[发明专利]用于二次电池的硅碳复合负极材料及制备方法

权利要求书

1.一种用于二次电池的硅碳复合负极材料，其特征在于：所述的硅碳复合负极材料为氮、氟掺杂的非晶形石墨和P掺杂硅的复合结构，所述的复合结构从下至上依次为泡沫镍、P型掺杂硅、非晶形石墨、P型掺杂硅、氮氟同时掺杂的非晶形石墨。

2.根据权利要求1所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料，其特征在于通过如下制备方法得到：

(1)取清洗后的泡沫镍于真空设备中，使用Ar和H₂等离子体刻蚀泡沫镍表面；

(2)以磁控溅射方法溅射P掺杂的硅至泡沫镍上；

(3)接着以等离子体增强化学气相沉积法PECVD制备非晶形石墨，将石墨沉积在P掺杂的硅上；

(4)步骤(2)和(3)交替进行，得到P型掺杂硅-非晶形石墨-P型掺杂硅-非晶形石墨的多层结构；

(5)再将氮源和氟源气体以电感耦合等离子体ICP方法掺杂入最上层的非晶形石墨中，即得硅碳复合负极材料。

3.一种用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)取清洗后的泡沫镍于真空设备中，使用Ar和H₂等离子体刻蚀泡沫镍表面；

(2)以磁控溅射方法溅射P掺杂的硅至泡沫镍上；

(3)接着以等离子体增强化学气相沉积法PECVD制备非晶形石墨，将石墨沉积在P掺杂的硅上；

(4)步骤(2)和(3)交替进行，得到P型掺杂硅-非晶形石墨-P型掺杂硅-非晶形石墨的多层结构；

(5)再将氮源和氟源气体以电感耦合等离子体ICP方法掺杂入最上层的非晶形石墨中，即得硅碳复合负极材料；所述的复合结构从下至上依次为泡沫镍、P型掺杂硅、非晶形石墨、P型掺杂硅、氮氟同时掺杂的非晶形石墨。

4.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)使用厚度0.8mm，孔洞0.2mm，孔隙率93％-98％，PPI为110的泡沫镍。

5.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：磁控溅射的方式为射频式磁控溅射，电源输出功率为300W，溅射的靶材距离样品台10-15cm，通入的氩气流量为30-50sccm，腔体内的真空度为2.0-15Pa。

6.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：磁控溅射的靶材为P掺杂的硅靶。

7.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)清洗泡沫镍具体为：首先丙酮超声清洗15min,其次用去离子水超声清洗15min，接着用稀盐酸超声清洗15min，再用去离子水清洗3次，每次15min，然后用乙醇超声清洗15min,最后在真空烘箱里面450C烘干2h。

8.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)制备非晶形石墨的碳源为甲烷，通入的甲烷和氢气流量分别为10-20sccm和10-20sccm；并且/或者步骤(5)中氟源和氮源分别为四氟化碳气体和氮气，通入的四氟化碳气体和氮气的流量分别为10-20sccm和10-20sccm。

9.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述的二次电池为锂离子电池。

10.根据权利要求3所述的用于二次电池的硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)磁控溅射时通入的氩气流量范围为30-50sccm；磁控溅射的时长为1h。