【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料领域，尤其涉及一种碳硅负极结构与硅碳负极结构的制备方法。
技术介绍
1、目前，利用硅材料的高比容量和碳材料的稳定性制备硅碳复合负极材料是最有效的途径之一。在众多硅碳复合负极材料制备工艺中，因化学气相沉积法(cvd)制备的硅碳复合负极具有充放电效率高、循环稳定性好、对设备要求较低、适合工业化生产等优势，受到了广泛关注。其核心是通过多孔碳骨架来储硅，一般利用cvd法在多孔碳内表面沉积硅，多孔碳能够为硅提供电子导电网络，同时利用多孔碳内部的空隙来缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀，实现良好的循环稳定性。但对于气相沉积硅碳而言，多孔碳基底与硅之间的结合力差，当硅在充放电过程中遭受巨大的体积变化时，活性材料硅容易从多孔碳基底中脱落。硅由于脱离了碳基底构建的电子导电网络，在电化学循环过程中将产生严重的电化学极化，最终导致负极材料的容量损失。
2、就目前而言，关于硅碳界面改性的研究，主要针对于其他方法制备的硅碳复合材料，例如牺牲模板法，镁热还原法等。尚未有本领域技术人员在气相沉积硅碳的领域中提出，因而，如何改善硅和多孔碳之间的界面不适配性，牢固硅与多孔碳的结合，抑制硅在嵌脱锂过程中产生的电化学极化，提升硅碳负极的电化学性能，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种包含硅碳粘结层的碳硅负极结构与硅碳负极结构的制备方法，以解决气相沉积法沉积硅制备的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构中，硅和碳之间结合力小的问题。
2、根据本专利技术的
3、多孔碳基底；
4、硅颗粒；
5、中间粘合层；所述中间粘合层与所述硅颗粒，以及所述中间粘合层与所述多孔碳基底之间均具有界面亲和性；
6、其中，所述中间粘合层包覆于所述多孔硅基底的表面，所述硅颗粒通过所述中间粘合层粘合到所述多孔碳基底的表面，且包覆于所述多孔硅基底的表面各区域的所述中间粘合层的厚度分布均匀。
7、可选的，所述中间粘合层的厚度小于10nm。
8、可选的，所述中间粘合层包括：二硫化钼、氮化硼、碳化硅、磷化铝、磷化镓、钛化硼、氮化硅、氮化镓、氮化铝、氧化铝、磷或硫。
9、根据本专利技术的第二方面，提供了一种包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，包括：
10、提供多孔碳基底；
11、利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层；其中，包覆于所述多孔硅基底的表面各区域的所述中间粘合层的厚度分布均匀；
12、沉积硅颗粒；所述硅颗粒沉积于所述中间粘合层的表面；
13、其中，所述中间粘合层与所述硅颗粒，以及所述中间粘合层与所述多孔碳基底之间均具有界面亲和性，以使得所述硅颗粒通过所述中间粘合层粘合到所述多孔碳基底的表面。
14、可选的，中间粘合层的厚度<10nm。
15、可选的，沉积所述硅颗粒时采用的方式为：化学气相沉积法。
16、可选的，所述中间粘合层为磷，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
17、在真空度-0.2～-0.5mpa下，将所述磷和所述多孔碳基底密封石英管中；
18、将石英管以5-20℃/min的升温速率从室温加热至450-600℃，并保持10-36h；
19、将石英管冷却至200-300℃，保持12-36h，并冷却至室温。
20、可选的，所述中间粘合层为磷，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
21、真空度为-0.2～-0.3mpa下，将所述磷和所述多孔碳基底密封在石英管中；
22、将石英管以5-10℃/min的升温速率从室温加热至450-500℃，并保持12-18h；
23、将石英管冷却至200-250℃，保温18-24h；冷却至室温。
24、可选的，所述中间粘合层为al2o3，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
25、通过h2、co2和alcl3之间的反应，对al2o3纳米颗粒进行沉积；其中，气体混合物包括h2、co2和alcl3，alcl3的浓度控制在10％以内；流量为0.5-3l/min；沉积温度控制在1000-1500℃以下；保持0.5-2h，压力为：500-800托。
26、可选的，所述中间粘合层为al2o3，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
27、al2o3纳米颗粒的沉积通过h2、co2和alcl3之间的反应形成；其中，气体混合物包括：h2、co2和alcl3；alcl3的浓度控制在8％以下；流量为0.5-1.5l/min；沉积温度控制在1000-1200℃，保持0.5-1.5h，压力为：700-800托。
28、可选的，所述中间粘合层为sic，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
29、以ch3sicl3(mts)为反应气源，以h2为载气沉积sic；其中，mts浓度为10％～30％；腔室升温速率为2-10℃/min；沉积工艺温度设定为1000℃-1500℃；沉积时间为：60-300min，冷却速率为：1-5℃/min，压力为500-800torr。
30、可选的，所述中间粘合层为sic，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
31、以ch3sicl3(mts)为反应气源，以h2为载气沉积sic；其中，mts浓度为10％～15％；腔室升温速率为3-8℃/min；沉积工艺温度设定为1200℃～1400℃；沉积时间为60-180min；冷却速率为3-5℃/min：压力：为700-800torr。
32、可选的，所述中间粘合层为bn，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
33、前驱体的通量为bcl3和nh3，对应流量比设定为1：3-1：5；n2用作载气；总气压为0.5-2.5托；基板温度为900–1300℃；bn的生长时间为0.5-2h。
34、可选的，所述中间粘合层为bn，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
35、前驱体的通量为bcl3和nh3，对应流量比设定为1：3-1：4；n2用作载气；总气压为1-2托；基板温度为1100–1200℃；bn的生长时间为1-2h。
36、根据本专利技术的第三方面，提供了一种电池，包括：本专利技术第一方面的任一项所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构。
37、根据本专利技术的第四方面，提供了一种电池的制备方法，包括本专利技术第二方面的任一项所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法。
38、本专利技术提供的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，其特征在于，所述中间粘合层的厚度小于10nm。
3.根据权利要求1所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，其特征在于，所述中间粘合层包括：二硫化钼、氮化硼、碳化硅、磷化铝、磷化镓、钛化硼、氮化硅、氮化镓、氮化铝、氧化铝、磷或硫。
4.一种包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，中间粘合层的厚度<10nm。
6.根据权利要求5所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，沉积所述硅颗粒时采用的方式为：化学气相沉积法。
7.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为磷磷，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
8.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为磷，采
9.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，所述中间粘合层为Al2O3，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
10.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，所述中间粘合层为Al2O3，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
11.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为SiC，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
12.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为SiC，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
13.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为BN，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
14.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为BN，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
15.一种电池，其特征在于，包括：权利要求1-3任一项所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构。
16.一种电池的制备方法，其特征在于，包括：权利要求4-14任一项所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法。
...【技术特征摘要】
1.一种包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，其特征在于，所述中间粘合层的厚度小于10nm。
3.根据权利要求1所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构，其特征在于，所述中间粘合层包括：二硫化钼、氮化硼、碳化硅、磷化铝、磷化镓、钛化硼、氮化硅、氮化镓、氮化铝、氧化铝、磷或硫。
4.一种包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，中间粘合层的厚度<10nm。
6.根据权利要求5所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，沉积所述硅颗粒时采用的方式为：化学气相沉积法。
7.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为磷磷，利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
8.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，其特征在于，所述中间粘合层为磷，采用化学气相沉积法形成所述中间粘合层利用采用化学气相沉积法在所述多孔碳基底的表面形成中间粘合层，具体包括：
9.根据权利要求6所述的包含硅碳粘结层的碳硅负极结构的制备方法，所述中间粘合层为al2o3，利用采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，
申请(专利权)人：深圳凝石材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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