为了使石墨烯集流体具有良好的导电性，所述石墨烯的层数优选为I?20层；碳氧比优选为20?120。为了使石墨稀集流体层内的石墨稀片间形成良好的搭接，所述石墨烯的横向尺寸优选为I?50微米。
[0035]本发明实施例还提供了一种锂电池用柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法，其中也包括石墨烯集流体层的制备方法。所述石墨烯集流体层的制备方法包括:将石墨烯与溶剂混合，分散处理，形成均匀稳定的溶液。所述溶剂优选为水、乙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮的一种或几种。溶剂的加入量会影响石墨烯在其中的分散效果，不宜过少，因此优选为石墨烯:溶剂=1: (I?20)的质量比。为了得到更加细腻均匀的石墨烯溶液，可适当加强分散强度和延长分散时间。由于本发明中的石墨烯集流体层采用真空抽滤的方法制备，因此所有溶剂均可实现回收、循环使用，且无需二次处理，使制备过程清洁、高效、成本低廉。
[0036]如将本发明中抽滤得到的集流体膜干燥后直接辊压，即可得到如图1所示的不含活性电极材料的石墨烯集流体，其在扫描电子显微镜下的照片如图2所示。该集流体具有良好的导电性和柔韧性:采用四探针方法测试石墨烯集流体的导电性能，其电导率为500?2000S/cm ;该集流体可反复弯折，其形状尺寸可根据抽滤装置的形状尺寸来调整，也可根据实际需要进行裁剪。
[0037]所述柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的制备方法包括:按质量比例将活性电极材料80?97份、导电添加剂I?10份、粘结剂I?10份在溶剂中混合成均匀的电极材料浆料，将所述浆料在制备的石墨烯集流体上进一步抽滤，再进行干燥；将干燥后的含有石墨烯层和活性电极材料层的柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片从滤膜上揭下、辊压。
[0038]在该制备方法中，所述导电剂优选为石墨、膨胀石墨、导电炭黑、乙炔黑、Super-L1、KS-6、中孔碳、微孔碳球、层次孔碳、活性碳、空心碳球、无定形碳、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的一种或几种；所述粘结剂优选为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、LA系列粘结剂、改性丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种；所述浆料配制所需的溶剂优选为去离子水或N-甲基吡咯烷酮中的一种。
[0039]图3为该柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片的结构示意图，该示意图包括活性材料层I和石墨烯集流体电极层2。
[0040]在该制备方法中，上述浆料中所用粘结剂完全溶解于溶剂中，在抽滤过程中会部分或完全随溶剂被抽离，最终柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片上的粘结剂量主要取决于所用微孔滤膜的孔隙率。上述干燥过程的温度优选为30?90°C，具体温度选择取决于所用微孔滤膜的性质，干燥温度不宜高于所用微孔滤膜耐受的最高温度。
[0041]本发明制备了一种锂电池用柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片，该极片具有良好的弯折特性；极片中的石墨烯集流体与活性材料可以实现紧密而有效的导电接触，由于石墨烯具有良好的导电性，可使两者间的导电性增强，界面电阻下降，从而降低了电池的内阻；同时石墨烯集流体的柔性特征可以有效抑制活性材料在充放电过程中的膨胀脱尚，提闻电池的循环寿命和安全性；石墨稀的轻质和良好的散热特性可以进一步提闻极片的能量密度和电池的安全性能，使电池的综合性能得到全面提高。
[0042]下面结合具体实施例对本发明进行详细介绍。
[0043]实施例1
[0044]称取石墨烯粉末20mg加入到50mL N-甲基吡咯烷酮中，超声分散0.5h得到均匀的石墨烯溶液，将该石墨烯溶液抽滤到孔径为0.45 μ m、直径为50mm的聚偏氟乙烯滤膜上，得到石墨烯集流体层；将商业化的钛酸锂粉料、导电炭黑、粘结剂PVDF按照8:1:1的质量比在溶剂NMP中搅拌混合，制成均匀的活性电极浆料，将该浆料倒在石墨烯集流体层上继续抽滤，待溶剂抽净后连同滤膜一同放入60°C烘箱中干燥，干燥后将其从滤膜上揭下、辊压，即得到石墨烯集流体-钛酸锂负极极片，如图4所示。
[0045]将上述制得的电极极片裁切后组装成纽扣半电池进行不同倍率下的充放电曲线及循环性能测试。图5为该石墨烯集流体-钛酸锂负极在0.5C倍率下的充放电曲线，其放电比容量为170mAh/g，且具有较长的充放电电压平台和较小的极化电势差。图6为该石墨烯集流体-钛酸锂负极在不同倍率下的循环比容量曲线，在1C的充放电倍率下，钛酸锂电极的比容量仍可达到127mAh/g，显示出了优越的倍率性能。图7为该石墨烯集流体-钛酸锂负极在IC下的200次循环充放电曲线，经过200次的循环充放电，其容量保持率仍为95.1%，整个循环过程中的充放电库伦效率除首次外均为100%，说明该电极具有非常好的循环稳定性。
[0046]对比例I
[0047]与实施例1的不同之处在于:选择商业化的20微米厚的金属铝箔做为集流体。将商业化的钛酸锂粉料、导电炭黑、粘结剂PVDF按照8:1:1的质量比在溶剂NMP中搅拌混合，制成均匀的活性电极浆料，用刮刀涂覆在铝箔集流体上，在120oC下真空干燥，即得到铝箔集流体-钛酸锂负极极片。
[0048]图5为该铝箔集流体-钛酸锂负极在0.5C倍率下的充放电曲线，其放电比容量为157mAh/g，明显低于相同倍率下的石墨烯集流体-钛酸锂负极的放电比容量，且通过对比可以看出其极化电势差明显高于石墨烯集流体-钛酸锂负极。图6为该铝箔集流体-钛酸锂负极在不同倍率下的循环比容量曲线，随着倍率的增加，其容量迅速衰减，到1C时的放电比容量仅有72mAh/g，且在各个倍率下的比容量均低于石墨烯集流体-钛酸锂负极。
[0049]对实施例1的石墨烯集流体-钛酸锂负极和对比例I中的铝箔集流体-钛酸锂负极进行不同充放电倍率下的极化电势差对比，结果如图8所示。由对比可已看出，在所测试的各个倍率下，实施例1的极化电势差均明显低于对比例I的极化电势差，表明实施例1的电阻明显低于对比例I的电阻。为进一步比较两种电极的电阻差异，对上述两种不同集流体负极进行了交流阻抗测试，图9为实施例1所制备的柔性石墨烯集流体-钛酸锂负极和对比例I所制备的铝箔集流体-钛酸锂负极的交流阻抗谱对比图。从图9可以看出，无论循环前后，实施例1的电池内阻均明显低于对比例I的电池内阻，说明这种柔性石墨烯集流体-钛酸锂负极具有很好的导电性。
[0050]实施例1中的石墨烯集流体-钛酸锂负极的电极能量密度经计算为161Wh/Kg，而对比例I中的铝箔集流体-钛酸锂负极的电极能量密度仅为59Wh/Kg，即实施例1的电极能量密度约为对比例I电极能量密度的3倍。
[0051]实施例2
[0052]称取石墨烯粉末20mg加入到80mL N-甲基吡咯烷酮中，超声分散0.5h得到均匀的石墨烯溶液，将该石墨烯溶液抽滤到孔径为0.22 μ m、直径为50mm的聚偏氟乙烯滤膜上，得到石墨烯集流体层；将商业化的磷酸铁锂粉料、导电炭黑、粘结剂PVDF按照8:1:1的质量比在溶剂NMP中搅拌混合，制成均匀的活性电极浆料，将该浆料倒在石墨烯集流体层上继续抽滤，待溶剂抽净后连同滤膜一同放入60°C烘箱中干燥，干燥后将其从滤膜上揭下、辊压，即得到石墨烯集流体-磷酸铁锂正极极片。
[0053]将上述制得的电极极片裁切后组装成纽扣半电池进行不同倍率下的充放电循环测试，发现该电极在小倍率0.5C下充放电时，具有较长的充放电电压平台和较小的极化电势差(124.6mV)，在1C的大倍率下仍有稳定的比容量80mAh/g。
[0054]对比例2
[0055]与实施例2的不同之处在于:选择商业化的20微米厚的金属铝箔做为集流体。将商业化的磷酸铁锂粉料、导电炭黑、粘结剂PVDF按照8:1:1的质量比在溶剂NMP中搅拌混合，制成均匀的活性电极浆料，用刮刀涂覆在铝箔集流体上，在120o