[发明专利]一种纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料，其特征在于，所述材料为纳米多孔-致密双保护层修饰的纳米硅颗粒，包括：纳米多孔层、致密层、纳米硅颗粒；由内向外依次为纳米硅颗粒、纳米多孔层、致密层。

2.根据权利要求1所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料，其特征在于，所述纳米硅颗粒的尺寸控制在100-200纳米，所述纳米多孔层厚度控制在10纳米，所述致密保护层厚度在5纳米。

3.根据权利要求1或2所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料，其特征在于，所述纳米硅颗粒理论容量4200 mAh g^-1、体积膨胀~400%。

4.根据权利要求1所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料，其特征在于，所述负极材料的活性物质硅总量1.6 mg/cm²。

5.根据权利要求1或2所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料，其特征在于，所述纳米多孔层为zincone，所述致密层为无机物薄膜。

6.根据权利要求5所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料，其特征在于，所述无机物薄膜为TiO₂、Al₂O₃或ZnO。

7.一种纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)硅电极的准备：选用100-200纳米硅颗粒、炭黑和PVDF混合制备浆料涂覆在铜箔上，烘干备用；

(2)MLD沉积无机-有机杂化物薄膜：在步骤(1)制备的纳米硅电极上沉积10纳米多孔MLD杂化物zincone薄膜；

(3)ALD沉积无机物薄膜：在步骤(2)制备的纳米多孔zincone修饰的硅电极上沉积5纳米ALD无机物薄膜，得到纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料。

8.根据权利要求7所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米硅颗粒、炭黑、PVDF质量比为80:10:10。

9.根据权利要求7所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中MLD沉积的参数设置为：反应腔温度：200℃；反应源：使用二乙基锌（DEZ）和对苯二酚(HQ)，源温：DEZ为室温，HQ为150℃；脉冲和清洗时间：DEZ和HQ的脉冲分别为2 s 、15 s，相应的脉冲后高纯氮气清洗时间为10 s/10 s，冲掉反应副产物和残留的反应源，循环次数为70cycle。

10.根据权利要求7所述的纳米多孔-致密双层保护层的锂离子电池硅负极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中ALD沉积的参数设置为：反应腔温度：200℃；反应源：根据无机物薄膜选择，源温：室温；脉冲和清洗时间：2 s，相应的脉冲后高纯氮气清洗时间为10 s，冲掉反应副产物和残留的反应源，循环次数为50cycle。