[發明專利]復合型錳氧化合物薄膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910408052.5
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110224118A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 俞兆喆;魏堃;程燕;楊道國;徐華蕊;蔡苗;朱歸勝;顏東亮
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/505;H01M10/0525;H01M4/131;C23C14/08;C23C14/34;H01G11/30;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 深圳盛德大業知識產權代理事務所(普通合伙) 44333
• 代理人: 左光明

本發明提供了一種復合型錳氧化合物薄膜及其制備方法與應用。所述復合型錳氧化合物薄膜的制備方法包括的步驟有：將錳氧化合物靶材和能量密度貢獻主體元素靶材在惰性氣氛下進行共濺射處理，在基體上生長復合型錳氧化合物薄膜。本發明復合型錳氧化合物薄膜的制備方法將錳氧化合物靶材和能量密度貢獻主體元素靶材直接采用共濺射法沉積形成。使得生長的復合型錳氧化合物薄膜具有界面電阻小和比表面積大的特性，而且可以減少固體電解質膜(SEI)的產生，減輕周期性體積變化的應力，保持鋰離子嵌入/脫出過程中的結構穩定性。另外，所述制備方法有效保證生長的復合型錳氧化合物薄膜化學性能穩定。

技術領域

本發明屬于化學電源技術領域，尤其涉及一種復合型錳氧化合物薄膜及其制備方法與應用。

背景技術

鋰電池由于其容量高、能量密度大、造價低廉、循環壽命長、工作電壓高等優點，成為當今最具潛力的能量儲存體系之一，并已得到廣泛運用。其中，電極材料的性能直接決定了鋰離子電池的性能。

由于錳氧化合物如二氧化錳、錳酸鋰等具有良好的電化學性能長被用于正極材料。如二氧化錳具有高的理論比電容及能量密度、資源豐富、價格低廉及環境友好等優點，而且二氧化錳為材料的電極主要是遵守法拉第贗電容的儲能機理，它是通過在電極表面與電解質液面周圍發生高度可逆的化學吸附脫附或一定電位內的氧化還原反應來實現儲能和釋放的，因此其被認為是很有前景的電極材料。錳酸鋰具有原料成本低、來源豐富、離子電導率和電子電導率高、功率密度高、熱穩定性好、常溫倍率性能優異以及環境友好等優勢，被視為最有前景的正極材料之一，受到研究者的廣泛關注。

但是在實際應用過程中發現，這些錳氧化合物也存在一定的缺陷，如二發現氧化錳存在電子傳導率低、比表面積小、循環穩定性差等缺陷。錳酸鋰在使用過程中容量較低，限制了其商業化應用。

為了解決錳氧化合物存在的上述不足，目前主要是通過體相摻雜和表面包覆等途徑來改善錳酸鋰的結構和性能，這樣無形中增加了錳氧化合物的成本。另外，錳氧化合物大多是將錳氧化合物與導電劑和粘結劑等先配制成正極漿料，然后進行涂覆處理獲得正極片。正是由于粘結劑等的存在導致制備的相應正極片內阻偏大，而且含錳氧化合物的活性層以脫落，從而導致鋰電池的首次充放電效率和比容量以及循環等性能不理想，還需要提高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種復合型錳氧化合物薄膜及其制備方法，以解決現有錳氧化合物成本高，且采用涂覆方式形成活性層而導致形成的正極片充放電效率和比容量以及循環等電化學性能不理想的技術問題。

本發明的另目的在于提供一種電極片和電極片的應用，以解決現有含錳氧化合物的電極片存在如充放電效率和比容量以及循環等電化學性能不理想的技術問題。

為了實現本發明的發明目的，本發明的一方面，提供了一種復合型錳氧化合物薄膜的制備方法。所述復合型錳氧化合物薄膜的制備方法包括如下步驟：

將錳氧化合物靶材和能量密度貢獻主體元素靶材在惰性氣氛下進行共濺射處理，在基體上生長復合型錳氧化合物薄膜。

本發明的另一方面，提供了一種復合型錳氧化合物薄膜。所述復合型錳氧化合物薄膜是由本發明復合型錳氧化合物薄膜的制備方法生長形成。

本發明的又一方面，提供了一種電極片。所述電極片包括集流體，在所述集流體表面上還結合有復合型錳氧化合物薄膜，所述復合型錳氧化合物薄膜是按照本發明制備方法在所述集流體上生長形成。

本發明的再一方面，提供本發明電極片的應用。所述電極片在制備鋰離子電池或超級電容器中的應用。