[发明专利]硅负极和包括该负极的锂离子二次电池及它们的制备方法

权利要求书

1、一种锂离子二次电池的硅负极，所述硅负极包括导电基体和负载于该导电基体表面的材料层，其特征在于，所述材料层由一个碳材料层和一个硅层组成，所述碳材料层附着在导电基体上，所述硅层附着在碳材料层上。

2、根据权利要求1所述的硅负极，其中，所述硅层的厚度为1-5微米，所述碳材料层的厚度为50-100微米。

3、根据权利要求1或2所述的硅负极，其中，所述硅层为单质硅，硅层的厚度为1-3微米。

4、根据权利要求1或2所述的硅负极，其中，所述碳材料层为碳材料与粘合剂的混合物，所述碳材料选自天然石墨、人造石墨、石油焦炭、以及碳纤维或碳纤维与有机聚合物的烧结材料中的一种或几种；所述有机聚合物选自热固化的酚醛树脂、石油焦、聚环氧乙烷、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的一种或几种；所述粘合剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶和纤维素基聚合物中的一种或几种；所述粘合剂和碳材料的重量比为1:0.5-200；所述碳材料层的厚度为60-80微米。

5、权利要求1所述硅负极的制备方法，所述硅负极包括导电基体和负载于该导电基体表面的材料层，其特征在于，所述材料层由一个碳材料层和一个硅层组成，该方法包括先将碳材料层附着在导电基体上，然后在碳材料层上附着硅层。

6、根据权利要求5所述的方法，其中，在碳材料层上附着硅层的方法为磁控溅射离子镀的方法，所述磁控溅射离子镀的方法包括，在磁控溅射硅的条件下，在磁控靶上施加电源，使磁控靶的靶材物质硅溅射并沉积在碳材料层上；磁控溅射硅的条件使硅层的厚度为1-5微米。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述磁控溅射硅的条件包括绝对压力为0.1-1.0帕，溅射时间为10-50分钟。

8、根据权利要求5所述的方法，其中，在碳材料层上附着硅层的方法为蒸发镀的方法，所述蒸发镀的方法包括在蒸发镀硅的条件下，在电子枪上施加电源，在加速电压和偏转磁场的作用下使电子枪中产生的电子束加热蒸发材料硅使硅气化蒸发并沉积在碳材料层上；所述蒸发镀硅的条件使硅层的厚度为1-5微米。

9、根据权利要求8所述的方法，其中，所述蒸发镀的条件包括绝对压力为5×10^-3-1×10^-2帕，蒸发镀时间为15-75分钟；所述施加在电子枪上的电源使电子枪的加速电压为7-8千伏，电子束的电流为100-300毫安。

10、一种锂离子二次电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、硅负极及隔膜，其特征在于，所述硅负极为权利要求1或2所述的硅负极。

11、权利要求10所述锂离子二次电池的制备方法，该方法包括将正极、硅负极和隔膜制备成一个极芯，将得到的极芯和电解液密封在电池壳中，其特征在于，所述硅负极采用权利要求5-9中任意一项所述的方法制得。