜充當(dāng)集流體，制備成復(fù)合電極，活性物質(zhì)比重大，電極的比容量和電導(dǎo)率高，電極材料與集流體間的接觸電阻小，電極的功率密度大；
[0032](3)采用石墨烯-離子液體復(fù)合電極作為電化學(xué)電容器的電極材料，電極中不含粘結(jié)劑，避免了粘結(jié)劑帶來的內(nèi)阻和活性物質(zhì)比重的下降；
[0033](4)采用超薄的離子液體膜作為電化學(xué)電容器的隔膜，減小了隔膜的厚度，提高了活性物質(zhì)的比重，增加了電化學(xué)電容器的功率密度和能量密度。
【具體實施方式】
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0035]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括:
[0036]取氯化物插層石墨，按照固液比Ig =IO^lOOmL的比例加入到熔融的離子液體中，攪拌均勻得到氯化物插層石墨與離子液體的混合液；
[0037]將所述混合液置于磁場強度為0.01~1T、磁場方向為豎直向上或豎直向下的恒定平行磁場中，然后以1000~10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10~30分鐘，除去上清液，得到石
墨烯；
[0038]將所述石墨烯再次浸入離子液體中10-30分鐘，過濾、去除離子液體，干燥濾物，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0039]所述氯化物插層石墨采用如下步驟制得:取石墨和氯化物插層劑按質(zhì)量比1:
0.8~1.2進行混合，置于密閉的容器中以460~550°C熱處理2~6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)清洗干燥后得到氯化物插層石墨。
[0040]所述石墨為膨脹石墨、天然磷片石墨或人造石墨。[0041 ] 所述氯化物插層劑為氯化鐵、氯化鎳、氯化銅、氯化鈷、氯化鉀、氯化鎂、氯化鉛、氯化鋅、氯化鈣、氯化鋇中的至少一種。
[0042]所述離子液體為凝膠狀或凝固狀的離子液體；所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽、1-乙基-2，3-二甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1，2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1，2-二甲基-3-乙基咪唑溴鹽、
I,2- 二甲基-3-乙基咪唑氯鹽、1，2- 二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽中的至少一種，這些離子液體常溫下為凝膠狀或凝固狀，使用時，需要加熱熔融成液體狀。
[0043]所述清洗干燥的操作為:將反應(yīng)物倒入去離子水中，濾取濾渣置于真空干燥箱中于80?100°C干燥4?6小時。
[0044]所述離子液體熔融時的熔融溫度為15(T300°C。
[0045]氯化物插層石墨，石墨層間夾雜著氯化物，石墨層間的間距較大，放入液態(tài)的離子液體，被很好地分散開來；在磁場與離心的作用下，氯化物會受到反向的磁場力，從而將石墨層層剝離，由此得到單層率高，分散性好的石墨烯-離子液體復(fù)合材料，本發(fā)明制備的石墨烯-離子液體復(fù)合材料，石墨烯的層數(shù)集中在I?5層之間，單層率高達66%。本發(fā)明制備方法不破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，剝離時間短，剝離與分離同時進行，制備效率高，原料來源廣，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0046]另，本發(fā)明還提供了一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料，所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料是通過上述制備方法制得的。
[0047]本發(fā)明所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料，石墨烯片層結(jié)構(gòu)完整，分散性好，單層率聞。
[0048]另，本發(fā)明還提供了一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層。
[0049]所述金屬膜層的厚度為2?5μπι，所述金屬膜為鋁膜或銅膜。
[0050]另，本發(fā)明還提供了上述石墨烯-離子液體復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟:
[0051]將石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于成型模具中，并對成型模具于150?300°C下進行加熱，然后對模具蓋施加10?30MPa的壓力，冷卻至室溫，固化，制得所需規(guī)格的電極樣品;
[0052]采用噴涂工藝，在所述電極樣品的任一表面制備一層金屬膜層，得到所述石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0053]所述噴涂為熱噴涂。
[0054]本發(fā)明以石墨烯結(jié)構(gòu)完整、分散性好、單層率高的石墨烯-離子液體復(fù)合材料作為活性材料制備成復(fù)合電極，石墨烯與離子液體緊密接觸，有利于電子的傳導(dǎo)，提高了電極的功率密度；此外，本發(fā)明還采用噴涂的方式涂覆金屬膜充當(dāng)集流體，降低了集流體重量與厚度，提聞活性物質(zhì)比重的同時減小了電極材料與集流體間的接觸電阻，進一步提聞了電極的功率密度。
[0055]此外，本發(fā)明還提供了一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為3?10 μ m的離子液體膜。
[0056]其中，所述離子液體膜為以離子液體作為材質(zhì)制成的薄膜，所述離子液體為凝膠狀或凝固狀的離子液體，如，1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽、1-乙基-2，3-二甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、I, 2- 二甲基-3-乙基咪唑溴鹽、1，2- 二甲基-3-乙基咪唑氯鹽、1，2- 二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽中的至少一種；這些離子液體常溫下為凝膠狀或凝固狀，有利于加工成型。
[0057]在本發(fā)明實施例中，正極與負極中含有離子液體，可起電解液的作用，因而本發(fā)明所述電化學(xué)電容器不需要額外添加電解液。
[0058]本發(fā)明直接采用石墨烯-離子液體復(fù)合電極作為電化學(xué)電容器的電極材料，電極中不含粘結(jié)劑，避免了粘結(jié)劑帶來的內(nèi)阻和活性物質(zhì)比重的下降，同時本發(fā)明還采用3?IOym的離子液體膜作為電化學(xué)電容器的隔膜，減小了隔膜的厚度，提高了活性物質(zhì)的比重，增加了電化學(xué)電容器的功率密度和能量密度。
[0059]實施例一
[0060]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0061]( I)按質(zhì)量比1:0.8稱取天然石墨和氯化鐵進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至460°C，保溫反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗一遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于80°C干燥6小時，得到純凈的氯化鐵插層石墨；
[0062](2)離子液體選用1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽(EtMeImBr),在燒杯中以150°C的高溫將其熔化得到IL的EtMeImBr溶劑，維持EtMeImBr溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鐵插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鐵插層石墨和離子液體的混合液；
[0063](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為1T、磁場方向為豎直向上的恒定平行磁場,然后以1000r/min的轉(zhuǎn)速離心30分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0064](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入150°C的離子液體中15分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0065]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0066](5)取30g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于150°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0067](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層3 μ m的鋁膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0068]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為5 μ m的EtMeImBr膜，具體制備方案為:
[0069](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝膠狀的EtMeImBr制備成厚度為5μπι的EtMeImBr膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0070](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0071]實施例二
[0072]—種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0073](I)按質(zhì)量比1:0.9稱取人造石墨和氯化銅進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至500°C，保溫反應(yīng)3小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于90°C干燥5小時，得到純凈的氯化銅插層石墨；
[0074](2)離子液體選用1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽(EtMeImCl),在燒杯中以180°C的高溫將其熔化得到IOL的EtMeImCl溶劑，維持EtMeImCl溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化銅插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化銅插層石墨和離子液體的混合液；
[0075](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.5T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以2000r/min的轉(zhuǎn)速離心15分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0076](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入180°C的離子液體中30分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0077]—種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0078](5)取20g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于180°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0079](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層2 μ m的銅膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0080]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為3 μ m的EtMeImCl膜，具體制備方案為:
[0081](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝膠狀的EtMeImCl制備成厚度為3μπι的EtMeImCl膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0082](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0083]實施例三
[0084]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0085](I)按質(zhì)量比1:1.2稱取膨脹石墨和氯化鎳進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至480°C，保溫反應(yīng)6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于100°C干燥4小時，得到純凈的氯化鎳插層石墨；
[0086](2)離子液體選用1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽(EtMeImI),在燒杯中以160°C的高溫將其熔化得到5L的EtMeImI溶劑，維持EtMeImI溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鎳插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鎳插層石墨和離子液體的混合液；[0087](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.1T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以5000r/min的轉(zhuǎn)速離心30分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0088](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入160°C的離子液體中30分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0089]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0090](5)取50g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于160°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加IOMPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0091](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層5 μ m的鋁膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0092]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為IOym的EtMeImI膜，具體制備方案為:
[0093](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝固狀的EtMeImI制備成厚度為10 μ m的EtMeImI膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0094](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0095]實施例四
[0096]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0097](I)按質(zhì)量比1:1稱取人造石墨和氯化鈷進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至550°C，保溫反應(yīng)4小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于90°C干燥4.5小時，得到純凈的氯化鈷插層石墨；
[0098](2)離子液體選用1-乙基-2，3- 二甲基咪唑三氟甲磺酸鹽(l-Et-2, 3-Me2ImCF3S03),在燒杯中以200 V的高溫將其熔化得到2L的l-Et-2, 3-Me2ImCF3SO3溶劑，維持l_Et_2，3-Me2ImCF3SO3溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鈷插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鈷插層石墨和離子液體的混合液；
[0099](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.05T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以8000r/min的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0100](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入200°C的離子液體中20分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0101]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0102](5)取60g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于200°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加30MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0103](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層2.5μπι的銅膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0104]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為8 μ m的l-Et-2，3-Me2ImCF3SO3膜，具體制備方案為:
[0105](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝固狀的l-Et-2，3-Me2ImCF3S03制備成厚度為8 μ m的l-Et-2，3-Me2ImCF3SO3膜，并裁剪成200_*300_，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0106](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0107]實施例五
[0108]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0109](I)按質(zhì)量比1:1.1稱取天然石墨和氯化鉀進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至520°C，保溫反應(yīng)5小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于85°C干燥
5.5小時，得到純凈的氯化鉀插層石墨；
[0110](2)離子液體選用1，2- 二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽(I, 2-Et2-3-MeImCF3SO3),在燒杯中以220 V的高溫將其熔化得到8L的
I,2-Et2-3-MeImCF3SO3溶劑，維持1，2_Et2-3_MeImCF3SO3溶劑溫度不變，在其中加入步驟
(I)制得的氯化鉀插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鉀插層石墨和離子液體的混合液；
[0111](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.01T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以10000r/min的轉(zhuǎn)速離心20分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0112](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入220°C的離子液體中12分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0113]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0114](5)取40g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于220°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0115](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層4μ m的鋁膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0116]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為6 μ m的1，2-Et2-3-MeImCF3SO3膜，具體制備方案為:
[0117](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝固狀的1，2-Et2-3-MeImCF3SO3制備成厚度為6μ m的1，2-Et2-3-MeImCF3SO3膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0118](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0119]實施例六
[0120]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0121](I)按質(zhì)量比1:0.8稱取膨脹石墨和氯化鈉進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至530°C，保溫反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于95°C干燥6小時，得到純凈的氯化鈉插層石墨；
[0122](2)離子液體選用1，2_ 二甲基-3-乙基咪唑溴鹽(l，2-Me2-3_EtImBr)，在燒杯中以250°C的高溫將其熔化得到6L的1，2-Me2-3-EtImBr溶劑，維持1，2-Me2-3_EtImBr溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鈉插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鈉插層石墨和尚子液體的混合液；
[0123](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.02T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以2000r/min的轉(zhuǎn)速離心15分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0124](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入250°C的離子液體中18分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0125]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0126](5)取30g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于250°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0127](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層3 μ m的銅膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0128]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為4 μ m的1，2-Me2-3-EtImBr膜，具體制備方案為:
[0129](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝膠狀的1，2-Me2-3-EtImBr制備成厚度為4 μ m的1，2-Me2-3-EtImBr膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0130](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0131]實施例七
[0132]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0133](I)按質(zhì)量比1:1.1稱取天然石墨和氯化鎂進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至490°C，保溫反應(yīng)3小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于90°C干燥4小時，得到純凈的氯化鎂插層石墨；
[0134](2)離子液體選用1，2_ 二甲基-3-乙基咪唑氯鹽(l，2-Me2-3_EtImCl)，在燒杯中以280°C的高溫將其熔化得到4L的1，2-Me2-3-EtImCl溶劑，維持1，2-Me2-3_EtImCl溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鎂插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鎂插層石墨與離子液體的混合液；
[0135](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.4T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以2500r/min的轉(zhuǎn)速離心20分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0136](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入280°C的離子液體中15分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0137]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0138](5)取25g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于280°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0139](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層2 μ m的鋁膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0140]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為7 μ m的1，2-Me2-3-EtImCl膜，具體制備方案為:
[0141](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝膠狀的1，2-Me2-3-EtImCl制備成厚度為7 μ m的1，2-Me2-3-EtImCl膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0142](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0143]實施例八
[0144]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0145](I)按質(zhì)量比1:1稱取人造石墨和氯化鉛進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至540°C，保溫反應(yīng)6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于100°C干燥5小時，得到純凈的氯化鉛插層石墨；
[0146](2)離子液體選用1，2_ 二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽(l，2-Me2-3_EtImBF4)，在燒杯中以300 V的高溫將其熔化得到3L的1，2-Me2-3-EtImBF4溶劑，維持1，2-Me2-3-EtImBF4溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鉛插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鉛插層石墨和離子液體的混合液；
[0147](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.8T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以1000r/min的轉(zhuǎn)速離心18分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0148](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入300°C的離子液體中10分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0149]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0150](5)取40g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于300°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0151](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層5 μ m的銅膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0152]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為5 μ m的1，2-Me2-3-EtImBF4膜，具體制備方案為:
[0153](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝膠狀的1，2-Me2-3-EtImBF4制備成厚度為5 μ m的1，2-Me2-3-EtImBF4膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0154](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0155]實施例九
[0156]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0157](I)按質(zhì)量比1:0.9稱取天然石墨和氯化鋅進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至520°C，保溫反應(yīng)5小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于80°C干燥6小時，得到純凈的氯化鋅插層石墨；
[0158](2)離子液體選用1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽(EtMeImBr)和1-乙基_3_甲基咪唑氯鹽(EtMeImCl)按質(zhì)量比1:1形成的混合物(表示為EtMeImBr/EtMeImCl)，在燒杯中以2000C的高溫將其熔化得到IOL的EtMeImBr/EtMeImCl溶劑，維持EtMeImBr/EtMeImCl溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鋅插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鋅插層石墨和尚子液體的混合液；
[0159](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為1T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心30分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0160](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入200°C的離子液體中20分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0161]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0162](5)取45g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于200°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0163](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層5 μ m的鋁膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0164]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為10 μ m的EtMeImBr/EtMeImCl膜，具體制備方案為:
[0165](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝固狀的EtMeImBr/EtMeImCl混合物制備成厚度為ΙΟμπι的EtMe ImBr/EtMe ImCl膜，并裁剪成200mm*300mm,制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0166](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0167]實施例十
[0168]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0169](I)按質(zhì)量比1:1.1稱取膨脹石墨和氯化鋇進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至550°C，保溫反應(yīng)4小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于90°C干燥4小時，得到純凈的氯化鋇插層石墨；
[0170](2)離子液體選用1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽(EtMeImCl)，在燒杯中以210°C的高溫將其熔化得到IL的EtMeImCl溶劑，維持EtMeImCl溶劑溫度不變，在其中加入步驟(I)制得的氯化鋇插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化鋇插層石墨和離子液體的混合液；
[0171](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.1T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以5000r/min的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0172](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入210°C的離子液體中20分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0173]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0174](5)取60g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于210°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0175](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層2 μ m的銅膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0176]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為9 μ m的EtMeImCl膜，具體制備方案為:
[0177](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝膠狀的EtMeImCl制備成厚度為9μπι的EtMeImCl膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0178](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0179]實施例^^一
[0180]一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0181]( I)按質(zhì)量比1:0.6:0.6稱取天然石墨、氯化鐵和氯化銅進行混合，混合均勻后放入石英管中，密封石英管后將石英管放入高溫爐中，升溫至460 V，保溫反應(yīng)2小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，將反應(yīng)物倒入去離子水中沖洗兩遍，然后濾取濾渣放入真空干燥箱中于100°C干燥6小時，得到純凈的氯化物插層石墨； [0182](2)離子液體選用1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽(EtMeImI)，在燒杯中以230°C的高溫將其熔化得到5L的EtMeImI溶劑，維持EtMeImI溶劑溫度不變，在其中加入步驟(1)制得的氯化物插層石墨100g，攪拌均勻得到氯化物插層石墨和離子液體的混合液；
[0183](3)將上述混合液裝入離心管中，并轉(zhuǎn)移至高速離心機中，在離心管的正上方和正下方設(shè)置磁場強度為0.01T、磁場方向為豎直向下的恒定平行磁場,然后以8000r/min的轉(zhuǎn)速離心30分鐘，除去上清液，得到石墨烯；
[0184](4)將步驟(3)得到的石墨烯再次浸入230°C的離子液體中20分鐘，過濾、去除離子液體，濾取濾渣后放入真空干燥箱中干燥至恒重，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
[0185]一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層，具體制備方法為:
[0186](5)取50g上述石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于200mm*300mm的模具里，加上模具蓋，并對成型模具于230°C下進行加熱，然后對模具蓋恒定施加20MPa的壓力，直到模具蓋不再往模具底部運動后，保持此壓力直到冷卻至室溫，打開模具，取出模具里的復(fù)合材料，得到塊狀的電極樣品；
[0187](6)采用熱噴涂的方式在所述塊狀的電極樣品任一表面上噴涂一層4μ m的鋁膜，得到石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
[0188]一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，所述正極和負極為由上述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為5 μ m的EtMeImI膜，具體制備方案為:
[0189](7)隔膜制備:采用薄膜涂覆器將凝固狀的EtMeImI制備成厚度為5μπι的EtMeImI膜，并裁剪成200mm*300mm，制成電化學(xué)電源器的隔膜；
[0190](8)電化學(xué)電容器的組裝:選用2塊步驟(6)所制備的石墨烯-離子液體復(fù)合電極分別作為正極和負極，選用步驟(7)制備的隔膜，將正極、隔膜、負極按從上至下的順序安裝到電池殼體上，其中正極和負極上有集流體的一面背對隔膜，密封，得到電化學(xué)電容器。
[0191]效果實施例
[0192]采用原子力顯微鏡(AFM)對實施例一~十一制得的各100份石墨烯/離子液體復(fù)合材料進行觀測，觀測其層數(shù)，結(jié)果如表1所示。
[0193]
[0194]
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括: 取氯化物插層石墨，按照固液比Ig =IO^lOOmL的比例加入到熔融的離子液體中，攪拌均勻得到氯化物插層石墨與離子液體的混合液； 將所述混合液置于磁場強度為0.01~1T、磁場方向為豎直向上或豎直向下的恒定平行磁場中，然后以1000~10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10~30分鐘，除去上清液，得到石墨烯； 將所述石墨烯再次浸入離子液體中10-30分鐘，過濾、去除離子液體，干燥濾物，得到石墨烯-離子液體復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氯化物插層石墨采用如下步驟制得:取石墨和氯化物插層劑按質(zhì)量比1:0.8~1.2進行混合，置于密閉的容器中以460~550°C熱處理2~6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)清洗干燥后得到氯化物插層石墨。
3.如權(quán)利要求2所述的一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氯化物插層劑為氯化鐵、氯化鎳、氯化銅、氯化鈷、氯化鉀、氯化鎂、氯化鉛、氯化鋅、氯化鈣、氯化鋇中的至少一種。
4.如權(quán)利要求2所述的一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述離子液體為凝膠狀或凝固狀的離子液體；所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽、1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽、1-乙基-2，3-二甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、I, 2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1，2-二甲基-3-乙基咪唑溴鹽、1，2-二甲基-3-乙基咪唑氯鹽、1，2- 二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述離子液體熔融時的熔融溫度為15(T300°C。
6.一種石墨烯-離子液體復(fù)合材料，其特征在于，所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料是由權(quán)利要求1~5中任意一項所述制備方法制得的。
7.—種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，其特征在于，包括石墨烯-離子液體復(fù)合材料和噴涂在所述石墨烯-離子液體復(fù)合材料表面的金屬膜層。
8.如權(quán)利要求7所述的一種石墨烯-離子液體復(fù)合電極，其特征在于，所述金屬膜層的厚度為2~5 μ m，所述金屬膜為鋁膜或銅膜。
9.一種如權(quán)利要求7或8所述的石墨烯-離子液體復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 將石墨烯-離子液體復(fù)合材料置于成型模具中，并對成型模具于150~30(TC下進行加熱，然后對模具蓋施加10~30MPa的壓力，冷卻至室溫，固化，制得所需規(guī)格的電極樣品； 采用噴涂工藝，在所述電極樣品的任一表面制備一層金屬膜層，得到所述石墨烯-離子液體復(fù)合電極。
10.一種電化學(xué)電容器，包括正極、隔膜和負極，其特征在于，所述正極和負極為由權(quán)利要求9所述制備方法制得的石墨烯-離子液體復(fù)合電極，所述隔膜為3~10 μ m的離子液體膜。
【文檔編號】H01G9/042GK103794371SQ201210419685
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】周明杰, 袁新生, 王要兵, 劉大喜 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司