硅碳薄膜负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合薄膜材料制备技术领域，特别是涉及一种锂离子电池用的硅碳薄膜负极材料及其制备方法。本发明专利技术在室温条件下采用射频磁控溅射技术和直流磁控溅射技术，在集流体上制备了硅薄膜和碳薄膜交替堆叠的结构，交替堆叠结构的层数为2~4层，硅薄膜先沉积在集流体上，与集流体直接接触。本发明专利技术通过工艺简单的磁控溅射沉积技术在集流体上一步法直接溅射生长活性物质硅碳薄膜，省去了传统电极制备过程中粘结剂的使用，以及辊压、涂覆、烘干等步骤，减少了制作工序和成本，此外，碳薄膜作为填充物质和导电剂，有效地解决了纯硅薄膜电极循环性能差的不足，提高了电极的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
硅碳薄膜负极材料及其制备方法
本专利技术属于复合薄膜材料制备
，特别是涉及一种硅碳薄膜负极材料及其制备方法。
技术介绍
随着科技的不断发展，大幅度提高锂离子电池的能量密度是便携式电子产品和电动汽车等一系列新技术发展的迫切要求。目前商业化的石墨负极的理论嵌锂容量仅有372mAh/g，严重限制了锂离子电池能量密度的进一步提升，而硅具有较高的理论比容量（约4200mAh/g），被认为是下一代锂离子电池的理想负极材料。然而，硅负极在脱锂和嵌锂的过程中，会发生约300%的体积膨胀，导致硅材料物理结构的破碎，且与集流体之间的接触变差，从而使硅负极材料的循环稳定性变差，这制约了硅基负极材料在锂离子电池中的实际应用。目前科学界普遍采用的方法，一是将硅材料纳米化，二是制备出新型结构的复合材料，这些方法都有利于提高硅基负极材料的循环性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为解决
技术介绍
中提到的现有技术问题，提供一种室温下采用磁控溅射技术制备的硅碳薄膜负极材料及其制备方法。本专利技术通过下列技术方案实现：硅碳薄膜负极材料及其制备方法，包括集流体、硅薄膜和碳薄膜。所述硅薄膜和碳薄膜为交替堆叠的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.硅碳薄膜负极材料及其制备方法，包括集流体、硅薄膜和碳薄膜，其特征在于：所述硅薄膜和碳薄膜为交替堆叠的结构，且硅薄膜先沉积在集流体上，硅薄膜与集流体直接接触；集流体在放入真空溅射腔体之前，先进行裁切和清洗；溅射腔体的本底真空度优于3.0×10‑4 Pa，工作气体是纯度为99.999%的高纯氩气，氩气的流量为8~12 sccm；所述硅薄膜采用射频磁控溅射的方法制备，溅射功率为50 W~150 W，溅射所用靶材是纯度为99.999%的N型硅靶，所述碳薄膜采用直流磁控溅射的方法制备，溅射功率为20 W~50 W，溅射所用靶材是纯度为99.99%的无定形的石墨靶；硅薄膜和碳薄膜的溅射压强均为2 Pa...

【技术特征摘要】
1.硅碳薄膜负极材料及其制备方法，包括集流体、硅薄膜和碳薄膜，其特征在于：所述硅薄膜和碳薄膜为交替堆叠的结构，且硅薄膜先沉积在集流体上，硅薄膜与集流体直接接触；集流体在放入真空溅射腔体之前，先进行裁切和清洗；溅射腔体的本底真空度优于3.0×10-4Pa，工作气体是纯度为99.999%的高纯氩气，氩气的流量为8~12sccm；所述硅薄膜采用射频磁控溅射的方法制备，溅射功率为50W~150W，溅射所用靶材是纯度为99.999%的N型硅靶，所述碳薄膜采用直流磁控溅射的方法制备，溅射功率为20W~50W，溅射所用靶材是纯度为99.99%的无定形的石墨靶；硅薄膜和碳薄膜的溅射压强均为2Pa~10Pa，单层硅薄膜的厚度为30nm~200nm，单层...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，童领，王盼，陈安然，邱锋，王荣飞，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53