[发明专利]复合型二氧化钛薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种复合型二氧化钛薄膜及其制备方法与应用。所述复合型二氧化钛薄膜的制备方法包括的步骤有：将二氧化钛靶材和能量密度贡献主体元素靶材在惰性气氛下进行共溅射处理，在基体上生长复合型二氧化钛薄膜。本发明复合型二氧化钛薄膜的制备方法将二氧化钛靶材和能量密度贡献主体元素靶材直接采用共溅射法沉积形成。使得生长的复合型二氧化钛薄膜具有界面电阻小的特性，而且可以减少和阻止电解液与能量密度贡献主体之间的不可逆副反应，减少固体电解质膜(SEI)的产生，减轻周期性体积变化的应力，保持锂离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性。另外，所述制备方法有效保证生长的复合型二氧化钛薄膜化学性能稳定。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，尤其涉及一种复合型二氧化钛薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

二氧化钛作为一种过渡金属氧化物，在宽禁带半导体材料中因其稳定无毒等特点，广泛应用于颜料生成、软膏加工分解水、光催化元件以及光电转换、储能等领域。其除了具有稳定的四方晶系中的锐钛矿、金红石晶型结构，还含有板钛矿结构，而前两种是最常用的晶型。自从纳米管被成功制备出来，不仅因其一维纳米结构相对于纳米颗粒无序堆积结构来说，拥有特有的电子传输优异的性能，而且相比于其他纳米线、纳米纤维等一维纳米结构，有着相对较大的比表面积。因此可以替代纳米颗粒在诸多应用领域发挥着重要的作用与优势，其在太阳能电池、光催化、锂电池等方面均取得了不俗的研究成果和可观的发展前景。

其中，锂电池由于其容量高、能量密度大、造价低廉、循环寿命长、工作电压高等优点，成为当今最具潜力的能量储存体系之一，并已得到广泛运用。其中，电极材料的性能直接决定了锂离子电池的性能。

由于二氧化钛具有嵌锂容量大，毒性小且能耗低，稳定性好，比容量大，循环稳定性好，没副反应，高环保等特性，因此，将二氧化钛作为负极材料具有明显的优点，是一种很优异的锂电池原料。目前有利用二氧化钛的高安全性、稳定性及耐高温和寿命长等特点制成高电压的锂离子二次电池锂电池。但是目前公开报道的将二氧化钛作为负极材料几乎是将二氧化钛负载到采用吸附效果的材料上，如将二氧化钛负载到碳纳米管上避免碳纳米管电极的塌陷，以及抑制负极上固体电解质界面(SEI)层和锂枝晶的形成。但是该负极不能有效改善并提高锂电池的首次充放电效率和比容量以及循环等性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合型二氧化钛薄膜及其制备方法，以解决现有二氧化钛作为负极材料时几乎采用负载的方式使用而导致其充放电效率和比容量以及循环等电化学性能不理想的技术问题。

本发明的另目的在于提供一种电极片和电极片的应用，以解决现有含二氧化钛的电极片存在如充放电效率和比容量以及循环等电化学性能不理想的技术问题。

为了实现本发明的发明目的，本发明的一方面，提供了一种复合型二氧化钛薄膜的制备方法。所述复合型二氧化钛薄膜的制备方法包括如下步骤：

将二氧化钛靶材和能量密度贡献主体元素靶材在惰性气氛下进行共溅射处理，在基体上生长复合型二氧化钛薄膜。

本发明的另一方面，提供了一种复合型二氧化钛薄膜。所述复合型二氧化钛薄膜是由本发明复合型二氧化钛薄膜的制备方法生长形成。

本发明的又一方面，提供了一种电极片。所述电极片包括集流体，在所述集流体表面上还结合有复合型二氧化钛薄膜，所述复合型二氧化钛薄膜是按照本发明制备方法在所述集流体上生长形成。

本发明的再一方面，提供本发明电极片的应用。所述电极片在制备锂离子电池或超级电容器中的应用。