[发明专利]一种基于锂电池的多层金属-碳负极的制备方法

摘要

本发明提出一种基于锂电池的多层金属‑碳负极的制备方法，将片状铜箔进行微加工，得到凸起阵列的铜箔，在其表面沉积包含金刚石相结构的碳层/金属/金属氧化物层/碳层结构，从而制备出以金刚石相作为骨架的多层金属‑碳负极材料，本发明提出上述方案能够克服现有以石墨等碳负极材料在低温条件不可嵌锂的现象，提高低温条件下负极材料的稳定性，抑制负极材料脱嵌过程中的体积变化，降低锂离子嵌入势垒，使锂离子更容易嵌入负极，减少负极材料内部阻抗，提高锂离子的迁移率。进一步本发明制备的负极材料在装配过程中无需粘结剂和导电剂，可以直接将集流体安装在电池内部，使用方便环保。

主权项

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。