[发明专利]一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法

权利要求书

1.一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，具体制备流程如下：

（1）将厚度为80-120微米的片状铜箔作浸没于丙酮溶液中，超声清洗去除表面油渍5-20分钟，将表面除油的片状铜箔放入醋酸溶液中，控制醋酸溶液的温度为40-70℃，经过醋酸表面腐蚀表面氧化层，得到纯铜箔；

（2）将纯铜箔进行单面开槽、清洗、吹干预处理得到凸起阵列的铜箔；

（3）采用PECVD技术，在铜箔上进行碳沉积，再经过水洗清理表面无定形碳浮尘，再采用干燥氮气吹干，得到覆盖碳层的铜箔；其中，沉积的碳层由底层向外层依次为金刚石层、石墨层、无定形碳层；

（4）将金刚石掩模板覆盖在所述铜箔凸起碳层表面，进行二次蒸发镀膜后，镀层表面经过湿环境高温处理，在铜箔碳层未遮挡区域形成金属/金属氧化物阵列层；其中，蒸发镀膜材料为铜、镍、银、锡中的至少一种；

（5）在步骤（4）制备的金属/金属氧化物层表面，进行PECVD碳沉积，至膜材表面形成平整均匀碳膜后，将掩模板取出，用氢等离子体进行刻蚀，去除表面附着力弱的无定形碳和非晶石墨，得到结构均匀致密的多层金属/碳负极。

2.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述超声功率为30-50kW，所述醋酸清洗的pH值为3-5，醋酸的处理时间为10-16分钟。

3.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述单面开槽工艺具体为采用刻蚀工艺，采用30%浓度的双氧水和工业盐酸按1：3体积比配制腐蚀液，腐蚀时间为5-10分钟，腐蚀深度在5-9微米。

4.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述PECVD工艺的本底真空度为1×10^-4 Pa，碳源气体气压为0.1-130Tor，PECVD的功率为100-700W，沉积温度为150-1400℃。

5.根据权利要求4所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述碳层厚度为1-3微米，所述金刚石/石墨/无定形碳厚度比例为3：2：1。

6.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述金属蒸发温度控制在2300-2800℃，蒸发过程中控制基片温度小于200℃。

7.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，所述湿环境处理温度为300-400℃，湿度为60-70%。

8.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，所述金属/金属氧化物阵列层中金属膜厚度为1-3微米，金属氧化层厚度为0.1-0.5微米。

9.根据权利要求1所述的一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述氢等离子刻蚀的气压控制在1-10Pa，功率为50-200W，等离子喷射周期为2-5分钟。