[发明专利]复合型锰氧化合物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锰氧化合物薄膜及其制备方法与应用。所述复合型锰氧化合物薄膜的制备方法包括的步骤有：将锰氧化合物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锰氧化合物薄膜。本发明复合型锰氧化合物薄膜的制备方法将锰氧化合物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。使得生长的复合型锰氧化合物薄膜具有界面电阻小和比表面积大的特性，而且可以减少固体电解质膜(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锰氧化合物薄膜化学性能稳定。

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锰氧化合物薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

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。

由于锰氧化合物如二氧化锰、锰酸锂等具有良好的电化学性能长被用于正极材料。如二氧化锰具有高的理论比电容及能量密度、资源丰富、价格低廉及环境友好等优点，而且二氧化锰为材料的电极主要是遵守法拉第赝电容的储能机理，它是通过在电极表面与电解质液面周围发生高度可逆的化学吸附脱附或一定电位内的氧化还原反应来实现储能和释放的，因此其被认为是很有前景的电极材料。锰酸锂具有原料成本低、来源丰富、离子电导率和电子电导率高、功率密度高、热稳定性好、常温倍率性能优异以及环境友好等优势，被视为最有前景的正极材料之一，受到研究者的广泛关注。

但是在实际应用过程中发现，这些锰氧化合物也存在一定的缺陷，如二发现氧化锰存在电子传导率低、比表面积小、循环稳定性差等缺陷。锰酸锂在使用过程中容量较低，限制了其商业化应用。

为了解决锰氧化合物存在的上述不足，目前主要是通过体相掺杂和表面包覆等途径来改善锰酸锂的结构和性能，这样无形中增加了锰氧化合物的成本。另外，锰氧化合物大多是将锰氧化合物与导电剂和粘结剂等先配制成正极浆料，然后进行涂覆处理获得正极片。正是由于粘结剂等的存在导致制备的相应正极片内阻偏大，而且含锰氧化合物的活性层以脱落，从而导致锂电池的首次充放电效率和比容量以及循环等性能不理想，还需要提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合型锰氧化合物薄膜及其制备方法，以解决现有锰氧化合物成本高，且采用涂覆方式形成活性层而导致形成的正极片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，以解决现有含锰氧化合物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，提供了一种复合型锰氧化合物薄膜的制备方法。所述复合型锰氧化合物薄膜的制备方法包括如下步骤：

将锰氧化合物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锰氧化合物薄膜。

本发明的另一方面，提供了一种复合型锰氧化合物薄膜。所述复合型锰氧化合物薄膜是由本发明复合型锰氧化合物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锰氧化合物薄膜，所述复合型锰氧化合物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。