本發明涉及能源材料技術領域，特別涉及一種具有復合電極的新能源電池。
背景技術：
隨著環境污染的加劇、氣候變暖及石油等化石能源的漸近枯竭，風能和太陽能等再生能源的高效利用受到廣泛的關注。在新能源領域，低成本、環境友好的電化學儲能裝置的開發和應用已成為重中之重的課題。在這一研究領域中，鋰離子電池和超級電容器的研發與應用處于領先地位。鋰離子電池已在我們的日常生活中起著重要的作用，如為便攜式電子設備(手機，筆記本電腦等)提供電能，在插入式混合動力電動汽車中用于能量回收和為電動機提供電能等。
鋰離子電池廣泛應用于便攜電子、計算通信、交通運輸等諸多領域。鋰離子電池的性能關鍵性地取決于電極的物理化學性質，而應用于作為鋰電池的負極材料，則需要容量大、電極電位較低、循環壽命較長。鈦酸鋰作為混合型超級電容器的負極材料具有的優點包括：①鈦酸鋰的理論比容量高(175mah/g)，遠高于活性炭的(40mah/g)；②在充放電過程中其骨架結構幾乎不變，具有“零應變”特性，因而循環性能穩定；③嵌鋰電位高(1.55vvs.li/li+)，不易引起金屬鋰析出，消除了安全隱患；④鈦酸鋰中，鋰離子擴散系數(2×10-8cm2/s)約為石墨的10倍，具有大電流充放電優勢。
現有技術的缺陷：目前以鈦酸鋰作負極材料還存在若干關鍵的科學與技術難題，如鈦酸鋰存在li+擴散系數低(<10-6cm2/s)，電子電導率低(<10-13s/cm)，大電流條件下充放電性能較差等缺點，極大地制約了其產業化的進程。
技術實現要素：
為解決以上技術問題，本發明提供具有復合電極的新能源電池，以解決隨著循環次數的增多，電池容量衰減較大；抗過充性能差；熱穩定性差，存在安全隱患；在高倍率下的充放電性能差的問題。
本發明采用的技術方案如下：一種具有復合電極的新能源電池，包括正極、復合負極和電解質，所述正極和所述復合負極之間設置有隔膜，所述正極、復合負極和所述隔膜均浸沒在所述電解液中，關鍵在于：所述復合負極包括電極載體，該電極載體上涂覆有納米復合材料，所述復合納米材料由納米復合材料活性物質55-65份，乙炔黑5-10份，纖維素基聚合物粘結劑12-18份組成；
所述納米復合材料活性物質為物質量之比為0.5-3∶1的石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
優選的，所述納米復合材料活性物質按照以下步驟制備而成：
步驟一、將重量比為1：1石墨烯和水溶性聚合物的混合物中加入水，攪拌得懸浮液；
步驟二、分別將鋰源溶解于水中得到溶液a、鈦源溶解于水中得到溶液b，所述鋰源和鈦源的摩爾比為1：(1～1.5)，然后依次將溶液a和溶液b加入到步驟一得到的懸浮液中，待其完全溶解后，調節ph值為3～6，然后在180℃條件下，攪拌反應2～24小時，冷卻至室溫，收集沉淀，用水或乙醇洗滌，干燥得石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒；
步驟三、將步驟二得到的石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒在惰性氣體保護下，在650℃高溫下炭化1～8小時，即可獲得石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
優選的，所述鋰源為碳酸鋰、硝酸鋰、草酸鋰、氫氧化鋰或氧化鋰中的一種或多種；所述鈦源為鈦酸四異丙酯、鈦酸甲酯、異丙醇鈦、四氯化鈦或硝酸鈦中的一種或多種；水溶性聚合物是聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇或聚丙烯腈。
優選的，所述電極載體為沖壓金屬、泡沫狀金屬或網狀金屬纖維煅燒體。
優選的，所述隔膜為高孔率聚丙烯微孔膜。
優選的，所述纖維素基聚合物粘結劑為羧甲基纖維素(cmc)，甲基纖維素，乙基纖維素，羥丙基甲基纖維素或羥丙基乙基纖維素中的一種或兩種組合。
優選的，所述纖維素基聚合物粘結劑的的分子量100000～250000。
優選的，所述電解液包括含有環狀碳酸酯和內酯類化合物的有機溶劑以及鋰鹽。
優選的，所述有機溶劑由質量百分含量為2～18％的環狀碳酸酯、質量百分含量為6～48％的內酯類化合物和質量百分含量為34～92％的低粘度溶劑組成。
優選的，所述環狀碳酸酯為碳酸亞乙基酯、碳酸亞丙基酯、碳酸亞乙烯基酯、碳酸亞丁基酯；所述內酯類化合物為β-丁內酯、γ-戊內酯、γ-己內酯、γ-庚內酯或γ-辛內酯中的一種；所述低粘度溶劑為碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲基丙基酯(mpc)、碳酸乙基丙基酯(epc)或碳酸甲基乙基酯(mec)中的一種；所述鋰鹽為lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、liclo4或licf3so3中的一種。
有益效果：與現有技術相比，本發明提供的具有復合電極的新能源電池，提高了鋰電池高倍率放電性能，鋰電池各項性能指標均達到或超過gb/t23638-2009要求。采用石墨烯/鈦酸鋰復合納米負極材料具有比鈦酸鋰高得多的電子電導率和離子電導率，從而使其具有良好的高倍率充放電性能，具有相純度高的特點，具有良好的循環穩定性；電解液中的內酯類化合物在負電極表面上形成鈍化薄膜，防止有機溶劑的分解，并改進鋰電池的循環壽命特性，具有良好的耐久性，并且在高溫下不分解，從而防止氣體產生，電解液的可燃性被降低，從而改進了電池的安全性能，具有優異的高溫貯存性能。
具體實施方式
為使本領域技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合附表和具體實施方式對本發明作詳細說明。
實施例1
一種具有復合電極的新能源電池，包括正極、復合負極和電解質，所述正極和所述復合負極之間設置有高孔率聚丙烯微孔膜，所述正極、復合負極和所述高孔率聚丙烯微孔膜均浸沒在所述電解液中，所述復合負極包括沖壓金屬，該沖壓金屬上涂覆有納米復合材料，所述復合納米材料由納米復合材料活性物質55份，乙炔黑5份，羧甲基纖維素(cmc)12份組成，所述羧甲基纖維素(cmc)的分子量250000；
所述納米復合材料活性物質為物質量之比為0.5∶1的石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
所述電解液包括含有由質量百分含量為18％的碳酸亞乙基酯、質量百分含量為48％的β-丁內酯和質量百分含量為34％的碳酸二甲酯(dmc)組成的有機溶劑以及lipf6。
所述納米復合材料活性物質按照以下步驟制備而成：
步驟一、將重量比為1：1石墨烯和聚丙烯酰胺的混合物中加入水，攪拌得懸浮液；
步驟二、分別將碳酸鋰溶解于水中得到溶液a、鈦酸四異丙酯溶解于水中得到溶液b，所述碳酸鋰和鈦酸四異丙酯的摩爾比為1：1，然后依次將溶液a和溶液b加入到步驟一得到的懸浮液中，待其完全溶解后，調節ph值為3，然后在180℃條件下，攪拌反應2小時，冷卻至室溫，收集沉淀，用水洗滌，干燥得石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒；
步驟三、將步驟二得到的石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒在n2保護下，在650℃高溫下炭化1小時，即可獲得石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
本實施例制備的新能源電池在1c倍率下比容量為150mah/g，充放電循環100次后，比容量保持率約100％，10c倍率下比容量為100mah/g，充放電循環100次后，比容量保持率約100％，50c充放電比容量達90mah/g，100c充放電比容量達75mah/g。
實施例2
一種具有復合電極的新能源電池，包括正極、復合負極和電解質，所述正極和所述復合負極之間設置有高孔率聚丙烯微孔膜，所述正極、復合負極和所述高孔率聚丙烯微孔膜均浸沒在所述電解液中，所述復合負極包括泡沫狀金屬，該泡沫狀金屬上涂覆有納米復合材料，所述復合納米材料由納米復合材料活性物質65份，乙炔黑10份，乙基纖維素18份組成，所述乙基纖維素的分子量100000；
所述納米復合材料活性物質為物質量之比為3∶1的石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
所述電解液包括含有由質量百分含量為2％的碳酸亞丙基酯、質量百分含量為6％的γ-戊內酯和質量百分含量為92％的碳酸甲基丙基酯(mpc)組成的有機溶劑以及libf4。
所述納米復合材料活性物質按照以下步驟制備而成：
步驟一、將重量比為1：1石墨烯和聚乙烯醇的混合物中加入水，攪拌得懸浮液；
步驟二、分別將草酸鋰溶解于水中得到溶液a、鈦酸甲酯溶解于水中得到溶液b，所述草酸鋰和鈦酸甲酯的摩爾比為1：1.5，然后依次將溶液a和溶液b加入到步驟一得到的懸浮液中，待其完全溶解后，調節ph值為6，然后在180℃條件下，攪拌反應24小時，冷卻至室溫，收集沉淀，用水洗滌，干燥得石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒；
步驟三、將步驟二得到的石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒在n2保護下，在650℃高溫下炭化8小時，即可獲得石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
本實施例制備的新能源電池在1c倍率下比容量為160mah/g，充放電循環100次后，比容量保持率約100％，10c倍率下比容量為130mah/g，充放電循環100次后，比容量保持率約100％，50c充放電比容量達100mah/g，100c充放電比容量達85mah/g。
實施例3
一種具有復合電極的新能源電池，包括正極、復合負極和電解質，所述正極和所述復合負極之間設置有高孔率聚丙烯微孔膜，所述正極、復合負極和所述高孔率聚丙烯微孔膜均浸沒在所述電解液中，所述復合負極包括網狀金屬纖維煅燒體，該網狀金屬纖維煅燒體上涂覆有納米復合材料，所述復合納米材料由納米復合材料活性物質60份，乙炔黑8份，羥丙基甲基纖維素15份組成，所述羥丙基甲基纖維素的分子量180000；
所述納米復合材料活性物質為物質量之比為1.5∶1的石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
所述電解液包括含有由質量百分含量為5％的碳酸亞丁基酯、質量百分含量為41％的γ-辛內酯和質量百分含量為54％的碳酸甲基乙基酯(mec)組成的有機溶劑以及licf3so3。
所述納米復合材料活性物質按照以下步驟制備而成：
步驟一、將重量比為1：1石墨烯和聚丙烯腈的混合物中加入水，攪拌得懸浮液；
步驟二、分別將氧化鋰溶解于水中得到溶液a、四氯化鈦溶解于水中得到溶液b，所述氧化鋰和四氯化鈦的摩爾比為1：1.1，然后依次將溶液a和溶液b加入到步驟一得到的懸浮液中，待其完全溶解后，調節ph值為4，然后在180℃條件下，攪拌反應12小時，冷卻至室溫，收集沉淀，用水洗滌，干燥得石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒；
步驟三、將步驟二得到的石墨烯/鈦酸鋰復合納米顆粒在n2保護下，在650℃高溫下炭化5小時，即可獲得石墨烯/鈦酸鋰復合納米材料。
本實施例制備的新能源電池在1c倍率下比容量為180mah/g，充放電循環100次后，比容量保持率約100％，10c倍率下比容量為150mah/g，充放電循環100次后，比容量保持率約100％，50c充放電比容量達120mah/g，100c充放電比容量90mah/g。
最后需要說明，上述描述僅為本發明的優選實施例，本領域的技術人員在本發明的啟示下，在不違背本發明宗旨及權利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本發明的保護范圍之內。