[发明专利]用于锂离子二次电池的负极、其制备方法及锂离子二次电池

权利要求书

1.一种用于锂离子二次电池的负极，其包括集流体、在所述集流体的表面上形成的中间层、以及在所述中间层上形成的活性材料层，

其中所述集流体包含能够与硅合金化的金属，

所述中间层包含SiO_x1，其中0.1≤x1＜2，

所述活性材料层包含含SiO_x2的活性材料，其中0.01≤x2≤1，并且

所述中间层和所述活性材料层满足1＜x1/x2≤10，

所述中间层防止所述能与硅合金化的金属扩散入所述活性材料层中。

2.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述活性材料层还包含氧、氮或钛。

3.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述能与硅合金化的金属是铜或镍。

4.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述能与硅合金化的金属扩散入所述中间层中形成混合层，并且所述混合层具有1μm或更小的厚度。

5.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述活性材料形成多个柱形颗粒。

6.根据权利要求5的用于锂离子二次电池的负极，其中所述柱形颗粒相对于所述集流体的表面的法线方向倾斜。

7.根据权利要求5的用于锂离子二次电池的负极，其中所述柱形颗粒包括多个子颗粒，并且所述子颗粒相对于所述集流体的表面的法线方向倾斜地层合和生长。

8.根据权利要求7的用于锂离子二次电池的负极，其中所述子颗粒在不同的方向上生长。

9.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述活性材料层具有0.1μm-100μm的厚度。

10.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述集流体具有1μm-50μm的厚度。

11.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中具有所述中间层的所述集流体的表面具有0.1μm-100μm的表面粗糙度Rz。

12.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中具有所述中间层的所述集流体的表面具有规则图案的凹凸。

13.根据权利要求4的用于锂离子二次电池的负极，其中所述混合层包含铜和选自铬、碳和氢中的至少一种元素X，并且所述元素X的含量为包含于所述混合层中的铜的10摩尔％或更少。

14.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中通过气相沉积已在所述活性材料层上提供锂，从而引起所述锂和所述活性材料的反应。

15.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述中间层具有0.1μm-10μm的厚度。

16.根据权利要求1的用于锂离子二次电池的负极，其中所述活性材料层和所述中间层的总厚度为1μm-50μm。

17.一种制备用于锂离子二次电池的负极的方法，其包括步骤：

在包含能够与硅合金化的金属的集流体上形成包含SiO_x1的中间层，其中0.1≤x1＜2，提供所述中间层来防止所述金属的扩散；和

在所述中间层上形成活性材料层，所述活性材料层包含含SiO_x2的活性材料，其中0.01≤x2≤1，

所述中间层和所述活性材料层满足1＜x1/x2≤10，

其中在形成所述中间层和所述活性材料层中至少之一的过程期间，所述集流体的温度为300℃-700℃，

通过气相沉积或者溅射形成所述中间层，以每秒10nm-700nm厚度的速度形成所述中间层。

18.根据权利要求17的制备用于锂离子二次电池的负极的方法，其还包括在所述活性材料层上沉积锂的步骤，

其中在沉积所述锂的过程期间，所述集流体具有300℃-700℃的温度。

19.根据权利要求17的制备用于锂离子二次电池的负极的方法，其还包括同时加热所述集流体、所述中间层和所述活性材料层的步骤，

其中所述加热在300℃-700℃的温度进行。

20.根据权利要求17的制备用于锂离子二次电池的负极的方法，其中以每秒100nm-600nm厚度的速度形成所述中间层。

21.锂离子二次电池，其包含正极、如权利要求1所述的负极、插在所述正极和所述负极之间的隔膜和电解质。