本发明属于化学电源，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：
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
技术实现思路
1、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。
2、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。
3、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：
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、与现有技术相比，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。这样，使得纳米级能量密度贡献主体元素嵌在锰氧化合物基体中，从而在复合型锰氧化合物薄膜中形成了一个更大的表面积供锂离子容纳，赋予所述复合型锰氧化合物薄膜具有界面电阻小的特性，而且增大了材料的比表面积。而且将所述复合型锰氧化合物薄膜作为负极膜层后，其所含的锰氧化合物基体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，且赋予所述复合型薄膜材料良好的大倍率性能，安全性能良好。另外，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锰氧化合物薄膜化学性能稳定，效率高，适用于工业化大规模的生产。
9、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锰氧化合物薄膜。因此，所述电极片内阻小，而且所含的复合型锰氧化合物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。而且具有大倍率性能，安全性能良好。
10、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。
1.一种复合型锰氧化合物薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
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、锡、钛、钒、铝、金、银、铜、钼、钴中的至少一种单质靶或合金靶或硅、锡、钛、钒、铝、金、银、铜、钼、钴中的至少一种化合物靶；和/或
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℃-700℃；和/或
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于：所述锰氧化合物靶材是按照如下方法制备：
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 所述锰氧化合物粉体进行直接施压处理。
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。
7.一种复合型锰氧化合物薄膜，其特征在于：所述复合型锰氧化合物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锰氧化合物薄膜，所述复合型锰氧化合物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：所述复合型锰氧化合物薄膜的厚度为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。
