CN110176586A - 复合型钛酸锂薄膜及其制备方法与应用 - Google Patents

复合型钛酸锂薄膜及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合型钛酸锂薄膜及其制备方法与应用。所述复合型钛酸锂薄膜的制备方法包括的步骤有：将钛酸锂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钛酸锂薄膜。本发明复合型钛酸锂薄膜的制备方法将钛酸锂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。使得生长的复合型钛酸锂薄膜具有丰富的通道结构，且结构稳定，可以提供高的锂离子传输速率，提供了良好的循环可逆性，保持了较高的比容量；同时有效阻止电解液与纳米级能量密度贡献主体元素的直接接触，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。

Description

复合型钛酸锂薄膜及其制备方法与应用
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钛酸锂薄膜及其制备方法与应用。
背景技术
锂电池由于其安全，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。如由于锂电池便捷可携带的特点使其作为一种便携式新型能源在众多电子产品领域获得了广泛地运用。其中，电极材料的性能直接决定了锂离子电池的性能。
目前，锂离子电池用负极材料的重点研究方向正朝着高比容量，大倍率高循环性能和高安全性能的动力型电池材料方向发展。传统的碳材料由于具有低倍率性能好和循环性能好的特点，是最早使用也是使用最多的负极材料。但碳材料的理论容量低(372mAh/g)，由于低电压下易形成枝晶造成电池内部短路，从而使其大电流充放电的安全性变差，使得人们寻找在比碳负极稍正的电位下嵌锂的安全可靠的新型负极材料。具有尖晶石结构的钛酸锂作为负极材料不仅提高了充放电电压，而且在脱嵌锂过程中形成的两种物晶格参数相近，体积效应小，被称为零应变材料。尤其是Li4Ti5O12以其1.5V(vs.Li/Li+)左右的电压平台，接近100％的充放电效率和优越的循环性能广受关注。是一种很具有潜力的动力型锂离子电池负极材料。
虽然钛酸锂材料具有上述良好的电学性能，但是由于其自身特性的原因，在电池中作为负极材料使用中其与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体析出，因此普通的钛酸锂电池容易发生胀气，导致电芯鼓包，电性能也会大幅下降，极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。同时在应用中发现钛酸锂还存在较差的电子导电性，这就限制了其高倍率性能。因此需要通过对其改性来改善其导电性，从而提高钛酸锂的大倍率性能。目前能够改善钛酸锂倍率性能的方法主要有：纳米化、形貌控制、金属掺杂以及氮化处理等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合型钛酸锂薄膜及其制备方法，以解决现有钛酸锂存在电子导电性较差和与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体析出的技术问题。
本发明的另目的在于提供一种电极片和电极片的应用，以解决现有含钛酸锂的电极片存在充放循环和大倍率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，提供了一种复合型钛酸锂薄膜的制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜的制备方法包括如下步骤：
将钛酸锂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钛酸锂薄膜。
本发明的另一方面，提供了一种复合型钛酸锂薄膜。所述复合型钛酸锂薄膜是由本发明复合型钛酸锂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钛酸锂薄膜，所述复合型钛酸锂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。
与现有技术相比，本发明复合型钛酸锂薄膜的制备方法将钛酸锂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。这样，使得纳米级能量密度贡献主体元素嵌在钛酸锂基体中，从而一方面赋予制备的复合型薄膜具有丰富的通道结构和大比表面积以提供锂离子的传输路径，既可以提供高的锂离子传输速率，也不会因为锂离子的嵌入和脱出而导致结构坍塌，赋予所述复合型薄膜高的结构稳定性，提供了良好的循环可逆性，保持了较高的比容量；另一方面有效发挥纳米级能量密度贡献主体元素的高容量特性，又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；另外，形成的复合型钛酸锂薄膜不仅可以防止电解质的进入和进一步与纳米级氧化物接触，还可以减轻锂化过程氧化物上的应变。其次，采用共溅射法生长形成膜层，其条件易控，有效保证生长的复合型钛酸锂薄膜化学性能稳定，效率高，适用于工业化大规模的生产。
本发明电极片由于是利用本发明制备方法直接在集流体上生长形成复合型钛酸锂薄膜。所述电极片所含的复合型钛酸锂薄膜能够有效阻止电解液与纳米级能量密度贡献主体元素的直接接触，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，从而赋予所述电极片良好的循环可逆性，保持了较高的比容量，而且具有大倍率性能，安全性能高。
由于本发明电极片具有该些优点，含有本发明电极片的锂离子电池的锂离子传导速率高、结构稳定性和容量保持率高，赋予所述锂离子电池具有高的首次充放电效率和锂离子电池或超级电容器具有大倍率性能，安全性能良好，循环性能好，延长了循环寿命长，安全性能较高。含有本发明电极片的超级电容器内阻小，充放电快速，同时储能性能优异。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的复合型钛酸锂薄膜材料的XRD图；
图2为本发明实施例五提供的复合型钛酸锂薄膜电极材料在150mA/g时首圈、第50圈、第100圈的充放电曲线图；
图3为实施例五提供的锂离子电池与对比例二提供的锂离子电池在150mA/g速率时首次充放电曲线对比图；
图4为实施例五至八提供的锂离子电池在150mA/g速率时首次充放电曲线对比图；
图5是本发明实施例五得到的锂离子电池在3000mA/g时的循环性能图；
图6是本发明实施例五得到的锂离子电池在3000mA/g时的库伦效率图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供一种复合型钛酸锂薄膜的制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜的制备方法包括如下步骤：
将钛酸锂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钛酸锂薄膜。
其中，在所述共溅射过程中，所述能量密度贡献主体元素靶材实现对钛酸锂进行掺杂，从而在基体上生长以钛酸锂为基体，以所述能量密度贡献主体元素为掺杂元素的膜层，从而使得所述复合型钛酸锂薄膜中形成了一个更大的比表面积和具有丰富的孔道结构，所述孔道结构以便于锂离子的传输，既提高了锂离子传输速率；还能够有效阻止电解液与纳米级能量密度贡献主体元素的直接接触，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；同时该结构赋予所述复合型钛酸锂薄膜优异的结构稳定性，不会因为锂离子的嵌入和脱出而导致结构坍塌，保持结构稳定，提供了良好的循环可逆性，保持了较高的比容量。
因此，在一实施例中，所述能量密度贡献主体元素靶材包括硅、镍、钴、锰、锌、锡、钛、金、银、铜、钼、钒中的至少一种单质靶或合金靶或硅、镍、钴、锰、锌、锡、钛、金、银、铜、钼、钒中的至少一种化合物靶。在具体实施例中，各靶应该是选用高纯度的靶材，如纯度为99.999％的相应陶瓷靶材。该能量密度贡献主体元素靶材所含的元素具有高能量密度贡献特性。同时与能够钛酸锂基体形成丰富的孔道结构，有效提高锂离子传输速率，且保证锂离子在嵌入和脱出过程中孔道结构稳定，又可以进一步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。
一实施例中，所述共溅射处理的溅射功率满足：溅射所述钛酸锂靶材功率与溅射能量密度贡献主体元素靶材的功率比为4:1～1:4。通过控制两靶材的溅射功率比，从而控制复合型钛酸锂薄膜中的能量密度贡献主体元素在钛酸锂基体中的掺杂含量，也即是间接通过优化能量密度贡献主体元素的掺杂含量从而实现优化复合型钛酸锂薄膜的内阻和相应的电化学性能。
在另一实施例中，在所述共溅射处理过程中，所述基体的温度控制为200℃-800℃；所述溅射气氛为氮气、氩气、氨气中的至少一种与氧气的混合气体气氛。当为两种或两种以上气体时，混合气体的体积比可以根据需要进行调节。其中，氮气、氩气、氨气和氧气可以是99.998％的纯度。基体与靶材之间的间距优选为30-90mm，具体的如50mm。通过控制基体的温度和高纯度的惰性环境，从而保证并提高生长的复合型钛酸锂薄膜的质量，从而保证和提高其电化学性能。
另外，在上述所述共溅射处理的条件下，可以控制溅射时间来控制生长复合型钛酸锂薄膜的厚度，如可以但不仅仅为0.1-10μm，具体的如1μm。
上述制备方法各实施例中的钛酸锂靶材可以直接用现成的钛酸锂靶材。也可以按照如下方法制备：
先按照钛酸锂的化学计量比将钛源、锂源制备钛酸锂前驱体，再将所述钛酸锂前驱体进行煅烧处理获得钛酸锂粉体，最后将所述钛酸锂粉体铺设在基板表面上，然后对所述钛酸锂粉体进行干压处理。
其中，一实施例中，所述钛源可以但不仅仅为钛酸四丁酯，钛酸四异丙脂或四氯化钛当中的至少一种。所述锂源可以但不仅仅为氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂当中的至少一种。所述煅烧处理的条件优选为：先于400～900℃煅烧6～12h，研磨后再于900～1200℃煅烧4～24h。所述干压处理可以但不仅仅为采用5吨单向压力对所述钛酸锂粉体进行直接施压处理。
一实施例中，上述各实施例中的所述基体为化学电源负极集流体。在具体实施例中，所述基体可以是不锈钢基板。
因此，上文所述复合型钛酸锂薄膜的制备方法将钛酸锂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。这样，沉积生长的复合型钛酸锂薄膜是以钛酸锂为基体也即是作为薄膜骨架支撑，以纳米级能量密度贡献主体元素为掺杂元素掺杂于所述钛酸锂为基体中，从而在复合型钛酸锂薄膜中形成了一个丰富的通道结构和大比表面积以提供锂离子的传输路径，不仅提高了锂离子传输速率，而且赋予锂离子在嵌入/脱出过程中抗断裂能力和提高了循环稳定性，有效防止副反应，还减少固体电解质膜(SEI)的产生，具有良好的循环可逆性，保持了较高的比容量。而且采用共溅射法生长形成膜层，其条件易控，有效保证生长的复合型钛酸锂薄膜化学性能稳定，效率高，适用于工业化大规模的生产。
相应地，基于上文所述复合型钛酸锂薄膜的制备方法，本发明实施例还提供了一种复合型钛酸锂薄膜。由于所述复合型钛酸锂薄膜是由上文所述复合型钛酸锂薄膜的制备方法制备获得，因此，所述复合型钛酸锂薄膜具有如上文所述的特性：具有丰富的可供锂离子传输路径的通道结构和大比表面积，锂离子传输速率高，锂离子传输速率高；而且结构稳定，具有良好的循环可逆性，保较高的比容量，又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。
另一方面，本发明实施例还提供了一种电极片。电极片包括集流体，在所述集流体表面上还结合有复合型钛酸锂薄膜，所述复合型钛酸锂薄膜是按照上文所述制备方法在所述集流体上生长形成。其中，由于按照上文所述制备方法生长的复合型钛酸锂薄膜，因此，所述集流体优选是负极集流体。如可以但不仅仅是不锈钢板。生长的所述复合型钛酸锂薄膜可以但不仅仅控制为0.1-10μm，具体的如1μm。因此，所述电极片内阻小，而且所含的复合型钛酸锂薄膜能够有效阻止电解液与纳米级能量密度贡献主体元素的直接接触，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，循环性能好。
基于本发明实施例所述电极片具有上述该些优点，因此，所述电极片在制备锂离子电池或超级电容器中的应用。当所述电极片在锂离子电池中应用时，所述锂离子电池理所当然的包括必要的组件，如包括由正极、负极和隔膜形成的电芯。其中，所述负极为上文所述电极片。其他组件可以是常规锂离子电池所含的常规组件。这样，所述锂离子电池具有高的比容量、首次充放电效率和锂离子电池具有大倍率性能，循环性能好，延长了循环寿命长，安全性能较高。当所述电极片在超级电容器中应用时，所述超级电容器理所当然的包括必要的组件，如电极片，所述电极片为上文所述电极片。这样超级电容器的内阻小，充放电快速，同时储能性能优异循环性能好，延长了循环寿命长，安全性能较高。
以下通过多个具体实施例来举例说明本发明实施例复合型钛酸锂薄膜及其制备方法和应用等。
实施例一
本实施例一提供了复合型钛酸锂薄膜及其制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：钛酸锂粉末靶材的制备：
按摩尔比为Li:Ti＝0.86:1的比例称取氢氧化锂和钛酸四丁酯,将钛酸四丁酯溶于等体积的乙醇中，持续搅拌；将氢氧化锂溶于去离子水中制成饱和溶液，搅拌后，将氢氧化锂饱和溶液缓慢的加入持续搅拌的钛酸四丁酯溶液中，溶液呈膏状，再加入等体积的无水乙醇，持续搅拌2h，然后80℃烘干，置于马沸炉中煅烧6h，研磨后再800℃煅烧，得到钛酸锂粉体；用直径70mm的铜盘为粉末靶材的托盘，将钛酸锂粉体均匀的撒在托盘中，用5吨单轴压力机单向干压，即得到钛酸锂粉末靶材；
S12：将步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材与购买的纯度为99.999％氧化亚硅商业陶瓷靶作为溅射源，在日本304不锈钢基片，基质靶距为50mm，在1.0×10-2毫巴的高纯氩气和氧气的混合气氛中，采用LTO:SiO＝2:1的功率比共溅射法制备了厚度为1μm的LTO-SiO复合薄膜。在沉积期间将基板保持在300℃。
将本实施例一制备的复合型钛酸锂薄膜进行XRD分析，其XRD图如图1所示。
实施例二
本实施例一提供了复合型钛酸锂薄膜及其制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：钛酸锂粉末靶材的制备：
按摩尔比为Li:Ti＝0.86:1的比例称取氢氧化锂和钛酸四丁酯,将钛酸四丁酯溶于等体积的乙醇中，持续搅拌；将氢氧化锂溶于去离子水中制成饱和溶液，搅拌后，将氢氧化锂饱和溶液缓慢的加入持续搅拌的钛酸四丁酯溶液中，溶液呈膏状，再加入等体积的无水乙醇，持续搅拌2h，然后80℃烘干，置于马沸炉中煅烧6h，研磨后再800℃煅烧，得到钛酸锂粉体；
用直径70mm的铜盘为粉末靶材的托盘，将钛酸锂粉体均匀的撒在托盘中，用5吨单轴压力机单向干压，即得到钛酸锂粉体靶材；
S12：将步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材与纯度为99.999％锡商业陶瓷靶作为溅射源，在日本304不锈钢基片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氮气和氧气的混合气氛中，采用LTO:Sn＝4:1的功率比共溅射法制备了厚度为1μm的LTO-Sn复合薄膜。在沉积期间将基板保持在300℃。
实施例三
本实施例一提供了复合型钛酸锂薄膜及其制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：钛酸锂粉末靶材的制备：
按摩尔比为Li:Ti＝0.86:1的比例称取氢氧化锂和钛酸四丁酯,将钛酸四丁酯溶于等体积的乙醇中，持续搅拌；将氢氧化锂溶于去离子水中制成饱和溶液，搅拌后，将氢氧化锂饱和溶液缓慢的加入持续搅拌的钛酸四丁酯溶液中，溶液呈膏状，再加入等体积的无水乙醇，持续搅拌2h，然后80℃烘干，置于马沸炉中煅烧6h，研磨后再800℃煅烧，得到钛酸锂粉体；
用直径70mm的铜盘为粉末靶材的托盘，将钛酸锂粉体均匀的撒在托盘中，用5吨单轴压力机单向干压，即得到粉末靶材；
S12：将步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材与纯度为99.999％铝商业陶瓷靶作为溅射源，在日本304不锈钢基片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氨气和氧气的混合气氛中，采用LTO:Al＝1：2的功率比共溅射法制备了厚度为1μm的LTO-Al复合薄膜。在沉积期间将基板保持在500℃。
实施例四
本实施例一提供了复合型钛酸锂薄膜及其制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：钛酸锂粉末靶材的制备：
按摩尔比为Li:Ti＝0.86:1的比例称取氢氧化锂和钛酸四丁酯,将钛酸四丁酯溶于等体积的乙醇中，持续搅拌；将氢氧化锂溶于去离子水中制成饱和溶液，搅拌后，将氢氧化锂饱和溶液缓慢的加入持续搅拌的钛酸四丁酯溶液中，溶液呈膏状，再加入等体积的无水乙醇，持续搅拌2h，然后80℃烘干，置于马沸炉中煅烧6h，研磨后再800℃煅烧，得到钛酸锂粉体；
用直径70mm的铜盘为粉末靶材的托盘，将钛酸锂粉体均匀的撒在托盘中，用5吨单轴压力机单向干压，即得到粉末靶材；
S12：将步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材与纯度为99.999％镍商业陶瓷靶作为溅射源，在日本304不锈钢基片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氮气和氧气的混合气氛中，采用LTO:Ni＝1:4的功率比共溅射法制备了厚度为1μm的LTO-Ni复合薄膜。在沉积期间将基板保持在800℃。
对比例一
本实施例一提供了钛酸锂薄膜及其制备方法。所述复合型钛酸锂薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：钛酸锂粉末靶材的制备：
按摩尔比为Li:Ti＝0.86:1的比例称取氢氧化锂和钛酸四丁酯,将钛酸四丁酯溶于等体积的乙醇中，持续搅拌；将氢氧化锂溶于去离子水中制成饱和溶液，搅拌后，将氢氧化锂饱和溶液缓慢的加入持续搅拌的钛酸四丁酯溶液中，溶液呈膏状，再加入等体积的无水乙醇，持续搅拌2h，然后80℃烘干，置于马沸炉中煅烧6h，研磨后再800℃煅烧，得到钛酸锂粉体；
用直径70mm的铜盘为粉末靶材的托盘，将钛酸锂粉体均匀的撒在托盘中，用5吨单轴压力机单向干压，即得到粉末靶材；
S12：将步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材为溅射源，在日本304不锈钢基片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氩气和氧气的混合气氛中，采用射频溅射法制备了厚度为1μm的LTO薄膜。在沉积期间将基板保持在300℃。
实施例五至十和对比例二
将上述实施例一至实施例五各实施例提供的含有复合型钛酸锂薄膜的不锈钢基片作为正极，将对比例一提供的含有钛酸锂薄膜的不锈钢基片作为正极，分别按照如下方法组装成锂离子电池：
以锂片对薄膜电极，电解液浓度为1mol/L，偏丙烯微孔膜为电池的隔膜，在充满氩气的手套箱中组装成纽扣式电池。
各锂离子电池进行如下相关电化学测试条件：充放电电压为0.01V～3V。
各锂离子电池的相关电化学测试结果：
实施例五提供的锂离子电池在150mA/g的速率时，首次放电比容量为1410mah/g，充电比容量为1260mah/g。而且所述实施例五提供的锂离子电池150mA/g时首圈、第50圈、第100圈的充放电曲线如图2所示。在3000mA/g时的循环性能曲线如图5所示，在3000mA/g时的库伦效率曲线如图6所示。
实施例六提供的锂离子电池在150mA/g的速率时，首次放电比容量为1366mah/g，充电比容量为1198mah/g。
实施例七提供的锂离子电池在150mA/g的速率时，首次放电比容量为1290mah/g，充电比容量为1161mah/g。
实施例八提供的锂离子电池在150mA/g的速率时，首次放电比容量为1165mah/g，充电比容量为1060mah/g。
对比例二提供的锂离子电池在150mA/g的速率时，首次放电比容量为300mah/g，放电比容量为289mah/g。
另外，所述实施例五至对比例二提供的锂离子电池在150mA/g时首次充放电曲线对比曲线如图3所示。所述实施例五至实施例八提供的锂离子电池在150mA/g时首次充放电曲线对比曲线如图4所示。由图3、4可知，本实施例提供的电池首次充放电的比容量明显高于对比例二提供的锂离子电池。另外，由图2-6可知，本发明实施例提供的锂离子电池在150mA/g的速率下容量可以达到1400mah/g，3000mA/g的速率下充放电时首次充放电容量超过700mAh/g，150mA/g充放电速率循环800次后放电容量仍接近于1000mAh/g。因此，由各锂离子电池相关电化学测试结果可知，所述锂离子电池具有高的首次充放电效率、能量密度高，良好的循环性能，安全环保。由此，由本发明实施例提供的复合型钛酸锂薄膜材料制作成动力电池时，倍率性能和循环性能优秀，可用于数码产品及全固态电池所需的锂离子电池体系。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合型钛酸锂薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钛酸锂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钛酸锂薄膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述能量密度贡献主体元素靶材包括硅、镍、钴、锰、锌、锡、钛、金、银、铜、钼、钒中的至少一种单质靶或合金靶或硅、镍、钴、锰、锌、锡、钛、金、银、铜、钼、钒中的至少一种化合物靶；和/或
所述共溅射处理的溅射功率满足：溅射所述钛酸锂靶材功率与溅射能量密度贡献主体元素靶材的功率比为4:1～1:4。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述共溅射处理过程中，所述基体的温度控制为200℃-800℃；和/或
所述溅射气氛为氮气、氩气、氨气中的至少一种与氧气的混合气体气氛。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于：所述钛酸锂靶材是按照如下方法制备：
先按照钛酸锂的化学计量比将钛源、锂源制备钛酸锂前驱体，再将所述钛酸锂前驱体进行煅烧处理获得钛酸锂粉体，最后将所述钛酸锂粉体铺设在基板表面上，然后对所述钛酸锂粉体进行干压处理。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述干压处理为采用5吨单向压力对所述钛酸锂粉体进行直接施压处理；和/或
所述煅烧处理的条件为：先将所述钛酸锂前驱体于400～900℃煅烧6～12h，经研磨后再于900～1200℃煅烧4～24h。
6.如权利要求1-3、5任一项所述的制备方法，其特征在于：所述基体为化学电源负极集流体。
7.一种复合型钛酸锂薄膜，其特征在于：所述复合型钛酸锂薄膜是按照权利要求1-6任一项所述的制备方法生长形成。
8.一种电极片，包括集流体，其特征在于：在所述集流体表面上还结合有复合型钛酸锂薄膜，所述复合型钛酸锂薄膜是按照权利要求1-5任一项所述的制备方法在所述集流体上生长形成。
9.如权利要求8所述的电极片，其特征在于：所述复合型钛酸锂薄膜的厚度为0.1-10μm。
10.如权利要求8或9所述的电极片在锂离子电池或超级电容器中的应用。
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