[发明专利]石墨烯-聚离子液体复合电极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯-聚离子液体复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

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；

按照氧化石墨烯及聚离子液体的质量比为2.5~10:1的比例称取所述氧化石墨烯及聚离子液体，并将称取的所述氧化石墨烯与所述聚离子液体加入至溶剂中使所述氧化石墨烯的浓度为8~10mg/mL，超声分散，将得到的混合溶液置于真空环境中过滤，再将过滤后得到的固体产物加热至200~250°C，热还原得到所述石墨烯-聚离子液体复合电极材料。

2.根据权利要求1所述的石墨烯-聚离子液体复合电极材料，其特征在于，所述聚离子液体为聚（1-乙烯基-3乙基咪唑）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-聚离子液体复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述聚离子液体采用如下步骤制备：

按照1-乙烯基咪唑、溴乙烷、偶氮二异丁氰与双三氟甲磺酰亚胺锂盐的摩尔比为40~50:50~70:1:55~90的比例称取所述1-乙烯基咪唑、所述溴乙烷、所述偶氮二异丁氰与所述双三氟甲磺酰亚胺锂盐；

将称取的所述1-乙烯基咪唑与所述溴乙烷在搅拌的条件下混合，并在40℃下搅拌反应，之后将反应体系的温度调至60℃，并加入所述偶氮二异丁氰，反应，向反应后的体系中加入双三氟甲磺酰亚胺锂盐与蒸馏水，继续搅拌反应，最后真空过滤反应得到的混合液，收集的固体物干燥后得到聚（1-乙烯基-3乙基咪唑）双三氟甲磺酰亚胺盐聚离子液体。

4.一种石墨烯-聚离子液体复合电极材料，其特征在于，采用权利要求1至3任一所述方法制得。

5.一种电极片，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，所述电极浆料包括导电剂、粘接剂以及石墨烯-聚离子液体复合电极材料，所述石墨烯-聚离子液体复合电极材料采用权利要求4所述的石墨烯-聚离子液体复合电极材料。

6.根据权利要求5所述的电极片，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑，所述粘接剂为聚偏氟乙烯，所述集流体为铝箔。

7.一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照氧化石墨烯及聚离子液体的质量比为2.5~10:1的比例称取所述氧化石墨烯及聚离子液体，并将称取的所述氧化石墨烯与所述聚离子液体加入至溶剂中使所述氧化石墨烯的浓度为8~10mg/mL，超声分散，将得到的混合溶液置于真空环境中过滤，再将过滤后得到的固体产物加热至200~250°C，热还原得到所述石墨烯-聚离子液体复合电极材料；

按照石墨烯-聚离子液体复合电极材料、粘接剂与导电剂的质量比为85:5:10的比例，将所述石墨烯-聚离子液体复合电极材料、粘接剂与导电剂混合均匀，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。

8.根据权利要求7所述的电极片的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯采用如下步骤制备：

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。