[發(fā)明專利]鋰離子電池負極集流體材料及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310706139.3
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103647085A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)成善;宗繼月;李濤;賈傳龍;劉艷輝
• 申請（專利權(quán)）人: 山東精工電子科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;C23C14/35;C23C14/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種負極集流體材料及制備方法，尤其涉及一種鋰離子電池負極集流體材料及制備方法。

背景技術(shù)

目前，在鋰離子電池負極集流體材料主要使用銅箔，銅箔具有良好的導電性能，但在電池實際工作過程中，銅箔作為負極集流體存在缺陷：1）金屬銅箔表面易被氧化，影響其導電性，影響負極漿料與銅箔的粘結(jié)性能；2）電池在使用過程中，金屬銅箔表面很容易生長單質(zhì)鋰晶枝，這使電池的安全性能減低，使用壽命縮短，從而在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用得到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高電池的安全性能，減小電池的內(nèi)阻，提高電池使用壽命的鋰離子電池負極集流體材料。

??本發(fā)明的另一目的是提供一種鋰離子電池負極集流體材料的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池負極集流體材料，包括金屬銅箔，其特征是：金屬銅箔表面覆有碳化硅層，碳化硅層厚度是0.003-0.009mm。

一種鋰離子電池負極集流體材料的制備方法，采用物理氣相沉積方法中的射頻磁控濺射工藝制備材料，其工藝條件為：以碳化硅為濺射靶，金屬銅箔為濺射基材，通入氬氣，射頻電源頻率為30-50MHz,?加速電壓為300-500V，磁場為50-200G，氣壓為1?-5mTorr，電流密度為30-50mA/cm?，功率密度為20-40W/cm?,濺射靶與基材之間的距離為50-100mm，基材的速度為20-30m/min。

此方法中，所述的射頻磁控濺射工藝后，再進行熱處理，熱處理中有可還原金屬的環(huán)境。

此方法中，所述的射頻磁控濺射工藝后，再進行熱處理，熱處理過程中有氬氣氣氛保護。

此方法中，所述的熱處理的溫度為300-500℃，保溫5-12小時。

此方法中，在射頻磁控濺射，以碳化硅為濺射靶，厚度為0.009mm金屬銅箔為濺射基材，通入氬氣，工作室的真空度為1?mTorr，射頻電源頻率為30?MHz,?加速電壓為300V，磁場約為50G，電流密度為30mA/cm?，功率密度為20W/cm?,濺射靶與基材之間的距離為50mm，基材的速度為20m/min，在銅箔的表面的沉積一層碳化硅層，沉積層的厚度為0.003mm；再對覆有碳化硅層的銅箔在包含CO和氬氣的混合氣氛的熱處理爐中進行熱處理，熱處理的溫度為300℃，保溫12小時。

此方法中，在射頻磁控濺射，以碳化硅為濺射靶，厚度為0.012mm金屬銅箔為濺射基材，通入氬氣，工作室的真空度為5?mTorr，射頻電源頻率為50MHz,?加速電壓為500V，磁場約為200G，電流密度為50mA/cm?，功率密度為40W/cm?,濺射靶與基材之間的距離為100mm，基材的速度為30m/min，在銅箔的表面的沉積一層碳化硅層，沉積層的厚度為0.009mm；再對覆有碳化硅層的銅箔在包含CO和氬氣的混合氣氛的熱處理爐中進行熱處理，熱處理的溫度為500℃，保溫5小時。

此方法中，在射頻磁控濺射，以碳化硅為濺射靶，厚度為0.010mm金屬銅箔為濺射基材，通入氬氣，工作室的真空度為3?mTorr，射頻電源頻率為40MHz,?加速電壓為400V，磁場約為100G，電流密度為40mA/cm?，功率密度為30W/cm?,濺射靶與基材之間的距離為80mm，基材的速度為25m/min，在銅箔的表面的沉積一層碳化硅層，沉積層的厚度為0.005mm；再對覆有碳化硅層的銅箔在包含CO和氬氣的混合氣氛的熱處理爐中進行熱處理，熱處理的溫度為400℃，保溫7小時。

本發(fā)明的優(yōu)點效果在于：（1）采用發(fā)明的表面覆有碳化硅層的金屬銅箔材料，在應(yīng)用與鋰離子負極集流體材料時，提高了銅箔導電性能，增強了銅箔在電池工作中耐氧化的化學性能、耐腐性能，從而提高電池的安全性能。(2)?采用本發(fā)明的覆有碳化硅層的金屬銅箔材料，在用于鋰離子電池負極集流體材料時，因提高了其導電性能，所以減小了內(nèi)阻。（3）本發(fā)明優(yōu)選射頻磁控濺射工藝沉積碳化硅層，相對其它的物理氣相沉積方法，射頻電源的時候，有一小部分時間是在沖抵靶上積累的電荷，不會發(fā)生靶中毒。

附圖說明

圖1為電池循環(huán)容量保持率對比測試結(jié)果圖；

圖2為電池內(nèi)阻對比測試結(jié)果圖；

圖3為電池正極活性物質(zhì)克容量對比測試結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：

本發(fā)明如圖1、2、3所示，

實施例1