CN103839698A - 石墨烯复合电极材料及其制备方法和应用 - Google Patents

石墨烯复合电极材料及其制备方法和应用 Download PDF

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周明杰
王要兵
钟辉
袁新生
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Abstract

本发明涉及一种石墨烯复合电极材料及其制备方法，该石墨烯复合电极包括石墨烯、碳纳米管及离子液体，其中，碳纳米管分散在石墨烯的片状结构之间，离子液体分散在石墨烯及碳纳米管的空隙中，石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2。该石墨烯复合电极材料通过在具有较高的比表面积和电导率的石墨烯电极材料中增添离子液体和碳纳米管从而形成复合电极材料，该复合电极材料具有高的比容量、优良的电导率以及与离子液体电解液的浸润性好的优点。且该复合电极材料制备工艺简单，制备得到的复合电极材料能用于制备电化学电容器。此外，本发明还涉及一种石墨烯复合电极材料的制备方法以及含有该石墨烯复合电极材料的电极片和电化学电容器。

Description

石墨烯复合电极材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及电化学电容器领域，特别是涉及一种石墨烯复合电极材料及其制备方法和应用。
背景技术
电化学电容器作为一种新型储能器件，由于其充放电速率快、功率密度高、循环寿命长等优点，是继锂离子电池后又一极具应用潜力和开发价值的储能器件。然而能量密度较低是制约电化学电容器发展和应用的一个关键因素，探索如何提电化学电容器的能量密度是目前该领域研究的重点。
根据能量密度的计算公式E=1/2CV2，提高能量密度主要从两方面入手，一方面提高电化学电容器的电压窗口；另外一方面是提高电极材料的比容量，这两方面的提高都会带来能量密度的提高。
电化学电容器的电压窗口主要与电解液的耐压范围有关。离子液体是一种耐压范围较宽的电解液，其化学窗口可达到4-6V，能提高电化学电容器的电压窗口，显著增加电化学电容器的能量密度；而石墨烯作为一种二维单分子层材料，具有较高的比表面积和较高的电导率，是一种理想的电化学电容器电极材料。但离子液体由于粘度大，对电极材料的浸润性较差，这使得电极材料的比容量较难提高。
发明内容
基于此，有必要提供一种与离子液体电解液有较高的浸润性的石墨烯复合电极材料及其制备方法。
一种石墨烯复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：
按照石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2的比例称取所述石墨烯、所述碳纳米管及离子液体；
将所述石墨烯溶于溶剂中，制备石墨烯浓度为8~10mg/mL的石墨烯溶液；
向所述石墨烯溶液中加入上述称取的所述碳纳米管及离子液体，超声分散，再将得到的混合溶液置于真空环境中搅拌，除去溶剂后得到所述石墨烯复合电极材料。
在其中一个实施例中，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐或1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
在其中一个实施例中，所述溶剂为异丙醇或甲基吡咯烷酮。
在其中一个实施例中，所述石墨烯是通过如下步骤制备得到：
将石墨加入至浓硫酸与浓硝酸的混合溶液中，于0℃环境下搅拌混合均匀，然后向混合溶液中加入高锰酸钾，混合均匀后于85℃环境下反应，再保持温度向反应体系中加入去离子水稀释，最后加入质量分数为30%的过氧化氢溶液，搅拌反应除去未反应的高锰酸钾，对得到的混合物进行抽滤处理，抽滤得到的固体物依次使用稀盐酸和去离子水洗涤，干燥后得到氧化石墨；
将所述氧化石墨加入至去离子水中，超声分散，再对得到的分散体系进行抽滤处理，抽滤后得到的固体物干燥后得到氧化石墨烯；
在保护气体氛围中，以15-30℃/分钟的升温速率将所述氧化石墨烯从室温缓慢加热至500-700℃进行脱氧反应，反应后冷却得到的化合物即为所述石墨烯。
一个实施例中，石墨烯电极材料，由上述制备方法制备得到。
该石墨烯复合电极材料通过在具有较高的比表面积和电导率的石墨烯电极材料中增添离子液体和碳纳米管从而形成复合电极材料，该复合电极材料中增添的离子液体，能增加复合电极材料与离子液体电解液的浸润性，从而提高复合电极材料的比容量；复合电极材料中增添的碳纳米管具有优异的导电性能，且长径比较大，可以作为导电剂来形成一个导电网络，提高电极材料的电导率。因此，上述复合电极材料，具有高的比容量、优良的电导率以及与离子液体电解液有较高的浸润性的优点。
且该石墨烯复合电极材料的制备过程简单，对设备要求低，可以广泛推广应用。
此外，还有必要提供一种含有上述石墨烯复合电极材料的电极片及其制备方法以及使用该电极片的电化学电容器。
一种电极片，包括集流体以及涂覆在所述集流体上的电极浆料，所述电极浆料包括粘接剂以及石墨烯复合电极材料，所述石墨烯复合电极材料是由上述方法制备得到。
在其中一个实施例中，粘接剂为聚偏氟乙烯，集流体为铝箔。
一种电极片的制备方法，包括如下步骤：
按照石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2的比例称取所述石墨烯、所述碳纳米管及离子液体；
将所述石墨烯溶于溶剂中，制备石墨烯浓度为8~10mg/mL的石墨烯溶液；
向所述石墨烯溶液中加入上述称取的所述碳纳米管及离子液体，超声分散，再将得到的混合溶液置于真空环境中搅拌，得到含有石墨烯复合电极材料的溶液；
按照质量比为95:5的比例，将所述含有石墨烯复合电极材料的溶液与粘接剂混合均匀，得到电极浆料；
将所述电极浆料涂覆在集流体上，依次经80℃干燥2小时、250℃干燥2小时处理，切片后得到所述电极片。
在其中一个实施例中，所述粘接剂为聚偏氟乙烯，所述集流体为铝箔。
该电极片因使用上述石墨烯复合电极材料，具有高的比容量、优良的电导率以及与离子液体电解液有较高的浸润性的优点。
一种电化学电容器，包括壳体及置于所述壳体内的电芯及电解液，所述电芯包括相对设置的正极片与负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜，所述正极片与所述负极片为上述电极片。
该电化学电容器通过在电极片中添加性能优良的上述石墨烯复合电极材料，从而使得上述电化学电容器具有充放电速率快、功率密度高、循环寿命长、以及具有较高的储能容量和倍率特性等优点。
附图说明
图1为一实施方式的石墨烯复合电极材料的制备方法的流程图；
图2为一实施方式的电极片的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对石墨烯复合电极材料及其制备方法及相关应用作进一步的说明。
一实施方式的石墨烯复合电极材料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤110，按照石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2的比例称取石墨烯、碳纳米管及离子液体。
其中，石墨烯可以通过如下步骤制备得到：
将石墨加入至浓硫酸与浓硝酸的混合溶液中，于0℃环境下搅拌混合均匀，然后向混合溶液中加入高锰酸钾，混合均匀后于85℃环境下反应，再保持温度向反应体系中加入去离子水稀释，最后加入质量分数为30%的过氧化氢溶液，搅拌反应除去未反应的高锰酸钾，对得到的混合物进行抽滤处理，抽滤得到的固体物依次使用稀盐酸和去离子水洗涤，干燥后得到氧化石墨；
将氧化石墨加入至去离子水中，超声分散，再对得到的分散体系进行抽滤处理，抽滤后得到的固体物干燥后得到氧化石墨烯；
在保护气体氛围中，以15-30℃/分钟的升温速率将氧化石墨烯从室温缓慢加热至500-700℃进行脱氧反应，反应后冷却得到的化合物即为石墨烯。
其中，保护气体氛围可以为氮气或惰性气体等无氧氛围。
离子液体可以为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[EMIM][Tf2N]）或1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[BMIM][TFSI]）。
。
步骤S120，将石墨烯溶于溶剂中，制备石墨烯浓度为8~10mg/mL的石墨烯溶液。
在本实施方式中，上述溶剂可以为异丙醇或甲基吡咯烷酮等。
步骤S130，向石墨烯溶液中加入上述称取的碳纳米管及离子液体，超声分散，再将得到的混合溶液置于真空环境中搅拌，除去溶剂后得到石墨烯复合电极材料。
该石墨烯复合电极材料的制备过程简单，对设备要求低，可以广泛推广应用。
由上述方法制备得到的石墨烯复合电极材料，碳纳米管分散在石墨烯的片状结构之间，离子液体被吸附在石墨烯及碳纳米管的空隙中。通过在具有较高的比表面积和电导率的石墨烯电极材料中增添离子液体和碳纳米管从而形成复合电极材料，由于该复合电极材料中增添的离子液体，能增加复合电极材料与离子液体电解液的浸润性，从而提高复合电极材料的比容量；复合电极材料中增添的碳纳米管具有优异的导电性能，且长径比较大，可以作为导电剂来形成一个导电网络，提高电极材料的电导率。因此，上述复合电极材料，具有高的比容量、优良的电导率以及与离子液体电解液有较高的浸润性的优点。
此外，本实施方式还提供了一种含有上述石墨烯复合电极材料的电极片及其制备方法以及使用该电极片的电化学电容器。
一种电极片，包括集流体以及涂覆在集流体上的电极浆料，电极浆料包括粘接剂以及石墨烯复合电极材料，石墨烯复合电极材料包括石墨烯、碳纳米管及离子液体，其中，碳纳米管分散在石墨烯的片状结构之间，离子液体被吸附在石墨烯及碳纳米管的空隙中，石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2。
其中，粘接剂为聚偏氟乙烯。集流体为铝箔。离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐或1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
如图2所示，一种电极片的制备方法，包括如下步骤：
步骤S210，按照石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2的比例称取石墨烯、碳纳米管及离子液体；
步骤S220，将石墨烯溶于溶剂中，制备石墨烯浓度为8~10mg/mL的石墨烯溶液；
步骤S230，向石墨烯溶液中加入上述称取的碳纳米管及离子液体，超声分散，再将得到的混合溶液置于真空环境中搅拌，得到含有石墨烯复合电极材料的溶液；
步骤S240，按照质量比为95:5的比例，将含有石墨烯复合电极材料的溶液与粘接剂混合均匀，得到电极浆料；
步骤S250，将电极浆料涂覆在集流体上，依次经80℃干燥2小时、250℃干燥2小时，切片后得到电极片。
该电极片因使用上述石墨烯复合电极材料，具有高的比容量、优良的电导率以及与离子液体电解液有较高的浸润性的优点。
一种电化学电容器，包括壳体及置于壳体内的电芯及电解液，电芯包括相对设置的正极片与负极片以及设置在正极片与负极片之间的隔膜，正极片与负极片为上述电极片。
该电化学电容器通过在电极片中添加性能优良的上述石墨烯复合电极材料，从而使得上述电化学电容器具有充放电速率快、功率密度高、循环寿命长、以及具有较高的储能容量和倍率特性等优点。
以下为具体实施例部分：
实施例1
氧化石墨的制备：将1g纯度为99.5%的石墨加入由90mL98wt%浓硫酸和25mL65wt%浓硝酸组成的混合溶液中；将得到的混合物置于冰水混合浴中搅拌20分钟后，加入6g高锰酸钾，并搅拌1小时；然后将混合物加热至85℃并保持30分钟后；往混合物中加入92mL去离子水，于85℃下继续保持30分钟后；往混合物中加入10mL30wt%过氧化氢溶液，并搅拌10分钟；对混合物进行抽滤处理；得到的固体物依次分别用100mL稀盐酸和150mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次；最后将固体物质置于60℃真空烘箱中干燥12小时，即得到氧化石墨。
氧化石墨烯的制备：配制浓度为1mg/mL氧化石墨去离子水溶液；超声处理氧化石墨去离子水溶液，其中，超声功率为500W，时间为1小时；然后对氧化石墨去离子水溶液进行抽滤，得到固体物质；将得到的固体物质置于真空烘箱中于60℃下干燥12小时，即得到氧化石墨烯。
石墨烯的制备：将制备得到的氧化石墨置于流速400mL/min的氩气氛围下，使氧化石墨周围的温度以20℃/min的升温速率从室温升至500℃，并保持2小时，再在流速400mL/min的氩气氛围下温度降至室温，即得到石墨烯。
石墨烯复合电极材料的制备：在异丙醇中加入碳纳米管、[EMIM][Tf2N]以及上述制备得到的石墨烯，得到混合溶液，其中，碳纳米管的终浓度为5mg/mL，[EMIM][Tf2N]的终浓度为2mg/mL，石墨烯的终浓度为10mg/mL；
对混合溶液进行超声处理，其中，超声的功率为500W，时间为6小时；然后将超声后的混合溶液置于真空环境下搅拌6小时，即得到所述石墨烯复合电极材料。
实施例2
氧化石墨的制备：将5g纯度为99.5%的石墨加入由457mL98wt%浓硫酸和120mL65wt%浓硝酸组成的混合溶液中；将混合物置于冰水混合浴中搅拌20分钟后；慢慢地往混合物中加入20g高锰酸钾，并搅拌1小时；然后将混合物加热至85℃并保持30分钟后；往混合物中加入92mL去离子水，于85℃下继续保持30分钟后；往混合物中加入30mL30wt%过氧化氢溶液，并搅拌10分钟；对混合物进行抽滤；再依次分别用300mL稀盐酸和450mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次；最后将固体物质置于60℃真空烘箱中干燥12小时，即得到氧化石墨。
氧化石墨烯的制备：配制浓度为0.5mg/mL氧化石墨去离子水溶液；超声处理氧化石墨去离子水溶液，其中，超声功率为800W，时间为2小时；然后对氧化石墨去离子水溶液进行抽滤，得到固体物质；将得到的固体物质置于真空烘箱中于60℃下干燥12小时，即得到氧化石墨烯。
石墨烯的制备：将制备得到的氧化石墨置于流速400mL/min的氩气氛围下，使氧化石墨周围的温度以25℃/min的升温速率从室温升至700℃，并保持1小时，再在流速400mL/min的氩气氛围下温度降至室温，即得到石墨烯。
石墨烯复合电极材料的制备：在甲基吡咯烷酮中加入碳纳米管、[EMIM][Tf2N]以及上述制备得到的石墨烯，得到混合溶液，其中，碳纳米管的终浓度为5mg/mL，[EMIM][Tf2N]的终浓度为2mg/mL，石墨烯的终浓度为8mg/mL；
对混合溶液进行超声处理，其中，超声的功率为500W，时间为10小时；然后将超声后的混合溶液置于真空环境下搅拌10小时，即得到所述石墨烯复合电极材料。
实施例3
氧化石墨的制备：将2g纯度为99.5%的石墨加入由170mL98wt%浓硫酸和48mL65wt%浓硝酸组成的混合溶液中；将混合物置于冰水混合浴中搅拌20分钟后；慢慢地往混合物中加入8g高锰酸钾，并搅拌1小时；然后将混合物加热至85℃并保持30分钟后；往混合物中加入92mL去离子水，于85℃下继续保持30分钟后；往混合物中加入16mL30wt%过氧化氢溶液，并搅拌10分钟；对混合物进行抽滤；再依次分别用250mL稀盐酸和300mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次；最后将固体物质置于60℃真空烘箱中干燥12小时，即得到氧化石墨。
氧化石墨烯的制备：配制浓度为0.5mg/mL氧化石墨去离子水溶液；超声处理氧化石墨去离子水溶液，其中，超声功率为500W，时间为2小时；然后对氧化石墨去离子水溶液进行抽滤，得到固体物质；将得到的固体物质置于真空烘箱中于60℃下干燥12小时，即得到氧化石墨烯。
石墨烯的制备：将制备得到的氧化石墨置于流速400mL/min的氩气氛围下，使氧化石墨周围的温度以15℃/min的升温速率从室温升至600℃，并保持1小时，再在流速400mL/min的氩气氛围下温度降至室温，即得到石墨烯。
石墨烯复合电极材料的制备：在甲基吡咯烷酮中加入碳纳米管、[BMIM][TFSI]以及上述制备得到的石墨烯，得到混合溶液，其中，碳纳米管的终浓度为10mg/mL，[BMIM][TFSI]的终浓度为4mg/mL，石墨烯的终浓度为10mg/mL；
对混合溶液进行超声处理，其中，超声的功率为500W，时间为8小时；然后将超声后的混合溶液置于真空环境下搅拌8小时，即得到所述石墨烯复合电极材料。
实施例4
氧化石墨的制备：将1g纯度为99.5%的石墨加入由90mL98wt%浓硫酸和25mL65wt%浓硝酸组成的混合溶液中；将混合物置于冰水混合浴中搅拌20分钟后；慢慢地往混合物中加入4g高锰酸钾，并搅拌1小时；然后将混合物加热至85℃并保持30分钟后；往混合物中加入92mL去离子水，于85℃下继续保持30分钟后；往混合物中加入9mL30wt%过氧化氢溶液，并搅拌10分钟；对混合物进行抽滤；再依次分别用100mL稀盐酸和150mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次；最后将固体物质置于60℃真空烘箱中干燥12小时，即得到氧化石墨。
氧化石墨烯的制备：配制浓度为0.5mg/mL氧化石墨去离子水溶液；超声处理氧化石墨去离子水溶液，其中，超声功率为500W，时间为1小时；然后对氧化石墨去离子水溶液进行抽滤，得到固体物质；将得到的固体物质置于真空烘箱中于60℃下干燥12小时，即得到氧化石墨烯。
石墨烯的制备：将制备得到的氧化石墨置于流速400mL/min的氩气氛围下，使氧化石墨周围的温度以30℃/min的升温速率从室温升至500℃，并保持2小时，再在流速400mL/min的氩气氛围下温度降至室温，即得到石墨烯。
石墨烯复合电极材料的制备：在异丙醇中加入碳纳米管、[BMIM][TFSI]以及上述制备得到的石墨烯，得到混合溶液，其中，碳纳米管的终浓度为5mg/mL，[BMIM][TFSI]的终浓度为1mg/mL，石墨烯的终浓度为10mg/mL；
对混合溶液进行超声处理，其中，超声的功率为500W，时间为8小时；然后将超声后的混合溶液置于真空环境下搅拌8小时，即得到所述石墨烯复合电极材料。
实施例5
按照质量比为95:5的比例，将实施例1制备得到的石墨烯复合电极材料与聚偏氟乙烯粘结剂混合均匀，得到电极浆料；将电极浆料涂覆在铝箔上；然后将涂覆有浆料的铝箔先于80℃干燥2小时后，再于250℃干燥2小时后，得到浆料膜；将浆料膜切片，即制得电化学电容器电极片。
依次将电极片、隔膜、电极片叠片组装得到电芯；在电芯外包覆电池壳体，将电芯密封，然后通过设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入离子液体[EMIM][Tf2N]，密封注液口后，即得到电化学电容器。
实施例6
按照质量比为95:5的比例，将实施例2制备得到的石墨烯复合电极材料与聚偏氟乙烯粘结剂混合均匀，得到电极浆料；将电极浆料涂覆在铝箔上；然后将涂覆有浆料的铝箔先于80℃干燥2小时后，再于250℃干燥2小时后，得到浆料膜；将浆料膜切片，即制得电化学电容器电极片。
依次将电极片、隔膜、电极片叠片组装得到电芯；在电芯外包覆电池壳体，将电芯密封，然后通过设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入离子液体[EMIM][Tf2N]，密封注液口后，即得到电化学电容器。
实施例7
按照质量比为95:5的比例，将实施例3制备得到的石墨烯复合电极材料与聚偏氟乙烯粘结剂混合均匀，得到浆料；将浆料涂覆在铝箔上；然后将涂覆有浆料的铝箔先于80℃干燥2小时后，再于250℃干燥2小时后，得到浆料膜；将浆料膜切片，即制得电化学电容器电极片。
依次将电极片、隔膜、电极片叠片组装得到电芯；在电芯外包覆电池壳体，将电芯密封，然后通过设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入离子液体[BMIM][TFSI]，密封注液口后，即得到电化学电容器。
实施例8
按照质量比为95:5的比例，将实施例4制备得到的石墨烯复合电极材料与聚偏氟乙烯粘结剂混合均匀，得到浆料；将浆料涂覆在铝箔上；然后将涂覆有浆料的铝箔先于80℃干燥2小时后，再于250℃干燥2小时后，得到浆料膜；将浆料膜切片，即制得电化学电容器电极片。
依次将电极片、隔膜、电极片叠片组装得到电芯；在电芯外包覆电池壳体，将电芯密封，然后通过设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入离子液体[BMIM][TFSI]，密封注液口后，即得到电化学电容器。
性能测试：
（1）分别测试实施例1~4制备得到的复合电极材料的电导率，测试结果如表1。
表1为实施例1~4所制备的复合电极材料的电导率
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
电导率(S/m) 346 386 512 365
测试结果表明实施例1~4中制备的复合电极材料具有较高的电导率。
（2）分别对实施例5~8中组装的电化学电容器进行充放电测试，电压窗口为4V，其中，电流密度分别为0.5A/g和20A/g，测试结果如表2。
表2为实施例5~8分别在0.5A/g和20A/g电流密度下进行充放电测试的比容量
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
0.5A/g下的比容量(F/g) 232 247 260 210
20A/g下的比容量(F/g) 194 208 223 175
实施例5~8在0.5A/g电流密度下的比容量测试结果表明，实施例5~8中的复合电极材料具有优异的储能性能。
实施例5~8在0.5A/g电流密度下和在20A/g电流密度下的比容量测试结果表明，实施例5~8中的复合电极材料从0.5A/g升至20A/g时，比容量保持率都在83%以上，最高达到85%，说明实施例5~8中的复合电极材料具有优异的倍率性能。
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)

1.一种石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2的比例称取所述石墨烯、所述碳纳米管及离子液体；
将所述石墨烯溶于溶剂中，制备石墨烯浓度为8~10mg/mL的石墨烯溶液；
向所述石墨烯溶液中加入上述称取的所述碳纳米管及离子液体，超声分散，再将得到的混合溶液置于真空环境中搅拌，除去溶剂后得到所述石墨烯复合电极材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐或1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为异丙醇或甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1或2所述的石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯采用如下步骤制得：
将石墨加入至浓硫酸与浓硝酸的混合溶液中，于0℃环境下搅拌混合均匀，然后向混合溶液中加入高锰酸钾，混合均匀后于85℃环境下反应，再保持温度向反应体系中加入去离子水稀释，最后加入质量分数为30%的过氧化氢溶液，搅拌反应除去未反应的高锰酸钾，对得到的混合物进行抽滤处理，抽滤得到的固体物依次使用稀盐酸和去离子水洗涤，干燥后得到氧化石墨；
将所述氧化石墨加入至去离子水中，超声分散，再对得到的分散体系进行抽滤处理，抽滤后得到的固体物干燥后得到氧化石墨烯；
在保护气体氛围中，以15-30℃/分钟的升温速率将所述氧化石墨烯从室温缓慢加热至500-700℃进行脱氧反应，反应后冷却得到的化合物即为所述石墨烯。
5.一种石墨烯复合电极材料，其特征在于，采用权利要求1至4任一所述方法制得。
6.一种电极片，包括集流体以及涂覆在所述集流体上的电极浆料，其特征在于，所述电极浆料包括粘接剂以及石墨烯复合电极材料，所述石墨烯复合电极材料采用权利要求5所述的石墨烯复合电极材料。
7.根据权利要求6所述的电极片，其特征在于，所述粘接剂为聚偏氟乙烯，所述集流体为铝箔。
8.一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照石墨烯、碳纳米管及离子液体的质量比为5~10:5:1~2的比例称取所述石墨烯、所述碳纳米管及离子液体；
将所述石墨烯溶于溶剂中，制备石墨烯浓度为8~10mg/mL的石墨烯溶液；
向所述石墨烯溶液中加入上述称取的所述碳纳米管及离子液体，超声分散，再将得到的混合溶液置于真空环境中搅拌，得到含有石墨烯复合电极材料的溶液；
按照质量比为95:5的比例，将所述含有石墨烯复合电极材料的溶液与粘接剂混合均匀，得到电极浆料；
将所述电极浆料涂覆在集流体上，依次经80℃干燥2小时、250℃干燥2小时处理，切片后得到所述电极片。
9.根据权利要求8所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述粘接剂为聚偏氟乙烯，所述集流体为铝箔。
10.一种电化学电容器，包括壳体及置于所述壳体内的电芯及电解液，所述电芯包括相对设置的正极片与负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜，其特征在于，所述正极片与所述负极片为如权利要求6-7任一项所述的电极片。
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