專利名稱：一種鋰離子電池高能復合負極材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池高能復合負極材料及其制備方法，特別是涉及在碳材 料表面制備非晶硅薄膜的材料及其制備方法。
背景技術：
鋰離子電池自1990年開發(fā)成功以來，由于它具有比能量高、工作電壓高、應用溫 度范圍寬、自放電低、循環(huán)壽命長，無污染、安全性能好等優(yōu)勢，現(xiàn)已廣泛的應用于移動電 話、便攜式計算機、攝像機、照相機等的電源，并已在航空、航天、航海、人造衛(wèi)星、小型醫(yī)療 儀器及軍用通訊設備領域中逐漸替代傳統(tǒng)的電池。碳材料是目前商品化鋰離子電池廣泛使用的負極材料，但其理論容量僅為 372mAh/g,因此探求新型高比容量、循環(huán)性能好的鋰離子電池負極材料成為目前研究的熱
點ο硅具有比碳高近10倍的理論比容量(4010mAh/g)和接近碳材料的吸鋰電位，因此 成為鋰離子電池負極材料的一個主要研究方向。但是硅體積膨脹率高達297% (碳的僅為 12% )，如此大的膨脹率，導致在電化學嵌入和脫嵌鋰的過程中活性物質急速粉化，活性物 質顆粒之間和活性材料與集流體之間的導電性顯著降低，從而使電極壽命急速衰減。

發(fā)明內容
為了緩解硅材料本身較大的體積膨脹，本發(fā)明使用碳材料作為基體，在碳材料的 表面制備非晶硅薄膜，制備了一種高能鋰離子電池負極材料。所述的碳材料為碳納米管、碳纖維、天然石墨、人造石墨、焦炭、樹脂碳的一種。所述的非晶硅薄膜厚度為200nm-2um。所述負極材料的制備方法采用磁控濺射法將非晶硅濺射在碳材料的表面，其條件 為采用磁控濺射鍍膜機，以單晶硅為靶材，控制真空度1X10_5 lX10_3Pa，采用功率為 30W的直流電源，以高純氬氣為工作氣體，濺射2-10小時。本發(fā)明制備的負極材料容量大于2000mAh/g，500周期衰減小于3%。
具體實施例方式實施例一采用磁控濺射鍍膜機，以單晶硅為靶材，控制真空度IX 10_5Pa，采用功率為30W的 直流電源，以高純氬氣為工作氣體，在碳纖維上濺射10小時，非晶硅薄膜厚度為lum。此負極材料容量為2012mAh/g，500次循環(huán)衰減為2. 8%。實施例二采用磁控濺射鍍膜機，以單晶硅為靶材，控制真空度IX 10_3Pa，采用功率為30W的 直流電源，以高純氬氣為工作氣體，濺射5小時，非晶硅薄膜厚度為0. 5um。此負極材料容量為2153mAh/g，500次循環(huán)衰減為2. 5%。
實施例三采用磁控濺射鍍膜機，以單晶硅為靶材，控制真空度IX 10_4Pa，采用功率為30W的 直流電源，以高純氬氣為工作氣體，濺射10小時，非晶硅薄膜厚度為2um。此負極材料容量為2020mAh/g，500次循環(huán)衰減為2%。
權利要求
一種鋰離子電池高能復合負極材料，其特征在于所述的負極材料采用碳材料為基體，在碳材料表面制備非晶硅薄膜。
2.如權利要求1所述的一種鋰離子電池高能復合負極材料，其特征在于所述的負極 材料容量大于2000mAh/g，500周期衰減小于3%。
3.如權利要求1所述的一種鋰離子電池高能復合負極材料，其特征在于所述的碳材 料為碳納米管、碳纖維、天然石墨、人造石墨、焦炭、樹脂碳的一種。
4.如權利要求1所述的一種鋰離子電池高能復合負極材料，其特征在于所述的非晶 硅薄膜厚度為200nm-2um。
5.如權利要求1所述的一種鋰離子電池高能復合負極材料，其特征在于所述負極材 料的制備方法采用磁控濺射法將非晶硅濺射在碳材料的表面，其條件為采用磁控濺射鍍 膜機，控制真空度IX 10_5 lX10_3Pa，采用功率為30W的直流電源，以高純氬氣為工作氣 體，濺射2-10小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池高能復合負極材料及其制備方法，該負極材料使用碳材料作為基體，在碳材料的表面制備非晶硅薄膜。本發(fā)明制備的負極材料容量大于2000mAh/g，500周期衰減小于3％。
文檔編號H01M4/139GK101986447SQ20101018139
公開日2011年3月16日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權日2010年5月25日
發(fā)明者耿世達 申請人:耿世達