创新点：采用干法电极制备工艺成功制备了活性石墨烯/活性炭复合电极片，分别用扣式电容器和软包电容器考察活性石墨烯/活性炭复合电极的电化学性能。综合结果表明，复合电极中活性石墨烯的含量为10%（质量分数）较为合适，相较于纯活性炭电极，比容量提高了10.8%。本工作验证了活性石墨烯材料在商用超级电容器中的适用性，证实了活性石墨烯是一种非常具有实际应用价值的电极材料。
引 言 
超级电容器是一种纯物理储能器件，具有极高的安全性、百万次循环寿命、环境友好、能量转换效率极高的优点，是替代蓄电池的有力选择。但目前商品化超级电容器的单体容量小、能量密度低，无法作为车辆主动力源使用。开发高比能车载超级电容器是对公共交通车辆储能牵引技术的重大变革，意义重大。超级电容器能量密度大幅提高是世界级的技术难题，传统的湿法涂布工艺、活性炭电极材料的超级电容器能量密度已达到极限，迫切需要开发新型电极材料、新的电极工艺来实现其能量密度的提升。
1 目前，活性炭因其密度高、孔隙丰富、价格低廉是唯一得到商业化应用的电极材料。但活性炭导电性差，影响其功率密度、倍率性能和电极材料的利用率等。开发高效新型碳材料是提升超级电容器性能的有效途径之一，美国德州大学RUOFF等对还原石墨烯进行KOH活化，制备了一种新型的三维多孔石墨烯（称为“活性石墨烯”）。它具有超高的比表面积和高的导电性，实验室测试结果表明其超级电容器能量密度接近于铅酸电池，是一种非常具有应用前景的新型电极材料。但是这类材料密度较低、吸液量大，对超级电容器的可加工性和便携性提出了挑战。在实际应用中，综合二者的优势制备活性石墨烯/活性炭复合电极是一条有效的途径。但传统的湿法电极制备工艺难以满足复合电极的器件加工，高比表面积的活性石墨烯的引入往往会造成电极浆料固含量低、电极密度低、极片开裂脱落等问题。因此，开发高效新型的电极加工工艺是决定石墨烯材料在超级电容器产业中应用成败的关键。2 针对上述问题，目前工业上开发核心电极的技术为干法分散-成膜-固化制备技术。该技术能确保电极在生产过程中不掉粉、不脱落、不反弹，保证超级电容器的超长使用寿命；其次，电极干法制备技术可将电极密度提高至0.65～0.70 g/cm3，有效提高单位体积电极中活性物质的质量，极大提升了单体的比容量；再次，该技术确保电极制备中无液相过程，避免了制约电极提升的水分的引入，有利于提高单体的窗口电压。该技术有效地解决了活性石墨烯等材料难以加工的技术难题。3 本工作采用干法电极制备工艺制备活性石墨烯/活性炭复合电极片，通过两步碾压方式提高电极密度，保证电极片的连续性和厚度均一性，提高超级电容器的能量密度。重点考察了复合电极中活性石墨烯的含量对其储能性能的影响，综合评估，筛选适用于商用超级电容器单体需求的活性石墨烯/活性炭干法复合电极片，制备高性能的活性石墨烯/活性炭基超级电容器。4结 论 本文采用干法电极制备工艺解决了工程上石墨烯电极难以加工的技术难题，成功制备了不同含量的活性石墨烯/活性炭复合电极片。分别通过扣式电容器和软包电容器对不同比例的活性石墨烯/活性炭复合电极进行电化学评估。综合考虑，复合电极中活性石墨烯的含量为10%（质量分数）较为合适，相较于纯活性炭电极，其比容量提高了10.8%。验证了活性石墨烯材料在商用超级电容器中的适用性，并且证明了高性能的活性石墨烯是一种非常具有实际应用价值的电极材料。但目前，活性石墨烯的成本远高于商用活性炭。在未来，如何解决活性石墨烯工程制备技术难题和降低成本是材料产业界亟待解决的难题。
