[发明专利]一种SnS2

说明书

本发明属于薄膜材料技术领域，具体公开了一种SnS₂薄膜锂电池负极，包括集流体，复合在集流体表面的金属缓冲层，以及复合在金属缓冲层上的活性物质层；所述的金属缓冲层的材料为晶格常数在3.6‑4.7之间具有导电性的金属；所述的活性物质层的材料为暴露(0，0，1)晶面的SnS₂。本发明还公开了所述的SnS₂薄膜锂电池负极的制备方法，预先在集流体上溅射金属缓冲层，随后再以Sn在H₂S下反应溅射，在金属缓冲层表面一步成型得到所述结构的活性物质层。本发明还公开了所述的负极的应用。将该薄膜与锂片组装成扣式电池，证明该材料表现出优良的电化学性能，能有效降低电极极化，提高电池的能量密度和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种SnS₂薄膜锂离子电池电极的制备方法，属于锂离子电池领域。

背景技术

能源是发展国民经济和提高人民生活水平的生要物质基础，也是直接影响经济发展的一个重要因素。进入21世纪以来，传统的能源利用方式所带来的资源短缺、环境污染、温室效应等问题日益突出，改善能源结构，开发高效、清洁的新型能源已成为全球共识。锂离子电池由于其安全、环保、高比能量和良好的电化学性能等优越的性能受到了人们的青睐。为满足传统微型电子器件的能源小型化与新兴复合储能体系一体化的要求，锂离子电池进一步发展为超薄、可弯曲、具有高能量密度的薄膜锂离子电池。

金属锂薄膜可用作薄膜锂离子电池的负极，但是锂的熔点低，对空气敏感，极易被氧化，而且锂负极会出现锂枝晶长大，形成“死锂”或造成电池内部短路等，这些缺陷限制了锂薄膜负极的应用。目前商业使用的碳素负极材料则存在能量密度低和不易薄膜化等缺点，也难以满足薄膜锂离子微电池高能量密度的要求。

目前商用化的Si基负极虽然具有极高的容量，但是贵金属的加入提高了相关成本，这也极大的限制了该类催化剂的大规模生产，因此人们将目光转移到了金属材料催化剂上。Sn基负极材料备受关注的主要原因是Sn具有很高的储锂容量。目前，薄膜电极所使用的纯Sn材料在嵌锂过程中的体积变化很大，体积膨胀效应严重，因此为了克服纯Sn薄膜负极循环性能差的问题，研究者转向了Sn-M体系金属间化合物或复合物薄膜的制备和研究。WeixiangChen(Journal ofPower Sources，2012，201：259-266)使用石墨烯水热复合了SnS₂，该复合材料具有较高的容量和良好的循环稳定性。但是，此种制备方法不适宜控制制备材料厚度，无法有效制备薄膜电极。Gabriel M.Veith(Journal of Power Sources，2014，267：329-336)采用磁控溅射的方法制备了SnSb薄膜电极，这种电极展现了较为良好的电化学性能，但是该种直接溅射活性物质材料制备薄膜电极的方法较难控制所制备材料的结构与特定功能，抑制了材料活性的发挥。

综上所述，本领域急需开发一种简单高效可以制备特定形貌Sn基薄膜电极的制备方法，具备高能量密度与优良循环性能的薄膜电极制备一直是本领域的热门研究课题。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明第一目的在于，提供一种SnS₂薄膜锂电池负极(本发明也称为薄膜锂电池负极，或简称为负极)，旨在提供一种电学性能优异的膜负极。

本发明第二目的在于，提供了所述的SnS₂薄膜锂电池负极的制备方法，旨在提供一种可良好控制活性层晶形结构和形貌的制备方法。

本发明第三目的在于，提供所述的SnS₂薄膜锂电池负极在薄膜锂离子电池中的应用。

一种SnS₂薄膜锂电池负极，包括集流体，复合在集流体上的金属缓冲层，以及复合在金属缓冲层表面的活性物质层；

所述的金属缓冲层的材料为晶格常数在3.6-4.7之间具有导电性的金属；