[发明专利]一种锂硅碳复合负极锂电池结构及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硅碳复合负极锂电池结构，其特征在于：包括正极结构、负极结构和设置在两者之间的固态电解质层，所述正极结构包括钴酸锂(LiCoO₂)活性材料，所述正极结构面向固态电解质层的一侧形成有正极修饰层；所述固态电解质层包括锂磷氧氮(LiPON)型氧化物；所述负极结构包括含锂、硅、碳的Li_mSiC_p复合材料，所述负极结构面向固态电解质层的一侧形成有负极修饰层。

2.如权利要求1所述的锂硅碳复合负极锂电池结构，其特征在于：所述正极修饰层包括NASICON型的Li_1+yA_yTi_2-x-yM_x(PO₄)₃(0≤x≤2,0≤y≤2和0≤x+y≤2，A＝Al、Ga、In、Sc、Y，M＝Ge、Zr、Hf等)、反钙钛矿型Li₃OX(X＝Cl、F、Br、I等)、Li₂OHX(X＝Cl、F、Br、I等)、Li₄Ti₅O₁₂、LiF、LiCl、LiOH、Li₂CO₃、LiTaO₃、LiNbO₃、Li₂SiO₃、Li₃PO₄等锂化合物。

3.如权利要求1所述的锂硅碳复合负极锂电池结构，其特征在于：所述负极修饰层包括LiX(X＝Cl、F、Br、I等)、Li₃N、Li₃P、Li₂A(A＝O、S、Se等)、反钙钛矿型Li₃OX(X＝Cl、F、Br、I等)、Li₂CO₃等锂化合物。

4.如权利要求1所述的锂硅碳复合负极锂电池结构，其特征在于：所述正极修饰层和负极修饰层的厚度为10-200nm。

5.一种锂硅碳复合负极锂电池结构的制备方法，其特征在于：制备方法包括物理气相沉积法、化学气相沉积法和3D打印方法中的任一种。

6.如权利要求5所述的锂硅碳复合负极锂电池结构的制备方法，其特征在于：制备方法具体为物理气相沉积法，具体步骤如下：

正极结构的制备；

在正极结构上形成正极修饰层；

在正极修饰层上形成固态电解质层；

在固态电解质层之上形成负极修饰层；

在负极修饰层之上形成负极薄膜层；

在负极薄膜层之上形成负极集流体得到电池结构。

7.如权利要求6所述的锂硅碳复合负极锂电池结构的制备方法，其特征在于：在正极结构上形成正极修饰层的方法具体为磁控溅射法，磁控溅射法为物理气相沉积法中的一种，具体步骤如下：

提供一正极结构作为底衬；

正极修饰层靶材的安装；

背底真空气压抽到低于5.0×10^-4Pa；

加热底衬温度：100-400℃。

调节气压为0.5-2.0Pa，氩气:氧气比例为8:2-10:0，溅射功率为：70-120W，溅射时间为：10-200min，获得正极修饰层。

8.如权利要求6所述的锂硅碳复合负极锂电池结构的制备方法，其特征在于：在固态电解质层之上形成负极修饰层的方法具体为磁控溅射法，磁控溅射法为物理气相沉积法中的一种，具体步骤如下：

提供一形成有固态电解质层的正极修饰层作为底衬；

负极修饰层靶材的安装；

背底真空气压抽到低于5.0×10^-4Pa；

加热底衬温度：25-300℃。

调节气压为0.5-1.5Pa，溅射功率为：60-100W，溅射时间为：10-200min。