本发明涉及能源材料技术领域，特别涉及一种具有复合电极的新能源电池。
背景技术：
随着环境污染的加剧、气候变暖及石油等化石能源的渐近枯竭，风能和太阳能等再生能源的高效利用受到广泛的关注。在新能源领域，低成本、环境友好的电化学储能装置的开发和应用已成为重中之重的课题。在这一研究领域中，锂离子电池和超级电容器的研发与应用处于领先地位。锂离子电池已在我们的日常生活中起着重要的作用，如为便携式电子设备(手机，笔记本电脑等)提供电能，在插入式混合动力电动汽车中用于能量回收和为电动机提供电能等。
锂离子电池广泛应用于便携电子、计算通信、交通运输等诸多领域。锂离子电池的性能关键性地取决于电极的物理化学性质，而应用于作为锂电池的负极材料，则需要容量大、电极电位较低、循环寿命较长。钛酸锂作为混合型超级电容器的负极材料具有的优点包括：①钛酸锂的理论比容量高(175mah/g)，远高于活性炭的(40mah/g)；②在充放电过程中其骨架结构几乎不变，具有“零应变”特性，因而循环性能稳定；③嵌锂电位高(1.55vvs.li/li+)，不易引起金属锂析出，消除了安全隐患；④钛酸锂中，锂离子扩散系数(2×10-8cm2/s)约为石墨的10倍，具有大电流充放电优势。
现有技术的缺陷：目前以钛酸锂作负极材料还存在若干关键的科学与技术难题，如钛酸锂存在li+扩散系数低(<10-6cm2/s)，电子电导率低(<10-13s/cm)，大电流条件下充放电性能较差等缺点，极大地制约了其产业化的进程。
技术实现要素：
为解决以上技术问题，本发明提供具有复合电极的新能源电池，以解决随着循环次数的增多，电池容量衰减较大；抗过充性能差；热稳定性差，存在安全隐患；在高倍率下的充放电性能差的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种具有复合电极的新能源电池，包括正极、复合负极和电解质，所述正极和所述复合负极之间设置有隔膜，所述正极、复合负极和所述隔膜均浸没在所述电解液中，关键在于：所述复合负极包括电极载体，该电极载体上涂覆有纳米复合材料，所述复合纳米材料由纳米复合材料活性物质55-65份，乙炔黑5-10份，纤维素基聚合物粘结剂12-18份组成；
所述纳米复合材料活性物质为物质量之比为0.5-3∶1的石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
优选的，所述纳米复合材料活性物质按照以下步骤制备而成：
步骤一、将重量比为1：1石墨烯和水溶性聚合物的混合物中加入水，搅拌得悬浮液；
步骤二、分别将锂源溶解于水中得到溶液a、钛源溶解于水中得到溶液b，所述锂源和钛源的摩尔比为1：(1～1.5)，然后依次将溶液a和溶液b加入到步骤一得到的悬浮液中，待其完全溶解后，调节ph值为3～6，然后在180℃条件下，搅拌反应2～24小时，冷却至室温，收集沉淀，用水或乙醇洗涤，干燥得石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒；
步骤三、将步骤二得到的石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒在惰性气体保护下，在650℃高温下炭化1～8小时，即可获得石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
优选的，所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、草酸锂、氢氧化锂或氧化锂中的一种或多种；所述钛源为钛酸四异丙酯、钛酸甲酯、异丙醇钛、四氯化钛或硝酸钛中的一种或多种；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。
优选的，所述电极载体为冲压金属、泡沫状金属或网状金属纤维煅烧体。
优选的，所述隔膜为高孔率聚丙烯微孔膜。
优选的，所述纤维素基聚合物粘结剂为羧甲基纤维素(cmc)，甲基纤维素，乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素或羟丙基乙基纤维素中的一种或两种组合。
优选的，所述纤维素基聚合物粘结剂的的分子量100000～250000。
优选的，所述电解液包括含有环状碳酸酯和内酯类化合物的有机溶剂以及锂盐。
优选的，所述有机溶剂由质量百分含量为2～18％的环状碳酸酯、质量百分含量为6～48％的内酯类化合物和质量百分含量为34～92％的低粘度溶剂组成。
优选的，所述环状碳酸酯为碳酸亚乙基酯、碳酸亚丙基酯、碳酸亚乙烯基酯、碳酸亚丁基酯；所述内酯类化合物为β-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、γ-庚内酯或γ-辛内酯中的一种；所述低粘度溶剂为碳酸二甲酯(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)中的一种；所述锂盐为lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、liclo4或licf3so3中的一种。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的具有复合电极的新能源电池，提高了锂电池高倍率放电性能，锂电池各项性能指标均达到或超过gb/t23638-2009要求。采用石墨烯/钛酸锂复合纳米负极材料具有比钛酸锂高得多的电子电导率和离子电导率，从而使其具有良好的高倍率充放电性能，具有相纯度高的特点，具有良好的循环稳定性；电解液中的内酯类化合物在负电极表面上形成钝化薄膜，防止有机溶剂的分解，并改进锂电池的循环寿命特性，具有良好的耐久性，并且在高温下不分解，从而防止气体产生，电解液的可燃性被降低，从而改进了电池的安全性能，具有优异的高温贮存性能。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附表和具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1
一种具有复合电极的新能源电池，包括正极、复合负极和电解质，所述正极和所述复合负极之间设置有高孔率聚丙烯微孔膜，所述正极、复合负极和所述高孔率聚丙烯微孔膜均浸没在所述电解液中，所述复合负极包括冲压金属，该冲压金属上涂覆有纳米复合材料，所述复合纳米材料由纳米复合材料活性物质55份，乙炔黑5份，羧甲基纤维素(cmc)12份组成，所述羧甲基纤维素(cmc)的分子量250000；
所述纳米复合材料活性物质为物质量之比为0.5∶1的石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
所述电解液包括含有由质量百分含量为18％的碳酸亚乙基酯、质量百分含量为48％的β-丁内酯和质量百分含量为34％的碳酸二甲酯(dmc)组成的有机溶剂以及lipf6。
所述纳米复合材料活性物质按照以下步骤制备而成：
步骤一、将重量比为1：1石墨烯和聚丙烯酰胺的混合物中加入水，搅拌得悬浮液；
步骤二、分别将碳酸锂溶解于水中得到溶液a、钛酸四异丙酯溶解于水中得到溶液b，所述碳酸锂和钛酸四异丙酯的摩尔比为1：1，然后依次将溶液a和溶液b加入到步骤一得到的悬浮液中，待其完全溶解后，调节ph值为3，然后在180℃条件下，搅拌反应2小时，冷却至室温，收集沉淀，用水洗涤，干燥得石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒；
步骤三、将步骤二得到的石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒在n2保护下，在650℃高温下炭化1小时，即可获得石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
本实施例制备的新能源电池在1c倍率下比容量为150mah/g，充放电循环100次后，比容量保持率约100％，10c倍率下比容量为100mah/g，充放电循环100次后，比容量保持率约100％，50c充放电比容量达90mah/g，100c充放电比容量达75mah/g。
实施例2
一种具有复合电极的新能源电池，包括正极、复合负极和电解质，所述正极和所述复合负极之间设置有高孔率聚丙烯微孔膜，所述正极、复合负极和所述高孔率聚丙烯微孔膜均浸没在所述电解液中，所述复合负极包括泡沫状金属，该泡沫状金属上涂覆有纳米复合材料，所述复合纳米材料由纳米复合材料活性物质65份，乙炔黑10份，乙基纤维素18份组成，所述乙基纤维素的分子量100000；
所述纳米复合材料活性物质为物质量之比为3∶1的石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
所述电解液包括含有由质量百分含量为2％的碳酸亚丙基酯、质量百分含量为6％的γ-戊内酯和质量百分含量为92％的碳酸甲基丙基酯(mpc)组成的有机溶剂以及libf4。
所述纳米复合材料活性物质按照以下步骤制备而成：
步骤一、将重量比为1：1石墨烯和聚乙烯醇的混合物中加入水，搅拌得悬浮液；
步骤二、分别将草酸锂溶解于水中得到溶液a、钛酸甲酯溶解于水中得到溶液b，所述草酸锂和钛酸甲酯的摩尔比为1：1.5，然后依次将溶液a和溶液b加入到步骤一得到的悬浮液中，待其完全溶解后，调节ph值为6，然后在180℃条件下，搅拌反应24小时，冷却至室温，收集沉淀，用水洗涤，干燥得石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒；
步骤三、将步骤二得到的石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒在n2保护下，在650℃高温下炭化8小时，即可获得石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
本实施例制备的新能源电池在1c倍率下比容量为160mah/g，充放电循环100次后，比容量保持率约100％，10c倍率下比容量为130mah/g，充放电循环100次后，比容量保持率约100％，50c充放电比容量达100mah/g，100c充放电比容量达85mah/g。
实施例3
一种具有复合电极的新能源电池，包括正极、复合负极和电解质，所述正极和所述复合负极之间设置有高孔率聚丙烯微孔膜，所述正极、复合负极和所述高孔率聚丙烯微孔膜均浸没在所述电解液中，所述复合负极包括网状金属纤维煅烧体，该网状金属纤维煅烧体上涂覆有纳米复合材料，所述复合纳米材料由纳米复合材料活性物质60份，乙炔黑8份，羟丙基甲基纤维素15份组成，所述羟丙基甲基纤维素的分子量180000；
所述纳米复合材料活性物质为物质量之比为1.5∶1的石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
所述电解液包括含有由质量百分含量为5％的碳酸亚丁基酯、质量百分含量为41％的γ-辛内酯和质量百分含量为54％的碳酸甲基乙基酯(mec)组成的有机溶剂以及licf3so3。
所述纳米复合材料活性物质按照以下步骤制备而成：
步骤一、将重量比为1：1石墨烯和聚丙烯腈的混合物中加入水，搅拌得悬浮液；
步骤二、分别将氧化锂溶解于水中得到溶液a、四氯化钛溶解于水中得到溶液b，所述氧化锂和四氯化钛的摩尔比为1：1.1，然后依次将溶液a和溶液b加入到步骤一得到的悬浮液中，待其完全溶解后，调节ph值为4，然后在180℃条件下，搅拌反应12小时，冷却至室温，收集沉淀，用水洗涤，干燥得石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒；
步骤三、将步骤二得到的石墨烯/钛酸锂复合纳米颗粒在n2保护下，在650℃高温下炭化5小时，即可获得石墨烯/钛酸锂复合纳米材料。
本实施例制备的新能源电池在1c倍率下比容量为180mah/g，充放电循环100次后，比容量保持率约100％，10c倍率下比容量为150mah/g，充放电循环100次后，比容量保持率约100％，50c充放电比容量达120mah/g，100c充放电比容量90mah/g。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。