本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池負(fù)極及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)：

高性能電極的開(kāi)發(fā)是鋰離子電池性能提升的關(guān)鍵，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。負(fù)極材料在鋰電池的性能中起關(guān)鍵作用，特別是在容量和壽命方面。硅、鍺、錫、過(guò)渡金屬氧化物、金屬氮化物等新型負(fù)極材料都表現(xiàn)出較高的負(fù)極容量和良好的電化學(xué)性能。但是這些材料普遍存在穩(wěn)定性不佳的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。而在實(shí)際電池應(yīng)用中，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電極表面的SEI膜會(huì)因?yàn)椴粩嗟嘏蛎?、收縮而被破壞，并不斷暴露出新的電極活性物質(zhì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，生成新的SEI層，從而導(dǎo)致電極的電化學(xué)性能衰退。因此，減少和消除負(fù)極材料表面不必要的界面反應(yīng)是提高新型負(fù)極材料性能的關(guān)鍵。

目前，普遍的做法是在這些新型負(fù)極材料表面包裹一層幾納米至幾十納米厚的碳層或?qū)⒇?fù)極材料和石墨烯材料進(jìn)行復(fù)合。然而這些材料在充放電循環(huán)過(guò)程中仍無(wú)法保持非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，對(duì)提高負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性的幫助有限，因?yàn)樯鲜鎏紝右苑蔷己蛃p2相為主，幾乎不含金剛石相，其力學(xué)性能差，化學(xué)穩(wěn)定性也不高，總是顯示出低的電導(dǎo)率，大量的懸掛鍵還會(huì)引起與電解液之間的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)。因此具有更高物理和化學(xué)穩(wěn)定性，可以形成穩(wěn)定SEI層的負(fù)極材料保護(hù)層有待開(kāi)發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明第一方面提供了一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極，其在負(fù)極活性材料層表面沉積有類(lèi)金剛石薄膜層，由于類(lèi)金剛石薄膜層具有優(yōu)異的電化學(xué)惰性和導(dǎo)電性、高的力學(xué)強(qiáng)度，因而避免了負(fù)極活性材料表面不穩(wěn)定SEI層的出現(xiàn)，大幅提高了電極的循環(huán)穩(wěn)定性。

具體地，第一方面，本發(fā)明提供了一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極，包括導(dǎo)電集流體、設(shè)置在所述導(dǎo)電集流體上的負(fù)極活性材料層、以及沉積在所述負(fù)極活性材料層表面的類(lèi)金剛石薄膜層，所述類(lèi)金剛石薄膜層中包含摻雜元素，所述摻雜元素包括Si、B、N、P、Al、Be、Mg、Ti、Cr、W、Fe、Zr、Pt、Mo、Co、Ni和Sb中的一種或多種。

類(lèi)金剛石薄膜層具有高的力學(xué)強(qiáng)度和優(yōu)異的電化學(xué)惰性，可以保持電極整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效防止電極材料在充放電過(guò)程中內(nèi)部巨大的體積變化造成的電極整體體積的變化。同時(shí)該類(lèi)金剛石薄膜層具有高的電子、粒子傳輸效率，不會(huì)影響電極的性能。類(lèi)金剛石薄膜層還可能起到防止鋰枝晶刺穿隔膜、提高電池內(nèi)部熱擴(kuò)散等作用。而向類(lèi)金剛石薄膜層進(jìn)行原位摻雜，可使得類(lèi)金剛石薄膜層具有較小的界面電阻和較高的電導(dǎo)率，更有利于電子的傳輸。

所述類(lèi)金剛石薄膜層中的sp3雜化的碳原子含量越高，膜層力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性都更高，但是導(dǎo)電性能受一定影響，sp2相即石墨相可以提高導(dǎo)電性，但是影響類(lèi)金剛石薄膜層的保護(hù)性能，因此為了獲得性能良好的類(lèi)金剛石薄膜層，可以對(duì)sp3和sp2的比例進(jìn)行調(diào)控。

本發(fā)明中，所述類(lèi)金剛石薄膜層可為四面體非晶碳(ta-C)膜、非晶碳(a-C)膜、四面體含氫非晶碳(ta-C:H)膜或含氫非晶碳(a-C:H)膜。非晶碳(a-C)膜是由sp3和sp2鍵碳原子相互混雜的三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，四面體非晶碳(ta-C)膜是由超過(guò)80％的sp3鍵碳原子為骨架構(gòu)成。

可選地，所述類(lèi)金剛石薄膜層的厚度為10nm-1μm。進(jìn)一步可選地，所述類(lèi)金剛石薄膜層的厚度為50nm-800nm，100nm-500nm。適合的膜層厚度不但可以允許鋰離子的通過(guò)和擴(kuò)散，保持較高的離子傳輸效率，同時(shí)還能有效防止不穩(wěn)定SEI層的形成，提高電極循環(huán)穩(wěn)定性。

所述類(lèi)金剛石薄膜層中，摻雜元素的加入可以提高類(lèi)金剛石薄膜層的導(dǎo)電性，使薄膜實(shí)現(xiàn)半金屬導(dǎo)電甚至金屬導(dǎo)電。具體摻雜量根據(jù)不同的摻雜元素而定。以硼元素為例，所述類(lèi)金剛石薄膜層中，硼元素的含量為10¹⁹-10²¹原子/cm³。

可選地，所述類(lèi)金剛石薄膜層可采用電子回旋共振輔助微波等離子體化學(xué)氣相沉積(ECR-MWPCVD)、熱絲化學(xué)氣相沉積(HFCVD)、磁控濺射、離子束輔助沉積、脈沖激光沉積或真空陰極電弧沉積的方式制備在所述負(fù)極活性材料層上。

所述負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料可以是硅基材料(如硅納米線、硅納米管和硅粉等)、石墨、鍺、錫、過(guò)渡金屬氧化物(如Co、Fe、Mo、Ni、V、Ti、Zn等金屬的二元氧化物和三元氧化物)和金屬氮化物中的一種或多種。所述負(fù)極活性材料層還可包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，導(dǎo)電劑為炭黑、乙炔黑、人造石墨、天然石墨等，粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚酰亞胺等，所述負(fù)極活性材料層厚度約為0.5-200mm。

所述導(dǎo)電集流體為金屬箔，如金屬銅箔或鋁箔，厚度為10-100mm。

本發(fā)明第一方面提供的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極，通過(guò)在負(fù)極活性材料層表面沉積含有摻雜元素的類(lèi)金剛石薄膜層，該類(lèi)金剛石薄膜層具有優(yōu)異的電化學(xué)惰性和導(dǎo)電性、高的力學(xué)強(qiáng)度，避免了負(fù)極活性材料和電解液的直接接觸，減少了負(fù)極活性材料與電解液的副反應(yīng)，有效阻止了不穩(wěn)定SEI層的形成，大幅提高了電極的循環(huán)穩(wěn)定性。

第二方面，本發(fā)明提供了一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括以下步驟：

提供導(dǎo)電集流體；

在所述導(dǎo)電集流體上涂覆制備負(fù)極活性材料層；

在所述負(fù)極活性材料層上沉積制備類(lèi)金剛石薄膜層，得到含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極；所述類(lèi)金剛石薄膜層中包含摻雜元素，所述摻雜元素包括Si、B、N、P、Al、Be、Mg、Ti、Cr、W、Fe、Zr、Pt、Mo、Co、Ni和Sb中的一種或多種。

所述在負(fù)極活性材料層上沉積制備類(lèi)金剛石薄膜層的方式包括電子回旋共振輔助微波等離子體化學(xué)氣相沉積(ECR-MWPCVD)、熱絲化學(xué)氣相沉積(HFCVD)、磁控濺射、離子束輔助沉積、脈沖激光沉積和真空陰極電弧沉積中的一種。

具體地,采用ECR-MPCVD方式沉積制備硼摻雜類(lèi)金剛石薄膜層的具體操作可以為：沉積過(guò)程中通入甲烷作為碳源，三甲基硼烷(TMB)作為摻雜氣體，B/C的摻雜比例為1000-10000ppm，微波功率為100-1000W，微波等離子體頻率為2.45GHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為875高斯，沉積腔體的本底真空為～10^-7Torr，襯底溫度保持25℃，沉積時(shí)間1-10小時(shí)，沉積厚度10nm-1μm。

采用ECR-MPCVD方式沉積制備氮摻雜類(lèi)金剛石薄膜層的具體操作可以為：沉積過(guò)程中通入甲烷作為碳源，氮?dú)庾鳛閾诫s氣體，N₂/CH₄/H₂混合氣中N₂的比例為10％-50％，CH₄的比例為2％-5％，微波功率為100-1000W，微波等離子體頻率為2.45GHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為875高斯，沉積腔體的本底真空為～10^-7Torr，襯底溫度保持25℃，沉積時(shí)間1-10小時(shí)，沉積厚度10nm-1μm。

采用直流磁控濺射方式沉積制備硼摻雜的類(lèi)金剛石薄膜層的具體操作可以為：沉積過(guò)程中向真空室中通入氬氣并開(kāi)啟復(fù)合靶，復(fù)合靶為碳靶中鑲嵌有硼顆粒，硼顆粒由純度>95％的非晶硼粉末制成。通過(guò)調(diào)節(jié)硼顆粒占碳靶面積的比例來(lái)控制類(lèi)金剛石中摻雜硼的含量。調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)使真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.5-1.0Pa,靶功率為1-5KW，基底偏壓50-200V，沉積時(shí)間為30-300min，沉積厚度10nm-1μm。

采用離子束輔助沉積方式沉積制備硼摻雜類(lèi)金剛石薄膜層的具體操作可以為：沉積過(guò)程中向真空室中通入乙炔，濺射靶為硼靶，真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.5-1.0Pa，離子源電壓為50-100V，基底偏壓50-200V，沉積時(shí)間為30-300min，沉積厚度10nm-1μm。

本發(fā)明采用上述方法進(jìn)行類(lèi)金剛石薄膜層的制備，不會(huì)對(duì)負(fù)極活性材料層結(jié)構(gòu)和成分造成破壞，低溫沉積、更加均勻，容易獲得薄層、連續(xù)致密的類(lèi)金剛石薄膜。

本發(fā)明第二方面提供的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，利于規(guī)?；a(chǎn)。

第三方面，本發(fā)明還供了一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜，所述負(fù)極為本發(fā)明第一方面提供的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極。

本發(fā)明第三方面提供的鋰離子電池，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面的說(shuō)明書(shū)中部分闡明，一部分根據(jù)說(shuō)明書(shū)是顯而易見(jiàn)的，或者可以通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施而獲知。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的類(lèi)金剛石薄膜層的拉曼光譜圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋰離子電池的鋰離子和電子傳輸示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋰離子電池與對(duì)比例1的鋰離子電池的循環(huán)性能測(cè)試對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下所述是本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明實(shí)施例原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍。

下面分多個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。其中，本發(fā)明實(shí)施例不限定于以下的具體實(shí)施例。在不變主權(quán)利的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行變更實(shí)施。

實(shí)施例1

一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括以下步驟：

(1)取一片單晶硅片，電阻率低于5mΩ﹒cm，在聚四氟乙烯容器中加入硝酸銀與氫氟酸的混合水溶液(其中，硝酸銀濃度為0.005M與氫氟酸濃度為4.8M)，將硅片浸入該溶液中1分鐘，然后將硅片取出放置在氫氟酸和雙氧水的混合溶液(氫氟酸濃度為4.8M和雙氧水濃度為0.3M)中保持30分鐘，取出后硅片用水沖洗，并浸泡在用水稀釋的硝酸溶液中(1:1v/v)去除銀催化劑，隨后60℃烘干。將硅納米線與單晶硅片基底分離，作為負(fù)極活性材料。

(2)按硅納米線：乙炔黑：羧甲基纖維素(CMC)質(zhì)量比為8:1:1的比例，將三者均勻分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在研缽中均勻混合制成分散均勻的漿料，將所得漿料均勻涂覆在潔凈的金屬銅箔上，然后放在80℃的真空干燥箱中干燥24小時(shí)，之后取出涂布好的銅箔經(jīng)錕壓機(jī)錕壓以后，用12mm的壓片機(jī)壓成圓片，得到具有負(fù)極活性材料層的銅箔；

(3)采用ECR-MPCVD方式在所述負(fù)極活性材料層的表面沉積制備硼摻雜p型導(dǎo)電的類(lèi)金剛石薄膜層，沉積過(guò)程中通入甲烷作為碳源，三甲基硼烷(TMB)作為摻雜氣體，B/C的摻雜比例為1000-10000ppm，微波功率為100-1000W，微波等離子體頻率為2.45GHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為875高斯，沉積腔體的本底真空為～10^-7Torr，襯底溫度保持25℃，沉積時(shí)間1-10小時(shí)，沉積厚度10nm-1μm，沉積得到ta-C類(lèi)金剛石薄膜層，即制備得到含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，10為導(dǎo)電集流體，20為負(fù)極活性材料層，30為類(lèi)金剛石薄膜層。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的類(lèi)金剛石薄膜層的拉曼光譜圖。從圖2可以看出，類(lèi)金剛石薄膜的拉曼光譜顯示出一個(gè)在1200-1800cm^-1范圍內(nèi)的不對(duì)稱的寬峰，其中心位置在1500-1570cm^-1左右，沒(méi)有明顯的硼摻雜引起的拉曼峰。

鋰離子電池的制備

將本實(shí)施例制備得到的具有類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極作為負(fù)極，以金屬鋰片作為對(duì)電極，以LiPF₆濃度為1.0M，碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸甲乙酯(EC/DMC/EMC)體積比為1:1:1v/v/v的混合溶液為電解液，使用微孔聚丙烯膜作為隔膜，在充滿氬氣的手套箱中組裝成電池。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鋰離子電池的鋰離子和電子傳輸示意圖。

對(duì)比例

將本發(fā)明實(shí)施例1步驟(2)制備得到的具有負(fù)極活性材料層的銅箔作為負(fù)極，以金屬鋰片作為對(duì)電極，以LiPF₆濃度為1.0M，碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯/碳酸甲乙酯(EC/DMC/EMC)體積比為1:1:1v/v/v的混合溶液為電解液，使用微孔聚丙烯膜作為隔膜，在充滿氬氣的手套箱中組裝成電池。

采用ECR-MPCVD方式在所述負(fù)極活性材料層的表面沉積制備硼摻雜p型導(dǎo)電的類(lèi)金剛石薄膜層，沉積過(guò)程中通入甲烷作為碳源，三甲基硼烷(TMB)作為摻雜氣體，B/C的摻雜比例為1000-10000ppm，微波功率為100-1000W，微波等離子體頻率為2.45GHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為875高斯，沉積腔體的本底真空為～10^-7Torr，襯底溫度保持25℃，沉積時(shí)間1-10小時(shí)，沉積厚度10nm-1μm，沉積得到ta-C類(lèi)金剛石薄膜層，即制備得到鋰離子電池負(fù)極。

將實(shí)施例1和對(duì)比例組裝成的電池靜置數(shù)小時(shí)后，采用藍(lán)電電池測(cè)試儀對(duì)電池進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，電流密度為100mAg^-1，電壓范圍是0.01-3.1V。測(cè)試結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，本發(fā)明實(shí)施例沉積了類(lèi)金剛石薄膜層的硅納米線負(fù)極首次放電容量和充電容量分別為4361.3mAg^-1和3084.9mAg^-1，對(duì)應(yīng)的首次充放電庫(kù)侖效率是70.73％。在50圈循環(huán)以后，放電容量保持在2599.3mA h g^-1，相對(duì)第一個(gè)循環(huán)容量保持率為60％。而在對(duì)比例中硅納米線負(fù)極的首次充電容量為1594.6mA h g-1，首次充電容量為1343.8mA h g^-1，首次的庫(kù)倫效率為84.27％。顯示出較高的首次庫(kù)侖效率，可見(jiàn)類(lèi)金剛石薄膜層的加入需要形成額外的SEI層，對(duì)首次庫(kù)侖效率有一定影響。然而，對(duì)比例未設(shè)置類(lèi)金剛石薄膜層的負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性能極差，25個(gè)循環(huán)后放電容量?jī)H636.8mA h g^-1，50個(gè)循環(huán)后放電容量?jī)H180.5mA h g^-1，相對(duì)第一個(gè)循環(huán)容量保持率僅11％。

實(shí)施例2

一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括以下步驟：

(1)按硅粉：乙炔黑：羧甲基纖維素(CMC)質(zhì)量比為8:1:1的比例，將三者均勻分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在研缽中均勻混合制成分散均勻的漿料，將所得漿料均勻涂覆在潔凈的金屬銅箔上，然后放在80℃的真空干燥箱中干燥24小時(shí)，之后取出涂布好的銅箔經(jīng)錕壓機(jī)錕壓以后，用12mm的壓片機(jī)壓成圓片，得到具有負(fù)極活性材料層的銅箔；

(2)采用ECR-MPCVD方式在所述負(fù)極活性材料層的表面沉積制備氮摻雜的n型導(dǎo)電的類(lèi)金剛石薄膜層，沉積過(guò)程中通入甲烷作為碳源，氮?dú)庾鳛閾诫s氣體，N₂/CH₄/H₂混合氣中N₂的比例為10％-50％，CH₄的比例為2％-5％，微波功率為100-1000W，微波等離子體頻率為2.45GHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為875高斯，沉積腔體的本底真空為～10^-7Torr，襯底溫度保持25℃，沉積時(shí)間1-10小時(shí)，沉積厚度10nm-1μm，沉積得到ta-C或a-C類(lèi)金剛石薄膜，即制備得到含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極。其中，沉積溫度越高，sp3含量越高，控制甲烷比例較低，摻雜元素較少會(huì)提高sp3含量，得到ta-C膜。

實(shí)施例3

一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括以下步驟：

(1)按錫基負(fù)極材料：乙炔黑：羧甲基纖維素(CMC)質(zhì)量比為8:1:1的比例，將三者均勻分散在NMP中，并在研缽中均勻混合制成分散均勻的漿料，將所得漿料均勻涂覆在潔凈的金屬銅箔上，然后放在80℃的真空干燥箱中干燥24小時(shí)，之后取出涂布好的銅箔經(jīng)錕壓機(jī)錕壓以后，用12mm的壓片機(jī)壓成圓片，得到具有負(fù)極活性材料層的銅箔；

(2)采用直流磁控濺射在所述負(fù)極活性材料層的表面沉積制備硼摻雜的類(lèi)金剛石薄膜層，沉積過(guò)程為：向真空室中通入氬氣并開(kāi)啟復(fù)合靶，復(fù)合靶為碳靶中鑲嵌有硼顆粒，硼顆粒由純度>95％的非晶硼粉末制成。通過(guò)調(diào)節(jié)硼顆粒占碳靶面積的比例來(lái)控制類(lèi)金剛石中摻雜硼的含量。調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)使真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.5-1.0Pa,靶功率為1-5KW，基底偏壓50-200V，沉積時(shí)間為30-300min，沉積厚度10nm-1μm，沉積得到氮摻雜ta-C類(lèi)金剛石薄膜，即制備得到含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極。

實(shí)施例4

一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括以下步驟：

(1)按鍺基負(fù)極材料：乙炔黑：羧甲基纖維素(CMC)質(zhì)量比為8:1:1的比例，將三者均勻分散在NMP中，并在研缽中均勻混合制成分散均勻的漿料，將所得漿料均勻涂覆在潔凈的金屬銅箔上，然后放在80℃的真空干燥箱中干燥24小時(shí)，之后取出涂布好的銅箔經(jīng)錕壓機(jī)錕壓以后，用12mm的壓片機(jī)壓成圓片，得到具有負(fù)極活性材料層的銅箔；

(2)采用離子束輔助沉積方法在所述負(fù)極活性材料層的表面沉積制備硼摻雜類(lèi)金剛石薄膜層。沉積過(guò)程為：向真空室中通入乙炔，濺射靶為硼靶，真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.5-1.0Pa，離子源電壓為50-100V，基底偏壓50-200V，沉積時(shí)間為30-300min，沉積厚度10nm-1μm，沉積得到硼摻雜ta-C類(lèi)金剛石薄膜，即制備得到含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極。

實(shí)施例5

一種含類(lèi)金剛石薄膜層的鋰離子電池負(fù)極的制備方法，包括以下步驟：

(1)按硅粉：乙炔黑：羧甲基纖維素(CMC)質(zhì)量比為8:1:1的比例，將三者均勻分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在研缽中均勻混合制成分散均勻的漿料，將所得漿料均勻涂覆在潔凈的金屬銅箔上，然后放在80℃的真空干燥箱中干燥24小時(shí)，之后取出涂布好的銅箔經(jīng)錕壓機(jī)錕壓以后，用12mm的壓片機(jī)壓成圓片，得到具有負(fù)極活性材料層的銅箔；

(2)采用ECR-MPCVD方式在所述負(fù)極活性材料層的表面沉積制備磷摻雜的n型導(dǎo)電的類(lèi)金剛石薄膜層，沉積過(guò)程中通入甲烷作為碳源，磷烷氣體作為摻雜氣體，PH₃/CH₄/H₂/Ar混合氣中PH₃的比例為0.005％-0.5％，CH₄的比例為1％-5％，H₂的比例為1％-5％，其余為Ar氣，微波功率為100-1000W，微波等離子體頻率為2.45GHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度為875高斯，沉積腔體的本底真空為～10^-7Torr，襯底溫度保持200℃，沉積時(shí)間10min-1小時(shí)，沉積厚度10nm-1μm，沉積得到ta-C類(lèi)金剛石薄膜，即制備得到鋰離子電池負(fù)極。

需要說(shuō)明的是，根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和和闡述，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些等同修改和變更也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。