The invention relates to a preparation method of carbon-silicon composite negative material for secondary batteries, belonging to the technical field of preparation of negative material for secondary batteries. Firstly, the substrate is treated by plasma, which makes the substrate have more secondary structure, effectively increases the specific surface area of the substrate, improves the adhesion of silicon and the penetration ability of lithium ions; then, N-type doped silicon thin films are deposited by magnetron sputtering, and finally amorphous carbon layer is formed by plasma chemical vapor deposition. The carbon-silicon composite negative pole formed by amorphous carbon and N-type doped silicon effectively combines the advantages of high capacity of silicon and strong conductivity of amorphous carbon. The obtained negative pole material is applied to lithium secondary battery, effectively improving the capacity and cycle stability of the battery.
【技术实现步骤摘要】
一种应用于二次电池的碳硅复合负极材料的制备方法
本专利技术涉及二次电池的负极材料制备
,具体涉及一种应用于二次电池的碳硅复合负极材料的制备方法。
技术介绍
随着社会的不断发展,化石能源的不断消耗,对便携式设备的轻型、小型、高容量电池的需求与日俱增。锂二次电池作为一种新型的高容量长寿命环保电池,具有高的能量密度、低的自放电率、高的输出电压、优异的循环性能和环境友好等诸多特点,因此备受储能领域的青睐。鉴于锂离子二次电池的充放电性能主要与负极材料嵌入锂离子的结构有关,目前,研究者对碳负极材料及碳硅负极材料做了大量实验与研究,以提高电池的导电性和容量。文献(W.Liao,D.Chen,Y.Zhang,J.Zhao,Binder-freeTiO2nanowires-C/Si/C3Dnetworkcompositeashighperformanceanodeforlithiumionbattery,MaterialsLetters,209(2017)547-550.)报道了一种改良的硅碳复合负极材TiO2-NWs-C/Si/C,其利用TiO2纳米纤维基底来改善硅碳复合材料的稳定性;文献(Y.Yang,G.Sun,J.Lin,D.Chen,Y.Zhang,J.Zhao,ImportanceofconstructingsynergisticprotectivelayersinSi-reducedgrapheneoxide-amorphouscarbonternarycompositeasanodeforlithium-ionbatteries,JournalofAl ...
【技术保护点】
1.一种应用于二次电池的碳硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤1、选取集流体作为基底,清洗,烘干;步骤2、在步骤1处理后的基底上采用磁控溅射的方法形成N型掺杂的硅,具体过程为:将步骤1清洗干净的基底放置于反应室的样品台上,样品台加热至200~400℃后,向反应室内通入氩气,直至反应室内气体气压达到6~10Pa;保持氩气通入的同时开启磁控溅射的电源,在溅射靶材为N型掺杂的硅靶、溅射气压为6~10Pa、温度为200~400℃、电源反应功率为200~300W、电源反射功率为0~12W的条件下,溅射1~2h,反应完成后关闭磁控溅射的电源,停止通入氩气;保持样品台温度不变,待反应室内气压恢复至3×10
【技术特征摘要】
1.一种应用于二次电池的碳硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤1、选取集流体作为基底,清洗,烘干;步骤2、在步骤1处理后的基底上采用磁控溅射的方法形成N型掺杂的硅,具体过程为:将步骤1清洗干净的基底放置于反应室的样品台上,样品台加热至200~400℃后,向反应室内通入氩气,直至反应室内气体气压达到6~10Pa;保持氩气通入的同时开启磁控溅射的电源,在溅射靶材为N型掺杂的硅靶、溅射气压为6~10Pa、温度为200~400℃、电源反应功率为200~300W、电源反射功率为0~12W的条件下,溅射1~2h,反应完成后关闭磁控溅射的电源,停止通入氩气;保持样品台温度不变,待反应室内气压恢复至3×10-3Pa~5×10-3Pa;步骤3、采用等离子体增强化学气相沉积法在步骤2得到的硅上形成非晶碳层;具体过程为:向反应室内通入甲烷和氢气的混合气体、或者甲烷和氮气的混合气体,直至反应室内气体气压达到4~6Pa,其中,CH4:Ar/H2的流量比为1:(1~2);保持混合气体通入的同时开启电感耦合等离子体射频电源,在等离子体射频电源反应功率为200~300W、等离子体射频电源反射功率为0~30W的条件下,反应1~2h,反应完成后关闭电感耦合等离子体射频电源,停止样品台的加热和混合气体的通入,待反应室内温度降至室温后,取出基底,即可得到带硅和非晶碳层的复合负极材料。2.根据权利要求1所述的应用于二次电池的碳硅复合负极材料的制备方法,其特征在于,在步骤1和步骤2之间添加以下过程:将步骤1清洗干净的基底放置于反应室的样品台上,样品台加热至200~400℃后,向反应...
【专利技术属性】
技术研发人员:张子栋,周海平,薛卫东,吴孟强,赵睿,王源,叶惺,何苗,蔡迪,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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