双离子电池及其制备方法与流程

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种双离子电池及其制备方法。

背景技术：

可充电的锂离子电池因其能量密度高，循环寿命长以及稳定性好等优点成为目前最成功的商业化二次电池，但锂资源的匮乏性以及人们对锂离子电池需求的持续增长意味着大规模储能体系全部依赖于锂离子电池是不可靠的。因对锂资源匮乏的担心引发了大量基于其他丰富且廉价金属离子电池的研究，如钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、铝离子电池以及钙离子电池等。总之，开发基于其他金属离子的二次电池是目前储能领域的主流研究方向。然而，传统的基于金属离子的电池存在金属枝晶以及不可控的界面化学活性的问题，这些问题会造成隔膜穿透，从而引发热失控甚至着火爆炸的危险。虽然近期的一些研究，如调节电解液成分以及添加剂种类，纳米界面设计以及新型集流体设计等，已经取得了一些进展，但是这样进展并不能完全保证消除金属枝晶，从而不能实现电池的百分百安全。

目前为解决锂离子电池、钠离子电池等以金属离子与正负极反应实现储能的电池体系的安全性问题，通常采用的方案包括如下几类：第一，采用力学性能好的安全性隔膜或者直接使用固态电解质阻挡金属枝晶穿透隔膜，从而避免正负极短路引起的安全性问题；第二，通过调节电解液浓度、添加剂的数量和种类实现枝晶的细小化，从而使得细小的枝晶无法穿透隔膜；第三，通过集流体的三维化设计限制枝晶生长方向或者限制枝晶直径和长度，避免其达到隔膜处。总之，上述解决方案是通过对锂枝晶的围追堵截的方式避免枝晶穿透隔膜从而实现电池的安全性，但不能从源头上根本避免枝晶的产生。

因此，现有技术有待改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双离子电池及其制备方法，旨在解决现有二次电池无法避免金属枝晶的产生，从而影响其安全性的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种双离子电池，包括正极、负极以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述电解液为离子液体，所述离子液体由有机阳离子和有机阴离子组成，所述电解液中无金属离子。

本发明提供的双离子电池中，电解液为有机阳离子和有机阴离子组成的离子液体，即电解质阳离子为有机阳离子、电解质阴离子为有机阴离子，这样电解液中不含任何金属离子，这样的双离子电池的电极反应中不涉及任何金属的反应，因此不会出现金属枝晶的问题，可以从源头上避免了枝晶的产生，从而从原理上实现了电池的安全性，同时该双离子电池使用了不易燃烧的离子液体作为电解液，降低了着火的风险，相比传统的基于低沸点有机溶剂的电解液进一步提升了电池的安全性；而且作为替换金属阳离子与负极发生反应的有机阳离子，具有储量丰富、种类多样以及易于处理的优势。因此，该双离子电池效果显著优于现有技术。

本发明另一方面提供一种双离子电池的制备方法，包括以下步骤：

按照本发明所述的双离子电池的组成，提供所述双离子电池中的正极、负极、隔膜和电解液；

将所述正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到所述双离子电池。

本发明提供的双离子电池的制备方法，以有机阳离子和有机阴离子组成离子液体作为电解液，并和正极、负极以及隔膜进行组装得到，工艺简单安全，最终得到的双离子电池的电极反应中不涉及任何金属的反应，因此不会出现金属枝晶的问题，可以从源头上避免了枝晶的产生，从而从原理上实现了电池的安全性，而且离子液体不易燃烧，降低了着火的风险，相比传统的基于低沸点有机溶剂的电解液进一步提升了电池的安全性，最终提升了该双离子电池制备和使用的环境相容性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双离子电池的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的双离子电池的循环性能图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一方面，本发明实施例提供了一种双离子电池，包括正极、负极以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述电解液为离子液体，所述离子液体由有机阳离子和有机阴离子组成，所述电解液中无金属离子。

本发明实施例提供的双离子电池中，电解液为有机阳离子和有机阴离子组成的离子液体，即电解质阳离子为有机阳离子、电解质阴离子为有机阴离子，这样电解液中不含任何金属离子，这样的双离子电池的电极反应中不涉及任何金属的反应，因此不会出现金属枝晶的问题，可以从源头上避免了枝晶的产生，从而从原理上实现了电池的安全性，同时该双离子电池使用了不易燃烧的离子液体作为电解液，降低了着火的风险，相比传统的基于低沸点有机溶剂的电解液进一步提升了电池的安全性；而且作为替换金属阳离子与负极发生反应的有机阳离子，具有储量丰富、种类多样以及易于处理的优势。因此，该双离子电池效果显著优于现有技术。

目前避免枝晶穿透隔膜的思路是通过围追堵截解决锂枝晶问题，而本发明实施例的思路是以不会产生金属枝晶的有机离子替代传统的金属离子，从而从源头上避免了枝晶的产生。本发明实施例提供了由正极、负极、介于两者之间的隔膜和不含金属离子的离子液体构成的新型二次电池结构，该双离子电池的反应特征为：正极为有机阴离子的插层反应，充放电曲线有平台，循环伏安曲线有氧化还原峰；负极为有机阳离子的吸附，插层或者氧化还原反应；其中，有机阴离子的插层反应可以完全避免正极与金属离子的反应，这为无金属离子参与的二次电池的开发提供了可能，而作为可以替换金属阳离子与负极发生反应的有机阳离子具有储量丰富、种类多样以及易于处理的优势，尤为重要的是有机阳离子与负极的反应可以完全地避免枝晶的产生。因此，本发明实施例提供的双离子电池的电极反应中不涉及任何金属的反应，从而从源头上使得材料不产生枝晶，完全避免了金属枝晶的产生，从根本上保证了电池的安全性。

在一实施例中，该双离子电池中的所述离子液体选自n-丁基-n-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(1-butyl-1-methylpyrrolidiniumbis(trifluoromethylsulfonyl)imide，p14tfsi)、n-丁基吡啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(n-butylpyridiniumbis(trifluoromethylsulfonyl)imide，bpytfsi)、n-丁基吡啶四氟硼酸盐(n-butylpyridiniumtetrafluoroborate，bpybf4)、n-甲氧基乙基-n-甲基二乙基铵四氟硼酸盐(n,n-diethyl-n-methyl-n-(2-methoxyethyl)ammoniumtetrafluoroborate，n122,1o2bf4)、n-丁基-n-甲基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(1-butyl-1-methylpiperidiniumbis(trifluoromethylsulfonyl)imide，pp14tfsi)、n-丁基-n-甲基吡咯烷溴盐(n-butyl-n-methylpyrrolidiniumbromide，p14br)、三丁基甲基氯化铵(tributylmethylammoniumchloride，n144cl)、三丁基甲基铵双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(tributylmethylammoniumbis(trifluoromethylsulfonyl)imide,n144tfsi)、n-乙基吡啶溴盐(n-ethylpyridiniumbromide，epybr)、n-辛基吡啶溴盐(n-octylpyridiniumbromide，opybr)、三丁基乙基溴化膦(ethyltributylphosphoniumbromide，p244br)中的一种或几种。上述离子液体既能避免金属枝晶出现，从源头上保证电池的安全性，又可以作为电解液具备离子传输载体功能，同时不易燃烧，因此可以作为优异的电解液材料；优选地，所述电解液为p14tfsi。

在一实施例中，该双离子电池中的所述正极包括正极集流体和结合在所述正极集流体表面的正极活性层，所述正极活性层含有正极活性材料、导电剂和粘结剂。其中，正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比范围为：60-90：5-35：5-10。

其中，所述正极集流体的材料选自铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛和锰中的任意一种金属单质，或选自包含铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛和锰中的至少一种元素的金属合金，或选自包含铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛和锰中的至少一种元素的金属复合物；即正极集流体包括铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的一种或其合金或其中任意一种金属复合物或其中任意一种的合金。

所述正极活性材料选自具有层状晶体结构的石墨类材料、硫化物、氮化物、氧化物和碳化物中的至少一种。具体地，所述石墨类材料选自天然石墨、人造石墨和石墨烯中的一种或多种；所述硫化物选自二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒和二硫化钛中的一种或多种；所述氮化物选自六方氮化硼和碳掺杂六方氮化硼中的一种或多种；所述氧化物选自三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒和二氧化钛中的一种或多种；所述碳化物选自碳化钛、碳化钽、碳化钼和碳化硅中的一种或多种。导电剂可以是炭黑、石墨烯、碳纳米管等，优选炭黑，粘结剂可以是聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠(cmc)、聚乙烯醇、海藻酸钠、聚氨酯等，优选聚偏氟乙烯。

优选地，正极集流体材料选自铝。正极活性材料选自天然石墨和/或人造石墨。其中，天然石墨可以是致密结晶状石墨、鳞片石墨、稳晶质石墨等中的一种或多种，人造石墨可以是石墨纤维、定向热解石墨、泡沫石墨、膨胀石墨、中间相碳微球等，以及一些改性石墨如无定型碳/金属/氧改性石墨等中的一种或多种。

在一实施例中，该双离子电池中的所述负极包括负极集流体和结合在所述负极集流体表面的负极活性层，所述负极活性层含有负极活性材料、导电剂和粘结剂。其中，负极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比范围为：60-90：5-35：5-10。

其中，所述负极集流体的材料选自铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金和钡中的任意一种金属单质，或选自包含铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金和钡中的至少一种元素的金属合金，或选自包含铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金和钡中的至少一种元素的金属复合物；即负极集流体包括金属铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金、钡中的一种或其合金或其中任意一种金属复合物或其中任意一种的合金。

所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳、导电炭黑和p-型有机高分子中的至少一种。导电剂可以是炭黑、石墨烯、碳纳米管等，优选炭黑，粘结剂可以是聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠(cmc)、聚乙烯醇、海藻酸钠、聚氨酯等，优选聚偏氟乙烯。其中，p-型有机高分子即为空穴型有机高分子，可与电解液中阳离子可逆发氧化还原反应的高分子化合物，包括如下结构的：p5、me2-p5、bis-pdt、bis-tdt、tf8、p3ht、f8t2和ptaa等中的至少一种，但不限于此。

优选地，负极集流体材料选自铝。负极活性材料选自多孔碳(即活性炭)和/或p-型有机高分子。

在一实施例中，该双离子电池中的所述隔膜选自多孔聚合物薄膜或无机多孔薄膜或有机/无机复合隔膜，具体地，选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜(如多孔聚乙烯丙烯复合聚合物薄膜)、多孔陶瓷隔膜、聚偏氟乙烯膜、纤维素膜、无纺布和玻璃纤维膜中的一种或多种。

另一方面，本发明实施例还提供了一种双离子电池的制备方法，包括以下步骤：

s01：按照本发明实施例的上述双离子电池的组成，提供所述双离子电池中的正极、负极、隔膜和电解液；

s02：将所述正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到所述双离子电池。

本发明实施例提供的双离子电池的制备方法，以有机阳离子和有机阴离子组成离子液体作为电解液，并和正极、负极以及隔膜进行组装得到，工艺简单安全，最终得到的双离子电池的电极反应中不涉及任何金属的反应，因此不会出现金属枝晶的问题，可以从源头上避免了枝晶的产生，从而从原理上实现了电池的安全性，而且离子液体不易燃烧，降低了着火的风险，相比传统的基于低沸点有机溶剂的电解液进一步提升了电池的安全性，最终提升了该双离子电池制备和使用的环境相容性。

在一实施例中，该双离子电池的正极制备包括：首先按照一定的比例称取适当的正极活性材料、粘结剂与导电剂，混合均匀后，加入适量溶剂，充分研磨成均匀浆料制成正极活性材料浆料；然后，将金属、金属合金或金属复合物导电材料作为正极集流体，将上述正极活性材料浆料均匀涂覆于正极集流体表面，放置于一定温度的真空干燥箱内进行干燥内，待所述正极活性材料浆料完全干燥形成正极活性层后冲裁成所需尺寸的正极。

在一实施例中，该双离子电池的负极制备包括：首先按照一定的比例称取适当的负极活性材料、粘结剂与导电剂，混合均匀后，加入适量溶剂，充分研磨成均匀浆料制成负极活性材料浆料；然后，将金属、金属合金或金属复合物导电材料作为负极集流体，将上述负极活性材料浆料均匀涂覆于负极集流体表面，放置于一定温度的真空干燥箱内进行干燥内，待所述负极活性材料浆料完全干燥形成负极活性层后冲裁成所需尺寸的负极。

在一实施例中，该双离子电池的隔膜制备包括：将所需尺寸的有机多孔聚合物薄膜或无机多孔薄膜或有机/无机复合隔膜作为隔膜，将其冲切成所需尺寸。

在一实施例中，该双离子电池的电解液配制包括：将上述离子液体充分除水后，可以直接作为电解液使用。

在一实施例中，该双离子电池的装配步骤包括：利用所述正极、负极、隔膜、以及电解液进行组装。

与现有技术相比，本发明实施例的双离子电池的有益效果在于：首先，本发明实施例提供了一种无金属离子型的双离子电池，以可逆插层/脱出有机阴离子的材料作为正极材料，以可以插层或者与有机阳离子反应的材料作为负极材料，以仅含有有机阳离子和阴离子的离子液体为电解液，解决了传统以金属离子反应为主的电池的安全性隐患问题；同时，本发明实施例提供的无金属离子型的双离子电池所使用的电解液为不易燃烧的离子液体，进一步降低了电池着火风险以及提升了电池的环境相容性。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种无金属离子型的双离子电池，结构示意图如图1所示(壳体未画)，该双离子电池包括正极集流体1、正极活性料层2、电解液3、隔膜4、负极活性层5、负极集流体6。

本实施例提供的双离子电池的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：制备正极：将0.8g膨胀石墨、0.1g碳黑、0.1g聚偏氟乙烯加入到2ml氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔(即正极集流体)表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为正极备用。

步骤(2)：制备隔膜：将玻璃纤维薄膜裁切成直径16mm的圆片后作为隔膜备用。

步骤(3)：配置电解液：离子液体p14tfsi除水后直接使用。

步骤(4)：制备负极：将0.8g多孔碳、0.1g碳黑、0.1g聚偏氟乙烯加入到2ml氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔(即负极集流体)表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径12mm的圆片，压实后作为负极备用。

步骤(5)：组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的正极、隔膜和负极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式壳体，完成无金属离子型的双离子电池的组装。

实施例2

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体bpytfsi外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例3

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体bpybf4外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例4

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体n122,1o2bf4外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例5

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体pp14tfsi外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例6

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体p14br外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例7

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体n144cl外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例8

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体n144tfsi外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例9

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体epybr外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例10

一种无金属离子型的双离子电池，除了电解液为离子液体opybr外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例11

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为中间相碳微球外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例12

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为鳞片石墨外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例13

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为定向热解石墨外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例14

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为石墨烯微片，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例15

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为无定型碳改性石墨外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例16

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为二硫化钼外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例17

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为二硫化钒外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例18

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为二硫化钛外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例19

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为碳化钛外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例20

一种无金属离子型的双离子电池，除了正极活性材料为碳化钼外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例21

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为导电炭黑外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例22

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为天然鳞片石墨外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例23

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为无定型碳改性石墨外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例24

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为泡沫石墨外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例25

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为石墨烯薄膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例26

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为碳纳米管外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例27

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为碳纳米纤维外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例28

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为bis-tdt外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例29

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为p3ht外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例30

一种无金属离子型的双离子电池，除了负极活性材料为p5外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例31

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为多孔聚丙烯薄膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例32

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为多孔聚乙烯薄膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例33

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为多孔聚乙烯丙烯复合聚合物薄膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例34

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为多孔陶瓷隔膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例35

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为聚偏氟乙烯膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例36

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为纤维素隔膜外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例37

一种无金属离子型的双离子电池，除了隔膜为无纺布外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例38

一种无金属离子型的双离子电池，除了制备正极使用0.6g膨胀石墨、0.35g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例39

一种无金属离子型的双离子电池，除了制备正极使用0.9g膨胀石墨、0.05g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例40

一种无金属离子型的双离子电池，除了制备负极使用0.6g多孔碳、0.35g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

实施例41

一种无金属离子型的双离子电池，除了制备负极使用0.9g多孔碳、0.05g碳黑、0.05g聚偏氟乙烯外，该双离子电池的其他材料，以及结构和制备方法均与实施例1相同。

性能测试

对上述实施例1和实施例2-41提供的双离子电池的进行电化学性能测试，包括循环次数、容量保持率和库伦效率，测试方法如下：

循环充放电：循环充放电在ct2001c-001蓝电电池循环测试系统上进行，以100ma/g倍率充放来测试电极的标准容量，材料的比容量＝电流*时间/样品质量，材料的能量密度＝材料的比容量*电池的平台电压，充放电的条件视实验的需要而定，循环步骤包括：静置60s-恒流放电-静置60s-恒流充电。

倍率充放电：同样在蓝电电池循环测试系统上进行，以不同的倍率(电流密度)进行充放来测试材料的倍率性能，充放电的条件视实验的需要而定，循环步骤与循环充放电相同。

实施例1的循环性能图如图2所示，其他实施例的测试结果数据对比如下表1-5所示。

表1

表2

表3

表4

表5

从表1的数据可知：实施例2-10以实施例1相比，分别使用了不同种类的离子液体材料作为电解液，不同离子液体表现出的循环性能和库伦效率有较大差异。其中，离子液体的电化学稳定窗口越宽，其循环性能和库伦效率越高。

从表2的数据可知：实施例11-20与实施例1相比，分别使用了不同种类的正极活性材料，石墨烯片层较少的膨胀石墨表现出更优异的循环稳定性和较高的能量密度。

从表3的数据可知：实施例21-30与实施例1相比，分别使用了不同种类的负极活性材料，而以阳离子吸附机理为主的多孔碳负极活性材料比伴随部分阳离子插层的无定型成份较少的石墨型碳材料具有更优异的循环性能。

从表4的数据可知：实施例31-37与实施例1相比，分别使用了的不同种类的隔膜材料，总体来说，隔膜种类对循环性能的影响不大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。