[發明專利]硅負極和包括該負極的鋰離子二次電池及它們的制備方法

無效

• 申請號: 200710152117.1
• 申請日: 2007-09-17
• 公開（公告）號: CN101393980A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 周耀華;馬青云
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/04;C23C14/35;C23C14/24;H01M10/40;H01M10/38
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;董占敏

1、一種鋰離子二次電池的硅負極，所述硅負極包括導電基體和負載于該導電基體表面的材料層，其特征在于，所述材料層由一個碳材料層和一個硅層組成，所述碳材料層附著在導電基體上，所述硅層附著在碳材料層上。

2、根據權利要求1所述的硅負極，其中，所述硅層的厚度為1-5微米，所述碳材料層的厚度為50-100微米。

3、根據權利要求1或2所述的硅負極，其中，所述硅層為單質硅，硅層的厚度為1-3微米。

4、根據權利要求1或2所述的硅負極，其中，所述碳材料層為碳材料與粘合劑的混合物，所述碳材料選自天然石墨、人造石墨、石油焦炭、以及碳纖維或碳纖維與有機聚合物的燒結材料中的一種或幾種；所述有機聚合物選自熱固化的酚醛樹脂、石油焦、聚環氧乙烷、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的一種或幾種；所述粘合劑選自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠和纖維素基聚合物中的一種或幾種；所述粘合劑和碳材料的重量比為1:0.5-200；所述碳材料層的厚度為60-80微米。

5、權利要求1所述硅負極的制備方法，所述硅負極包括導電基體和負載于該導電基體表面的材料層，其特征在于，所述材料層由一個碳材料層和一個硅層組成，該方法包括先將碳材料層附著在導電基體上，然后在碳材料層上附著硅層。

6、根據權利要求5所述的方法，其中，在碳材料層上附著硅層的方法為磁控濺射離子鍍的方法，所述磁控濺射離子鍍的方法包括，在磁控濺射硅的條件下，在磁控靶上施加電源，使磁控靶的靶材物質硅濺射并沉積在碳材料層上；磁控濺射硅的條件使硅層的厚度為1-5微米。

7、根據權利要求6所述的方法，其中，所述磁控濺射硅的條件包括絕對壓力為0.1-1.0帕，濺射時間為10-50分鐘。

8、根據權利要求5所述的方法，其中，在碳材料層上附著硅層的方法為蒸發鍍的方法，所述蒸發鍍的方法包括在蒸發鍍硅的條件下，在電子槍上施加電源，在加速電壓和偏轉磁場的作用下使電子槍中產生的電子束加熱蒸發材料硅使硅氣化蒸發并沉積在碳材料層上；所述蒸發鍍硅的條件使硅層的厚度為1-5微米。

9、根據權利要求8所述的方法，其中，所述蒸發鍍的條件包括絕對壓力為5×10^-3-1×10^-2帕，蒸發鍍時間為15-75分鐘；所述施加在電子槍上的電源使電子槍的加速電壓為7-8千伏，電子束的電流為100-300毫安。

10、一種鋰離子二次電池，該電池包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內，所述極芯包括正極、硅負極及隔膜，其特征在于，所述硅負極為權利要求1或2所述的硅負極。

11、權利要求10所述鋰離子二次電池的制備方法，該方法包括將正極、硅負極和隔膜制備成一個極芯，將得到的極芯和電解液密封在電池殼中，其特征在于，所述硅負極采用權利要求5-9中任意一項所述的方法制得。