[发明专利]磁控溅射正极极片

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，特别涉及一种磁控溅射正极极片。

背景技术

自1980年以来，锂离子电池由于其高容量和循环性能成为移动电器最重要的电源。人对于小、轻、薄的追求是无止境的，为了进一步减小电器重量和体积，要求更轻更薄的电池。为了减小电池的尺寸，薄膜锂离子电池的发展引起了很多注意，在微电子机械系统(MEMS)、智能卡和MOS电容器的微电源应用方面具有巨大的潜力。由于它是全固态的，工作过程中没有气体产生，而且能够制成不同的形状。

其中正极极片可通过不同的技术得到，如射频磁控溅射、脉冲激光沉淀、雾化喷射、化学气相沉淀和Co金属反应法，但这些方法一般需要在Si片上沉淀一层Pt膜作为基底，且需要在600℃以上的高温进行热处理，使得制造成本较高，对基底材质影响较大，不利于工业化生产。

发明内容

为弥补上述不足，本发明提供一种仅需较低温后期热处理的直流磁控溅射正极极片。

本发明直流磁控溅射正极极片，包括金属基片，在基片上用直流磁控溅射技术沉淀一层锂化合物和导电剂混合薄膜。

所述金属基片为Al箔。

所述锂化合物为LiCoO₂。

所述导电剂为石墨或乙炔黑。

所述直流磁控溅射正极极片的生产方法如下：

1)将锂化合物粉末、导电剂和粘结剂按重量比90∶5∶5-60∶20∶20的比例混合，冷等静压成型为靶材，在100-200℃惰性气氛中烘烤2-5小时，最终制品靶材的电阻率≤10Ω·cm；

2)采用直流磁控溅射镀膜设备，在基片上沉淀正极材料薄膜，所用气体为Ar气，镀膜室气压为0.1-10Pa，沉积电流为1-5mA/cm²，沉积时间为0.5-5小时；

3)将已沉积薄膜的正极材料置入加热炉中，在空气气氛、200-800℃温度热处理1-8小时，得到成品。

所述直流磁控溅射正极极片的生产方法第2步的优选状态如下：镀膜室气压为0.5-1.0Pa，沉积电流为1.5-3mA/cm²，沉积时间为1.5-3小时。

所述直流磁控溅射正极极片的生产方法第3步的优选状态如下：300-500℃温度热处理1.5-2.5小时。

本发明直流磁控溅射正极极片，采用粉末粘结靶材，热处理温度较低，可低至200℃，降低了生产成本，采用直流磁控溅射设备，溅射电流和功率可连续调节，操作简单，工艺重复性好，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明直流磁控溅射正极极片电镜扫描形貌图；

图2是本发明直流磁控溅射正极极片第1次和第100次充放电曲线对比图；

图3是本发明直流磁控溅射正极极片100次循环曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明直流磁控溅射正极极片作更详尽的说明。

实施例：

在20μm Al箔上溅射沉淀8μm LiCoO₂正极薄膜：

1)将LiCoO₂粉末、乙炔黑和粘结剂聚偏二氟乙烯(PDVF)按重量比90∶5∶5，N-用甲基吡硌烷酮作为溶剂混合，压制成靶材，在180℃温度下加热24小时烘干；

2)采用直流磁控溅射设备，在Ar气氛中向Al箔基片沉淀LiCoO₂正极薄膜，Ar流量为7sccm，镀膜室气压为0.7Pa，功率为21W，溅射时间为3小时；

3)将所得已沉淀正极薄膜的基片放入马弗炉中，空气气氛下，按5℃/min的升温速率加热到420℃后热处理2小时，随炉冷却后取出成品。

将所得正极极片组成Li|1MLiPF₆+EC/DEC(体积比1∶1)|LiCoO₂电池，进行充放电曲线和循环性能测试。所得正极极片在4.3-3.0V和0.02mA/cm²的电流密度下进行充放电，处次放电容量为118mAh/g；循环100次后，容量还保持在111mAh/g，为初始放电容量的93.8％。