[发明专利]一种Sn基硫化物和/或氮化物修饰氧化锡的薄膜锂电池负极及其制备和应用

权利要求书

1.一种Sn基硫化物和/或氮化物修饰SnO₂的薄膜锂电池负极，其特征在于，包括集流体，复合在集流体上的金属缓冲层，复合在金属缓冲层上的活性物质层以及复合在活性物质层上的修饰层；

所述的金属缓冲层的材料为Cu，Ti，Pt，Cr中的至少一种；

所述的活性物质层的材料为SnO₂；

修饰层的材料为SnS₂和/或SnN_x；x为0.7~1.2；

所述的SnS₂、SnN_x复合在活性物质层的表面；其中，SnN_x与活性物质层的界面存在异质结结构；

所述的活性物质层为具有暴露（110）晶面结构的SnO₂；

所述的修饰层中，所述的SnS₂为具有暴露(001)晶面结构；SnN_x为具有暴露(002)晶面结构；

所述的金属缓冲层的厚度为10-50 nm；所述的活性物质层的厚度为100-400nm；修饰层的厚度为50-100nm。

2.如权利要求1所述的Sn基硫化物和/或氮化物修饰SnO₂的薄膜锂电池负极，其特征在于，所述的集流体为金属集流体。

3.如权利要求1所述的Sn基硫化物和/或氮化物修饰SnO₂的薄膜锂电池负极，其特征在于，所述的集流体为铜箔、不锈钢、镍箔、铁箔、钼箔、锌箔、镍钛合金或贵金属箔片。

4.一种如权利要求1~3任一项所述的Sn基硫化物和/或氮化物修饰SnO₂的薄膜锂电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）：利用磁控溅射在集流体表面溅射金属缓冲层的材料，在集流体表面形成金属缓冲层；所述缓冲层的材料为Cu，Ti，Pt，Cr中的一种或几种，溅射功率为50-80W；溅射的缓冲层的厚度为10-50 nm；

步骤（2）：将复合有金属缓冲层的集流体作为基底，用Sn作为靶材，在包含氧气的气氛内第一次反应溅射、在金属缓冲层上形成活性物质层；反应溅射过程的功率为40-80W；溅射的活性物质层的厚度为100-400 nm；

步骤（3）：将步骤（2）得到的复合有活性物质层的集流体作为基底，用Sn作为靶材，在包含H₂S和/或N₂的气氛内进行第二次反应溅射、在活性物质层上形成修饰层；第二次反应溅射过程的功率为20-50W；修饰层的厚度为50-100nm；

步骤（4）：将步骤（3）得到的产物进行退火处理，得到所述的薄膜锂电池负极；退火处理的温度为500-800℃。

5.如权利要求4所述的Sn基硫化物和/或氮化物修饰SnO₂的薄膜锂电池负极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，溅射时间为5-15 mins。

6.如权利要求4所述的Sn基硫化物和/或氮化物修饰SnO₂的薄膜锂电池负极的制备方法，其特征在于，

步骤（2）中，第一次反应溅射中，所述的包含氧化的气氛为O₂气氛，或者为O₂-惰性气体的混合气氛；

O₂-惰性气体的混合气氛中，惰性气体/O₂的比例为1:10-10:1；

第一次反应溅射的时间为10-30 mins。