本發(fā)明實(shí)施例公開一種大尺寸二維鈦酸鋰(Li4Ti5O12)納米片、其制備方法及應(yīng)用。該二維鈦酸鋰納米片是由鈦酸鋰納米顆粒在石墨烯表面組裝形成，具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，保留石墨烯基底的樣品為石墨烯基二維鈦酸鋰納米片，用其他元素?fù)诫s的樣品為石墨烯基元素?fù)诫s的二維鈦酸鋰納米片，除去石墨烯基底的樣品為純的二維鈦酸鋰納米片。石墨烯基鈦酸鋰納米片是以石墨烯基無定形TiO2薄膜為前驅(qū)體，在N2保護(hù)下與LiOH高溫反應(yīng)生成，其多級(jí)孔結(jié)構(gòu)和高比表面積有利于鋰離子的吸附和轉(zhuǎn)移，元素?fù)诫s后能夠提升鈦酸鋰的導(dǎo)電性，同時(shí)石墨烯作為導(dǎo)電基底可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性。本發(fā)明的二維鈦酸鋰納米片可用作鋰離子電池的負(fù)極材料，展現(xiàn)出優(yōu)秀的電化學(xué)性能，并具有贗電容行為。