[发明专利]一种锂离子电池硅基合金薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池硅基合金薄膜的制备方法，属于锂离子电池技术领域。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：在真空和惰性气体条件下，开启硅靶材和金属靶材，对挡板进行预溅射；预溅射结束后，对基片进行溅射，得到锂离子电池硅基合金薄膜。本发明采用预溅射，能够避免将靶材表面可能存在的部分氧化物或污染物溅射到基片上，保证了硅基合金对基片的结合力及电化学性能；金属靶材和硅靶材同时溅射沉积到基片上，保证了硅基合金薄膜的均匀性，能够缓解硅的体积效应。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池硅基合金薄膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其重量轻、体积小、比能量和安全性高等优点，被广泛应用于储能、航天、交通动力、3C等领域，其中能量密度是锂离子电池应用的重要考量因素，高能量密度是提高锂离子电池续航能力的重要方式之一。

硅基材料是广泛用于锂离子二次电池的负极材料，包括硅碳复合材料、氧化亚硅复合材料以及硅基合金材料，硅基材料因在脱嵌锂过程中巨大的体积效应限制了其在锂离子电池中的应用，给硅基材料在实际生产中的应用带来了不便，因此如何解决硅基材料的体积效应是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锂离子电池硅基合金薄膜及其制备方法，采用本发明的方法得到的硅基合金薄膜体积效应小，扩大了硅基合金薄膜材料的应用范围。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种锂离子电池硅基合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：

在真空和惰性气体条件下，开启硅靶材和金属靶材，对挡板进行预溅射；预溅射结束后，对基片进行溅射，得到锂离子电池硅基合金薄膜。

优选地，所述金属靶材的材质包括铝、铜、镍或锌。

优选地，所述基片包括铜箔、铝箔、泡沫铜或泡沫镍。

优选地，预溅射时，所述硅靶材的溅射功率为50～1000W，所述金属靶材的溅射功率为20～150W。

优选地，所述预溅射的时间为1～30min。

优选地，溅射时，所述硅靶材的溅射功率为1000～3000W，所述金属靶材的溅射功率为100～1000W。

优选地，所述溅射的时间为60～200min。

优选地，所述预溅射和溅射的偏电压独立地为50～600V。

优选地，所述预溅射和溅射的温度为80～200℃。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的锂离子电池硅基合金薄膜。

本发明提供了一种锂离子电池硅基合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：在真空和惰性气体条件下，开启硅靶材和金属靶材，对挡板进行预溅射；预溅射结束后，对基片进行溅射，得到锂离子电池硅基合金薄膜材料。本发明对挡板进行预溅射，能够避免将靶材表面可能存在的部分氧化物或污染物溅射到基片上，保证了硅基合金薄膜对基片的结合力及电化学性能；金属靶材和硅靶材同时溅射沉积到基片上，两种粒子之间会产生空隙，能够缓解硅的体积效应。从实施例可以看出：本发明提供的硅基合金薄膜的满电反弹率为50.9～83.0％，100周循环反弹率为12.0～26.4％，说明本发明提供的硅基合金薄膜具有优异的稳定性和循环稳定性。

进一步地，多孔或粗糙的基片，增强了基片与沉积粒子间的结合力，抑制合金膜的部分膨胀效应；除此以外，通过控制硅靶材和金属靶材的功率不同，使硅粒子和金属粒子以不同的速度沉积到基片上，保证了硅粒子和金属粒子均匀地沉积在基片上，确保了硅粒子和金属粒子的沉积效率，提高了硅基合金薄膜的性能。

附图说明