[发明专利]一种铜纳米线表面镀碳方法

说明书

本发明提出了一种铜纳米线表面镀碳方法，采用集磁过滤、弧光放电、等离子体于一体的多元共沉积装置，在铜纳米线基底上进行沉积，制备CuNWs/C抗腐蚀涂层。磁过滤样品纯度高，弧光放电结合等离子体技术将sp²碳牢固地沉积在铜纳米线表面，能够制备出高质量的抗腐蚀涂层材料，提高电池的性能和使用寿命，应用于锂硫电池和锂空气电池等高能量密度全电池中。本发明操作简单，工艺方便，具有现实的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种铜纳米线表面镀碳方法，具体的说是一种多元一体化镀碳技术与CuNWs/C抗腐蚀涂层的制备方法，属于表面抗腐蚀涂层制备技术领域。

背景技术

锂离子电池作为一种高效的二次电池，已在多种便携式电子器件中得到广泛应用。随着新能源电动汽车、航天航空、储能器件的发展，锂电池的能量密度和安全性能备受关注。锂离子电池负极集流体的腐蚀将导致集流体与电极活性物质间的电子导电性受到影响，两者之间的接触电阻显著增大，从而使电池的循环效率、比容量和寿命的降低，影响电池的存储性能及安全性能。

目前，抗腐蚀涂层制备技术很多，大体分为湿化学涂覆、化学气相沉积和物理气相沉积，但这些技术存在着材料结合力差、厚度难以控制、机械强度弱等方面的问题，亟需开发结合力好、厚度可调、机械强度高且均匀光滑的表面涂层制备技术。

经检索发现，公开号为CN111540535A的专利公开了一种碳包覆铜纳米线的制备方法，该方法通过向铜纳米线分散液中加入有机碳葡萄糖，在密闭条件下反应24小时，历经洗涤、烘干等流程，步骤较繁琐，耗时较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足而提供一种多元化镀碳技术与CuNWs/C抗腐蚀涂层的制备方法。

本发明提供一种铜纳米线表面镀碳方法，该方法是在铜纳米线基底上，采用集磁过滤、弧光放电、等离子体于一体的多元共沉积装置进行沉积，制备CuNWs/C抗腐蚀涂层；该方法包括以下步骤：

S1、制备铜纳米线薄膜；

S2、设计多元一体化共沉积装置，所设计的多元一体化装置包括磁过滤器、弧光放电和等离子体镀碳装置；

S3、步骤2所设计的多元一体化共沉积装置采用多元一体化技术制备CuNWs/C抗腐蚀涂层，以铜纳米线薄膜为基底，碳弧源进行沉积。

本发明提供一种多元一体化的镀碳技术与CuNWs/C抗腐蚀涂层的制备方法。在真空环境下，利用弧光放电产生等离子体，通过磁过滤筛选掉大颗粒后沉积到基底表面的镀碳技术，在铜纳米线表面镀碳，制备了一种CuNWs/C抗腐蚀涂层。

本发明进一步的技术方案如下：

所述步骤3中，所述多元一体化技术为包括磁过滤技术、弧光放电技术和等离子体技术相结合的多元化沉积技术。

所述步骤3中，制备CuNWs/C抗腐蚀涂层的具体方法如下：固体碳源在弧光放电作用下产生等离子体，经过磁过滤后筛选掉大颗粒杂质，纯度高的sp²杂化C等离子体进入薄膜沉积腔，在铜纳米线基底上进行沉积形成CuNWs/C涂层。

本发明的磁过滤样品纯度高，弧光放电结合等离子体技术将sp²碳牢固地沉积在铜纳米线表面，能够制备出高质量的抗腐蚀涂层材料，提高电池的性能和使用寿命，应用于锂硫电池和锂空气电池等高能量密度全电池中。

进一步的，所述固体碳源通过磁过滤筛选与弧光放电、等离子体装置共联，以提高样品纯度；弧光放电的弧源为不同金属及非金属。

进一步的，所述弧源为碳金属。

进一步的，共联装置采用用1+1及1+N多个联用，该装置包括反应室、沉积基底、可旋转的基座、气体源及进气口以及出气口。

进一步的，所述气体源为二氧化碳（CO₂）。