CN110931743B - 复合电极材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合电极材料及其制备方法和应用。所述复合电极材料包括线性密度结构基本单元，所述线性密度结构基本单元为多孔结构，且包括含第一电极材料的第一电极材料层和含第二电极材料的第二电极材料层以及形成于所述第一电极材料膜层和第二电极材料膜层之间的过渡层。所述复合电极材料保持了锂离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性，而且电化学性能优异。其制备方法效保证生长的所述复合电极材料的化学性能稳定，赋予所述复合电极材料大倍率性能良好，安全性能良好，效率高。

Description

复合电极材料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，尤其涉及一种复合电极材料及其制备方法与应用。
背景技术
锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源，目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主动能力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。但受制于常规正负极活性物质的比容量，目前商业化的锂离子电池很难满足更高能量密度的需求，因此，开发高能量密度的电极材料是锂离子电池的一个重要应用研究方向。
钛酸锂材料具有安全性好、结构稳定、锂离子迁移率高、循环可逆性好等优点，已成为锂离子电池发展和应用中极具前景的负极材料。但由于钛酸锂材料能量密度较低的缺点限制了其大规模应用。硅材料具有放电比容量大、脱嵌锂电位低的优点，但硅材料嵌锂以后体积膨胀较大，在循环过程中容量衰减较快。在以往的“固态非晶化理论”研究中表面无定形锂化硅在锂离子在插入期间占有优势，最高可达0.05V，随后当电池电位降至较低值(电压<0.05V)时，形成新的晶体(Li15Si4)化合物。硅钛多层复合电极材料相比于Si具有相对较好的循环稳定性，钛酸锂能够有效缓冲Si的体积变化，改善电极的循环稳定性。但是，硅钛复合仍然存在在完全嵌锂状态下还有近200％的体积膨胀、首次效率低、导电性差等缺陷，这些缺陷易导致容量的快速衰减。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电极材料复合结，以解决现有电极材料存在的能量密度较低或存在容量衰减快等的技术问题。
本发明的另目的在于提供一种电极片和及其应用，以解决现有电极片的高能量密度低或存在容量衰减快等技术问题。
为了实现本发明的发明目的，本发明的一方面，提供了一种复合电极材料。所述复合电极材料包括线性密度结构基本单元，所述线性密度结构基本单元为多孔结构，且包括含第一电极材料的第一电极材料层和含第二电极材料的第二电极材料层以及形成于所述第一电极材料层和第二电极材料层之间的过渡层；所述过渡层中含有所述第一电极材料和所述第二电极材料，沿所述第一电极材料层至所述第二电极材料层的方向，所述第一电极材料的质量含量递减，所述第二电极材料的质量含量递增；且由所述第一电极材料层至所述过渡层和由所述第二电极材料层至所述过渡层方向，所述线性密度结构基本单元的体积密度呈现梯度变化。
本发明的另一方面，提供了一种复合电极材料的制备方法。所述复合电极材料的制备方法包括如下步骤：
将用于沉积形成第一电极材料的第一靶材和用于沉积形成第二电极材料的第二靶材在气相沉积条件下，通过控制对所述第一靶材或/和所述第二靶材的溅射功率、间歇时间控制，使得在基体上生长含有线性密度结构基本单元的本发明复合电极材料。
本发明的又一方面，提供了一种复合薄膜。所述复合薄膜包括基体和生长在所述基体表面的复合电极材料层，且所述复合电极材料层的复合电极材料为本发明复合电极材料或由本发明制备方法制备的复合电极材料。
同时，本发明提供了一种电极片。所述电极片包括集流体，在所述集流体表面上还生长有复合电极材料层，且所述复合电极材料层的复合电极材料为本发明复合电极材料或由本发明制备方法制备的复合电极材料。
本发明的再一方面，提供了本发明电极片在锂离子电池或超级电容器中的应用。
与现有技术相比，本发明复合电极材料由于含有多孔结构的线性密度结构基本单元，且其各层电极材料含量存在渐变或者梯度变化，从而使得各层密度存在相应的渐变或梯度变化，这样，较低密度层将为较高密度层提供更好的空间容纳体积膨胀，同时有效防止薄膜的粉碎或分层，此外低密度层的高孔隙率为快速锂合金化/脱合金化提供了气孔途径，吸收电极材料充放电时产生的体积膨胀，然后减轻周期性体积变化的应力，同时保持锂离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性。
本发明复合电极材料的制备方法将第一靶材和第二靶材在气相沉积条件下进行溅射处理，通过控制对所述第一靶材或/和所述第二靶材的溅射功率、间歇时间，从而在基体上生长具有线性密度结构基本单元的复合电极材料。这样，通过控制从第一靶材或/和所述第二靶材的靶位溅射出来的原子动能，调整两电极材料复合的密度结构，减少电极材料原子团簇形成，对比普通均匀堆叠结构的复合电极材料，本发明制备形成的复合电极材料具有较高的孔隙率，且其较低密度层将为较高密度层提供更好的空间容纳体积膨胀，能够吸收其在充放电时产生的体积膨胀，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，有效防止所述复合电极材料的粉碎或分层，此外低密度层的高孔隙率为快速锂合金化/脱合金化提供了气孔途径。另外，所述复合电极材料采用磁控溅射法生长形成膜层，其条件易控，有效保证生长的所述复合电极材料的化学性能稳定，赋予所述复合电极材料大倍率性能良好，安全性能良好，效率高，适用于工业化大规模的生产。
由于本发明复合薄膜和电极片均含有本发明复合电极材料，因此，所述复合薄膜和电极片具有高的高能量密度，结构稳定，对锂离子传导速率和容量保持率高。
正是由于本发明电极片具有上述优点，因此，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为本发明实施例复合电极材料所含的线性密度结构基本单元结构示意图；其中，A为线性密度结构基本单元结构的理论结构示意图，B为线性密度结构基本单元结构的效果结构示意图；
图2为本发明实施例一、二与对比例二提供的薄膜电极材料的锂离子电池在400mA/g时的充放电曲线对比图；其中，曲线1为实施例一硅钛多层线性复合薄膜得到的锂离子电池的首次充放电曲线，曲线2为实施例二得到的硅钛复合薄膜电极材料的首次充放电曲线，曲线3为实施对比一硅薄膜得到的锂离子电池的首次充放电曲线；
图3为本发明实施例一提供的硅钛线性密度复合薄膜电极材料的锂离子电池在400mA/g时首圈、第50圈和第100圈的充放电曲线图；
图4是本发明实施例一提供的硅钛线性密度复合薄膜电极材料的锂离子电池在400mA/g时首次充放电曲线对比图；
图5是本发明实施例一硅钛线性密度复合薄膜电极材料的锂离子电池、实施例二得到的硅钛复合薄膜电极材料的锂离子电池与对比一的得的硅薄膜电极材料的锂离子电池在400mA/g时的循环性能对比图；
图6是本发明实施例一硅钛线性密度复合薄膜电极材料的锂离子电池与实施例二得到的硅钛复合薄膜电极材料的锂离子电池在400mA/g时的库伦效率对比图；
图7是本发明实施例一得到的硅钛线性密度复合薄膜电极材料的锂离子电池4000mA/g时的循环性能图；
图8是本发明实施例一的硅钛线性密度复合薄膜电极材料锂离子电池在4000mA/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电极材料。所述复合电极材料包括线性密度结构基本单元，所述线性密度结构基本单元的结构如图1所示，其包括含第一电极材料的第一电极材料层1和含第二电极材料的第二电极材料层3以及形成于所述第一电极材料层和第二电极材料层之间的过渡层2；所述过渡层2中含有所述第一电极材料和所述第二电极材料，沿所述第一电极材料层1至所述第二电极材料层3的方向，所述第一电极材料的质量含量递减，所述第二电极材料的质量含量递增。由于过渡层2的结构特征，所示过渡层2可以进一步分解为如图1中所示的第一电极材料与第二电极材料混合的第一电极材料多层21和第一电极材料与第二电极材料混合的第二电极材料多层22，且所述第一电极材料多层21与所述第一电极材料层1结合，所述第二电极材料层22与所述第二电极材料层2结合。由于第一电极材料层1至第二电极材料层3各层中的电极材料比例不同。因此，线性密度结构基本单元所含的各电极材料层的密度不同，如由所述第一电极材料层1至所述过渡层2和由所述第二电极材料层3至所述过渡层1方向，所述线性密度结构基本单元的密度渐变或呈现梯度变化。因此，由于各层密度的不同，赋予所述线性密度结构基本单元拥有较高的孔隙率，使得所述线性密度复合薄膜可以吸收在充放电时产生的体积膨胀，而且较低密度层将为较高密度层提供更好的空间容纳体积膨胀，减轻周期性体积变化的应力，有效防止所述线性密度结构基本单元的粉碎或分层，保持锂离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性。此外低密度层的高孔隙率为快速锂合金化/脱合金化提供了气孔途径。
另外，基于所述线性密度结构基本单元的层结构特征，第一电极材料层1、所述过渡层2和所述第二电极材料层3构成了所述复合电极材料的最小层结构单元。同样，基于所述线性密度结构基本单元的层结构特征，所述复合电极材料是由包括若干所述线性密度结构基本单元构成，如在所述复合电极材料中，相邻所述线性密度结构基本单元在X轴和Y轴方向同向或/和反向分布；或/和相邻所述线性密度结构基本单元在X轴、Y轴和Z轴方向同向或/和反向堆积。在一实施例中，如果将所述如图1所示结构的第一电极材料层1→过渡层2→第二电极材料层3定义为A基本单元，将第二电极材料层3→所述过渡层2→第一电极材料层1定义为B基本单元，那么所述复合电极材料所至少包括AAAA、BBBB、ABAB、BABA四种方式周期组合。由于所述线性密度结构基本单元具有电极材料梯度浓度或渐变浓度含量以及由浓度导致的密度渐变或梯度变化，那么所述复合电极材料的密度也是具有以所述线性密度结构基本单元密度特征的变化密度特性，从而使得所述复合电极材料至少具有与所述线性密度结构基本单元如上文所述相同的优异电化学性能和优异的结构稳定性。
一实施例中，所述复合电极材料的总厚度为0.1-10μm。通过控制和优化所述复合电极材料的厚度尺寸，能够优化所述复合电极材料的电化学性能和优异的结构稳定性。
在上述各实施例的基础上，在一体实施例中，所述第一电极材料由包括钛酸锂、二氧化钛、锰酸锂、氧化锂中的至少一种经气相沉积形成，在具体实施例中，所述第一电极材料可以是钛。在另一实施例中，所述第二电极材料由包括锡、硅、锗、铝、锑至少一种或/和锡、硅、锗、铝、锑至少一种的氧化物经气相沉积形成，在具体实施例中，所述第二电极材料可以是硅。因此，在一具体实施例中，所述复合电极材料为硅钛复合电极材料。通过上文特定结构的若干线性密度结构基本单元形成硅钛复合电极材料，从而赋予硅钛复合电极材料优异的电化学性能和优异的结构稳定性。
另一方面，基于上文所述复合电极材料的基础上，本发明实施例还提供了上文所述复合电极材料的一种制备方法。参照图1，所述复合电极材料的制备方法包括如下步骤：
将用于沉积形成第一电极材料的第一靶材和用于沉积形成第二电极材料的第二靶材在气相沉积条件下，通过控制对所述上文所述的复合电极材料。
为了使得制备的复合电极材料具有如上文所述复合电极材料中所述的渐变或梯度的电极材料含量和密度特性，在一实施例中，控制所述第二靶材的溅射功率为50w～400w，周期性调节为1～10w/r，调节时间为0.8～1.5r/min，间歇时间为2r～30r；与此同时，控制所述第一靶材的溅射功率为恒定功率40w～200w；共溅射时间为90min～480min。在具体实施例中，所述第一靶材包括钛酸锂、二氧化钛、锰酸锂、氧化锂中的至少一种；所述第二靶材包括锡、硅、锗、铝、锑至少一种或/和锡、硅、锗、铝、锑至少一种的氧化物。在具体实施例中，所述第一靶材为钛酸锂，所述第二靶材为硅或其氧化物。这样，通过控制两靶材的溅射功率和溅射时间从而控制生长的复合电极材料的厚度，通过周期性调节所述第二靶材如硅靶材溅射功率、间歇时间控制从所述第二靶材如硅靶位溅射出来的进入原子的动能来控制密度，从而改变复合电极材料中的所述线性密度结构基本单元的复合堆叠结构、密度层结构和层间厚度。因第一靶材如钛酸锂导电性较差，但其“零应变”的特性能吸收所述复合电极材料如硅钛多层复合电极材料充放电时的体积膨胀，也即是间接牺牲一些容量，来保持住材料容量的可逆性，从而实现优化所述复合电极材料如硅钛多层复合电极材料的结构和相应的电化学循环性能。
在具体实施例中，当所述第一靶材为钛酸锂靶材时，其可以直接用现成的钛酸锂陶瓷靶材，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，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。
在另一实施例中，在所述气相沉积也即是磁控溅射处理过程中，所述气相沉积条件的温度控制为200℃-700℃。所述溅射气氛为氮气、氩气、氨气中的至少一种气体气氛。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、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气氛环境，从而保证并提高生长的复合电极材料的质量，从而保证和提高其电化学性能和结构稳定性。
另外，所述复合电极材料的制备方法中的所述基体可以但不仅仅为化学电源负极集流体。在具体实施例中，所述基体可以是铜箔基片。
因此，所述复合电极材料的制备方法将第一靶材和第二靶材在气相沉积条件下进行溅射处理，通过控制对所述第一靶材或/和所述第二靶材的溅射功率、间歇时间，从而在基体上生长具有线性密度结构基本单元的复合电极材料。这样，通过控制从第一靶材或/和所述第二靶材的靶位溅射出来的原子动能，调整两电极材料复合的密度结构，减少电极材料原子团簇形成，对比普通均匀堆叠结构的复合电极材料，本发明制备形成的复合电极材料具有较高的孔隙率，且其较低密度层将为较高密度层提供更好的空间容纳体积膨胀，能够吸收其在充放电时产生的体积膨胀，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，有效防止所述复合电极材料的粉碎或分层，此外低密度层的高孔隙率为快速锂合金化/脱合金化提供了气孔途径。另外，所述复合电极材料采用磁控溅射法生长形成膜层，其条件易控，有效保证生长的所述复合电极材料的化学性能稳定，赋予所述复合电极材料大倍率性能良好，安全性能良好，效率高，适用于工业化大规模的生产。
相应地，基于上述复合电极材料及其制备方法，本发明实施例还提供了一种复合薄膜和电极片。
其中，所述复合薄膜包括基体和生长在所述基体表面的复合电极材料层，且所述复合电极材料层的复合电极材料为上文所述复合电极材料。所述基体如上文所述，可以但不仅仅为化学电源负极集流体。在具体实施例中，所述基体可以是铜箔基片。
所述电极片包括集流体，在所述集流体表面上还生长有复合电极材料层。其中，所述复合电极材料层的复合电极材料为上文所述复合电极材料；所述基体为化学电源负极集流体。在具体实施例中，所述基体可以是铜箔基片。
由于所述复合薄膜和电极片均含有本发明复合电极材料，因此，所述复合薄膜和电极片具有高的高能量密度，结构稳定，对锂离子传导速率和容量保持率高。
正是由于所述电极片具有上述优点，因此，所述电极片可以在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首次充放电效率和锂离子电池循环性能好，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电极材料及其制备方法和应用等。
实施例一
实施例一提供了硅钛线性密度复合薄膜及其制备方法。所述硅钛线性密度复合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(100)晶面的单晶硅硅片和步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材作为双溅射源，在铜箔基片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛中，采用射频磁控溅射法，使钛酸锂靶材溅射功率恒定，周期性调节硅靶材溅射功率(默认一圈一分钟为基础；从100w开始溅射，每旋转4圈后提升20w，直至200w后重新回到40w反复调节直至旋转120圈)，制备了厚度为0.2μm的硅钛线性密度复合薄膜。沉积期间将基板保持在300℃。
实施例二
本实施例一提供了硅钛线性密度复合薄膜及其制备方法。所述硅钛线性密度复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：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；
S12：将(100)晶面的单晶硅硅片和步骤S11中制备的钛酸锂粉末靶材作为双溅射源，在铜箔片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛中，采用射频磁控溅射法，使钛酸锂粉末和硅靶材始终处于100w功率下溅射两小时，制备了厚度为0.2μm的硅钛线性密度复合薄膜。沉积期间将基板保持在300℃。
对比例一
本实施例一提供了硅钛线性密度复合薄膜及其制备方法。所述硅钛线性密度复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备：
S11：将(100)晶面的单晶硅硅片作为溅射源，在铜箔基片，基质靶距为50mm；在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛中，采用射频磁控溅射法，硅靶材溅射功率处于100w恒定两小时，制备了厚度为0.1μm的硅钛线性密度复合薄膜。沉积期间将基板保持在300℃。
实施例一至二和对比例一
将上述实施例一至实施例二各实施例提供的含有硅钛线性密度复合薄膜的铜箔基片作为负极，将对比例一提供的含有纯硅薄膜的铜箔基片作为负极，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：
实施例一提供的锂离子电池在400mA/g的速率时，首次放电比容量为2283mah/g，充电比容量为1999mah/g。而且所述实施例一提供的锂离子电池400mA/g时首圈、第50圈、第100圈的充放电曲线如图3所示。在400mA/g时的循环性能曲线如图5所示，在400mA/g时的库伦效率曲线如图6所示，其中首圈库伦效率为89.2％。在4000mA/g时的循环性能曲线如图7所示，在4000mA/g时的库伦效率曲线如图8所示。
实施例二提供的锂离子电池在400mA/g的速率时，首次充电比容量为2033.4mah/g，放电比容量为3089.2mah/g如图2所示。在400mA/g时的库伦效率曲线如图6所示，其中首圈库伦效率曲线为92.6％。
对比例一提供的锂离子电池在150mA/g的速率时，首次充电比容量为1674mah/g，放电比容量为1774mah/g。
另外，所述实施例一至二提供的锂离子电池在400mA/g时首次充放电曲线对比曲线如图4所示。
对比实施例一至实施例二提供的锂离子电池和对比例一提供的锂离子电池充放电性能可知，含有实施例一至二提供的硅钛线性密度复合薄膜的锂离子电池明显优于单纯硅钛复合负极锂离子电池。因此，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和良好的循环性能，而且充放电性能稳定。
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 (7)

1.一种复合电极材料，其特征在于：其由线性密度结构基本单元组成，所述线性密度结构基本单元为多孔结构，且包括含第一电极材料的第一电极材料层和含第二电极材料的第二电极材料层以及形成于所述第一电极材料层和第二电极材料层之间的过渡层；所述过渡层中含有所述第一电极材料和所述第二电极材料，沿所述第一电极材料层至所述第二电极材料层的方向，所述第一电极材料的质量含量递减，所述第二电极材料的质量含量递增；且由所述第一电极材料层至所述过渡层和由所述第二电极材料层至所述过渡层方向，所述线性密度结构基本单元的体积密度呈现梯度变化；
其中，所述复合电极材料应用于锂离子电池或超级电容器中，所述复合电极材料通过第一靶材和第二靶材在气相沉积条件下进行溅射处理并控制所述第一靶材的溅射功率和间歇时间，同时控制所述第二靶材的溅射功率和间歇时间以在基体上制得，所述基体为铜箔，所述第一靶材用于沉积形成第一电极材料，所述第二靶材用于沉积形成第二电极材料，控制所述第二靶材的溅射功率为50 ～ 400 W，周期性调节为1 ~10 W/r，调节时间为0.8 ~1.5 r/min，间歇时间为2 ~ 30 r；控制所述第一靶材的溅射功率为恒定功率40 ~ 200 W；共溅射时间为90 ～ 480 min。
2.如权利要求1所述的复合电极材料，其特征在于：所述复合电极材料的总厚度为0.1-10 μm。
3.如权利要求1所述的复合电极材料，其特征在于：所述第一电极材料由包括钛酸锂、二氧化钛、锰酸锂、氧化锂中的至少一种经气相沉积形成；所述第二电极材料由包括锡、硅、锗、铝、锑至少一种或/和锡、硅、锗、铝、锑至少一种的氧化物经气相沉积形成。
4.一种复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：
将用于沉积形成第一电极材料的第一靶材和用于沉积形成第二电极材料的第二靶材在气相沉积条件下，通过控制对所述第一靶材的溅射功率和间歇时间，同时控制所述第二靶材的溅射功率和间歇时间控制，使得在基体上生长含有权利要求1-3任一所述的复合电极材料；
其中，所述基体为铜箔，所述复合电极材料应用于锂离子电池或超级电容器中，控制所述第二靶材的溅射功率为50 ～ 400 W，周期性调节为1 ~ 10 W/r，调节时间为0.8 ~ 1.5r/min，间歇时间为2 ~ 30 r；控制所述第一靶材的溅射功率为恒定功率40 ~ 200 W；共溅射时间为90 ～ 480 min。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述气相沉积条件的温度为100 - 700℃；所述气相沉积条件的气氛为氮气、氩气、氨气中的至少一种；所述基体与靶材之间的间距30 - 90 mm。
6.一种复合薄膜，其特征在于：包括基体和生长在所述基体表面的复合电极材料层，且所述复合电极材料层的复合电极材料为权利要求1-4任一项所述复合电极材料或由权利要求4 - 5任一项所述的制备方法制备的复合电极材料。
7.一种电极片，包括集流体，其特征在于：在所述集流体表面上还生长有复合电极材料层，且所述复合电极材料层的复合电极材料为权利要求1-3任一项所述复合电极材料或由权利要求4 - 5任一项所述的制备方法制备的复合电极材料。
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Assignee: Guilin Max New Energy Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY

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Denomination of invention: Composite electrode materials and their preparation methods and applications

Granted publication date: 20220308

License type: Common License

Record date: 20231108

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