CN112126905A - 一种多源磁控溅射沉积系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于磁控溅射技术领域,提供了一种多源磁控溅射沉积系统,用于解决现有设备生产效率低,溅射气氛单一,难以保证产品质量的问题。该系统包括:溅射舱以及位于所述溅射舱内部的基板平台、靶材以及自动收放卷结构;所述的基板平台内部存在一个加热源;在所述基板平台的对立面设置有多个所述靶材,每个所述靶材具有独立的气氛,且所述靶材之间装有磁场屏蔽挡板;所述自动收放卷结构安装于所述靶材对立面,且牵引箔材经过所述基板平台。
Description
技术领域
本发明属于磁控溅射技术领域,尤其涉及一种多源磁控溅射沉积系统。
背景技术
磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)的一种,可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料,且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。锂离子电池的正负极固态电极材料主要采用的是磁控溅射技术。
然而,就现有技术而言,磁控溅射成膜效率不够高,溅射靶材与气体的采用不够多样化。在溅射过程中,单靶溅射难以实现双靶以及多靶溅射才有的材料性能。
发明内容
本发明实施例提供一种多源磁控溅射沉积系统,以解决现有设备生产效率低,溅射气氛单一,难以保证产品质量的问题。
本发明实施例提供一种多源磁控溅射沉积系统,所述系统包括:
溅射舱以及位于所述溅射舱内部的基板平台、靶材以及自动收放卷结构;
所述的基板平台内部存在一个加热源;
在所述基板平台的对立面设置有多个所述靶材,每个所述靶材具有独立的气氛,且所述靶材之间装有磁场屏蔽挡板;
所述自动收放卷结构安装于所述靶材对立面,且牵引箔材经过所述基板平台。
具体的,所述基板平台为平面、凸面或凹面;
所述基板平台的宽度为5cm~1200cm,长度为5cm~2000cm;
所述基板平台内部的加热源加热温度为室温~900℃。
进一步的,所述靶材包括主靶源和多个功能靶源,所述靶材的形状为方形或圆形;
所述主靶源可为1~3个,所述功能靶源可为2~9个;
所述靶材为碳、硅、锡、锗基的负极类材料,钴酸锂盐及其氧化物、锰酸锂盐及其氧化物、镍酸锂盐及其氧化物、不同比例的镍钴锰酸锂盐及其氧化物、富锂锰基等。
具体的,所述气氛为氮气、氩气、氧气、氨气、甲烷、乙烯中的至少一种或多种混合气氛。
具体的,所述自动收放卷结构的宽度为5cm-1200cm。
具体的,所述自动收放卷结构的收放卷行为方式为连续收放卷或间歇收放卷;
所述连续收放卷的收放速度可为0.001cm/min~100cm/min;
所述间歇收放卷的间歇时间可为0.01min~120min,间歇收放卷速度为0.001cm/min~100cm/min;
所述自动收放卷结构牵引的箔材可以是铜箔、铝箔。
本发明所达到的有益效果为:
本实施例提供一种多源磁控溅射沉积系统,与现有技术相比,本发明多源磁控溅射沉积系统包括溅射舱以及溅射舱体内部的基板平台、靶材以及自动收放卷机构。所述的基板平台内部存在一个加热源;所述靶材具有一个主靶源和多个功能靶源以及每个靶材具有独立的气源,安装于基板平台对立面,且系统中每一个靶材之间装有磁场屏蔽挡板;自动收放卷装置安装于靶材对立面,且牵引箔材经过基板平台。多源共溅射由主靶源提供容量,由多种功能靶源提供各种功能性,如:支撑靶源提供结构支撑、导电靶源提高离子电导率和电子电导率、粘结靶源提高材料的粘结性、锂靶源提供锂离子、缓冲靶源缓冲材料脱嵌锂过程中的体积变化等。设有磁场屏蔽挡板保证每一个靶材的磁场互不干扰,连续共溅射可实现连续自动化溅射,生产效率高,克服了现有技术生产效率低,不能实现自动化的缺点,适用于工业化大规模的生产。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种多源磁控溅射沉积系统框图;
图2是本发明实施例提供的实施例六与对比例八的首圈充放电对比图;
图3是本发明实施例提供的实施例七与对比例九的循环保持率对比图;
图4是本发明实施例提供的实施例八与对比例十的库伦效率对比图;
图5是本发明实施例提供的实施例六至九提供的锂离子电池在420mA/g时的循环性能曲线图;
图6是本发明实施例提供的实施例十与对比例十二的库伦效率以及循环保持率对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明实施例提供一种多源磁控溅射沉积系统,所述系统包括:
溅射舱以及位于所述溅射舱内部的基板平台、靶材以及自动收放卷结构;
在本实施例中,溅射舱提供溅射所需的真空环境,背底真空可达1×10-4Pa;基板平台用于在溅射过程中支撑箔材,所述箔材为5cm-1000cm,具体的如20cm。所述基板平台为平面、凸面或凹面;所述基板平台的宽度为5cm~1200cm,长度为5cm~2000cm;主靶源主要装载能量密度主体贡献元素,例如:碳、硅、锡、锗基等的负极类材料,或者钴酸锂盐及其氧化物、锰酸锂盐及其氧化物、镍酸锂盐及其氧化物、不同比例的镍钴锰酸锂盐及其氧化物、富锂锰基等正极材料;功能靶源主要装载功能性靶源,例如:支撑源、导电源、锂源、粘结源、缓冲源等;自动收放卷结构用于实现卷状箔材的连续溅射。
具体的,自动收放卷结构工作方式:放卷、收卷逆时针转(在图中标有箭头);收放卷装置的转轴直接插入卷状箔材中间的圆筒锁紧。
在一实施例中,在所述多源磁控溅射沉积系统的基板平台可为平面、凸面以及凹面;所述基板平台宽度约为5cm~1200cm,长度(弧长)约为5cm~2000cm。需要说明的是,由于基板的宽度需要根据箔材的宽度的变化而变化,若箔材比基板宽,则箔材在高温下会有卷曲,导致活性材料无法沉积到箔材上,或者导致活性材料在箔材上沉积不均匀,影响成膜质量。因此通过控制基板的宽度与长度(弧长),以此提高生产的复合薄膜的质量,从而保证并提高生产效率。另外,由于电化学性能包括比容量,循环性能等;成膜不均匀会导致部分箔材上的活性材料较少,进一步使比容量降低,从而通过本实施例可进一步保证和提高其电化学性能。
在本发明提供的一个实施例中,包括主靶源和多个功能靶源,所述靶材的形状为方形或圆形;所述主靶源可为1~3个,所述功能靶源可为2~9个。其中,主靶源主要装载能量密度主体贡献元素,例如:碳、硅、锡、锗基等的负极类材料,或者钴酸锂盐及其氧化物、锰酸锂盐及其氧化物、镍酸锂盐及其氧化物、不同比例的镍钴锰酸锂盐及其氧化物、富锂锰基等正极材料;功能靶源主要装载功能性靶源,例如:支撑源、导电源、锂源、粘结源、缓冲源等,支撑源提供结构支撑、导电靶源提高离子电导率和电子电导率、锂靶源提供锂离子、粘结靶源提高材料的粘结性、缓冲源缓冲材料脱嵌锂过程中的体积变化。
在本实施例中,由于有各种功能靶源材料复合,如导电源的加入减小了薄膜电阻,从而使得所述多源磁控溅射沉积系统制备的电极薄膜界面电阻显著降低,同时增强导电性。在硅基负极材料中吸收硅充放电时产生的体积膨胀,由于硅的体积膨胀减小使得薄膜在充放电过程中由于体积膨胀导致的裂缝减小甚至消失,体积膨胀的减小能减轻周期性体积变化的应力,保持电极薄膜结构的稳定性,减少固体电解质膜(SEI)的产生,然后减轻周期性体积变化的应力,同时保持锂离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性;在镍钴锰酸锂正极材料中提高离子电导率,有利于提高锂离子在循环过程中的脱嵌锂效率,提升高倍率充放电性能。因此,在一实施例中,所述主靶源可为至少1个或多个,所述功能性靶源可为一个或多个。
所述的基板平台内部存在一个加热源;
其中,加热源用于通过基板平台对箔材加热,通过温度的改变能适应各种材料的性能发挥以及各种元素的复合,提高薄膜电化学性能;加热源材质可为铁铬铝合金、镍镉电热合金等;加热源通过对基板平台的加热将热量传导至铜箔,实现对箔材的加热。
在所述基板平台的对立面设置有多个所述靶材,每个所述靶材具有独立的气氛,且所述靶材之间装有磁场屏蔽挡板;
其中,所述气氛为氮气、氩气、氧气、氨气、甲烷、乙烯中的至少一种或多种混合气氛,本发明实施例不做具体限定。气氛经过导气管进入匀气环使气体分布在靶源表面;磁场屏蔽挡板用于各个靶源磁场的屏蔽,避免多个磁场相互干扰。
所述自动收放卷结构安装于所述靶材对立面,且经过所述基板平台。
在本实施例中,通过电机控制自动收放卷结构的转动,实现卷状箔材的连续溅射,收放卷机构设置在靶材对立面是为了使靶材上的活性材料均匀、高效地沉积在箔材上;经过基板平台是为了使箔材加热以适应各种材料的性能发挥以及各种元素的复合,提高薄膜电化学性能。
另一方面,本发明实施例还提供了收放卷行为方式。收放卷行为方式包括连续收放卷和间歇收放卷。连续收放卷的速度可为0.001cm/min~100cm/min;间歇收放卷的间歇时间可为0.01min~120min,间歇收放卷速度可为0.001cm/min~100cm/min。因此,所述多源磁控溅射沉积系统制备的电极薄膜均匀、稳定,能吸收在充放电时产生的体积膨胀,减轻周期性体积变化的应力,减少固体电解质膜的产生,保持锂离子脱嵌过程中的结构稳定性。
用主靶源和功能靶源共溅射制备的薄膜能够得到更好的电化学性能(电化学性能包括比容量、循环性能、导电性等),能量密度贡献主体元素在各种功能性靶源的作用下,即功能靶源抑制薄膜由于膨胀导致的开裂,减少了SEI膜的产生,减少了不可逆反应的发生,提高了电化学反应的稳定性。
因此,上文所述多源磁控溅射沉积系统包括溅射舱以及溅射舱体内部的基板平台、靶材以及自动收放卷机构。所述的基板平台内部存在一个加热源;所述靶材具有一个主靶源和多个功能靶源以及每个靶材具有独立的气氛,安装于基板平台对立面;自动收放卷装置安装于靶材对立面,且经过基板平台。这样,使得所述多源磁控溅射沉积系统制备的电极薄膜界面电阻显著降低,同时增强导电性,吸收材料充放电时产生的体积膨胀,减少固体电解质膜(SEI)的产生,然后减轻周期性体积变化的应力,同时保持锂离子嵌入/脱出过程中的结构稳定性。赋予所述多源连续磁控溅射沉积系统制备出来的复合薄膜大倍率性能良好,安全性能良好,效率高,适用于工业化大规模的生产。
基于本发明实施例所述多源磁控溅射沉积系统具有上述该些优点,因此,所述多源磁控溅射沉积系统在磁控溅射设备中应用。当所述多源连续磁控溅射沉积系统在磁控溅射设备中应用时,所述磁控溅射设备理所当然的包括必要的组件,如包括机械泵、分子泵、复合真空计、流量测试仪、射频电源、直流电源、加热电源等。这样,所述磁控溅射设备具有沉积效率高、成膜均匀稳定的优点,应用于锂离子电池中可得到内阻小,充放电快速,同时储能性能优异循环性能好,循环寿命长,安全性能高的薄膜电极。
在实施例中,溅射舱为薄膜沉积提供真空环境,收放卷机构控制卷绕速度,同时牵引铜箔经过基板平台,为铜箔升温;各靶源用独立的气氛将各自的活性物质在磁场、电场作用下均匀、稳定地沉积至铜箔上。适宜收放卷的卷绕速度能有效控制薄膜的厚度和均匀性,温度适宜的铜箔使制备出具有高比容量、高结构稳定性、高电子电导率和离子电导率以及高安全性的多源复合薄膜。
以下通过多个具体实施例来举例说明多源磁控溅射沉积系统的具体应用:
实施例一
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,靶材形状为方形;4个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为20cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,收放速度为0.5cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶源;以高纯度纯钛、纯铜靶材分别作为支撑、导电功能靶源;
将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴气压下溅射,用高纯氩气气氛溅射纯硅靶材(主靶源)、高纯氮气气氛溅射纯钛靶材(功能靶源)、氩氧比例为4:1的高纯氩气和氧气的混合气氛溅射纯铜靶材(功能靶源),采用射频磁控溅射法制备了厚度为500nm的硅和钛、铜以及对应气氛化合物(如:氮化钛、氧化铜等)的复合薄膜,在沉积期间,通过基板平台中的加热源使基板平台保持在200℃。
实施例二
所述多源磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用凸面基板平台;1个主靶源,形状为方形;2个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为10cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,收放速度为0.1cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶源,以高纯度纯铝靶材作为支撑功能靶源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴气压下溅射,用氩氧比例为2:1的高纯氩气和氧气的混合气氛溅射硅靶材、高纯氮气气氛溅射铝靶材,采用射频磁控溅射法制备了厚度为1μm的硅、铝以及对应气氛化合物的复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在300℃。
实施例三
所述多源磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,靶材形状为圆形;4个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为40cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,收放速度为0.2cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶源,以高纯度纯锗、铝靶材分别作为导电功能靶源、粘结功能靶源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离80mm,在1.0×10-2毫巴气压下溅射,高纯氩气气氛溅射硅、锗靶,氩氮比例为2:1的高纯氩气和氮气的混合气氛溅射铝靶,采用射频磁控溅射法制备了厚度为1.5μm的硅、锗、铝以及对应气氛化合物的复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在100℃。
实施例四
所述多源磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,靶材形状为方形;5个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为15cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为间歇收放卷,间歇时间为30min,间歇收放卷速度可为50cm/min。
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶溅射源,以高纯度纯锗、钛靶材和碳酸锂粉末靶分别作为导电功能靶源(1个)、支撑功能靶源(2个)和锂源功能靶源(2个),两个锂源在主靶源左右对称放置,两个支撑功能靶源在主靶源左右对称放置,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴气压下溅射,高纯氩气气氛溅射纯硅、纯锗、碳酸锂靶材、高纯氮气气氛溅射纯钛靶材,采用射频磁控溅射法制备了厚度为5μm的硅、锗、钛以及对应气氛化合物的复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在100℃。
实施例五
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,靶材形状为方形;2个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为20cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,收放速度为0.5cm/min。
钴酸锂多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以钴酸锂靶材作为主靶溅射源,以碳酸锂粉末靶分别作为导电功能靶源,将靶源材料溅射到铝箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,氩氧比例为3:1的高纯氩气和氧气的混合气氛溅射钴酸锂靶材,纯氩气气氛溅射碳酸锂靶材,采用射频磁控溅射法制备了厚度为1.5μm的钴酸锂以及对应气氛化合物的复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在100℃。
对比例一
所述磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,形状为圆形;0个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为20cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,速度为0cm/min。
所述纯硅薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为溅射源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛中,采用射频磁控溅射法制备了厚度为0.2μm的纯硅薄膜,在沉积期间,将基板保持在300℃。
对比例二
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,形状为方形;4个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为20cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,速度为0.5cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶溅射源,以高纯度纯钛、纯铜靶材分别作为支撑、导电功能靶源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛中,采用射频磁控溅射法制备了厚度为500nm的硅和钛、铁的复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在200℃。
对比例三
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用凸面基板平台;1个主靶源,形状为方形;2个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为10cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,速度为0.1cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶溅射源,以高纯度纯铝靶材作为支撑功能靶源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛下,采用射频磁控溅射法制备了厚度为1μm的硅、硅氧化物和铝的复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在300℃。
对比例四
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,形状为圆形;4个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为40cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,速度为0.2cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶溅射源,以高纯度纯锗、铝靶材分别作为导电功能靶源、粘结功能靶源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴高纯氩气气氛下,采用射频磁控溅射法制备了厚度为1.5μm的硅基复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在100℃。
对比例五
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,形状为方形;5个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为15cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为间歇收放卷,间歇时间为30min,间歇收放卷速度可为50cm/min。
硅基多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以(100)晶面的单晶硅硅片(采用的单晶硅硅片的晶面指数为100)作为主靶溅射源,以高纯度纯锗、钛靶材和碳酸锂粉末靶分别作为导电功能靶源、支撑功能靶源和锂源功能靶源,将靶源材料溅射到铜箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,在1.0×10-2毫巴的高纯氩气气氛下,采用射频磁控溅射法制备了厚度为5μm的硅基复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在100℃。
对比例六
所述多源连续磁控溅射沉积系统内部结构的选择如下:
本实施例采用平面基板平台;1个主靶源,靶材形状为方形;2个功能性靶源,靶材形状为圆形;自动收放卷机构宽度为20cm;自动收放卷机构的收放卷行为方式为连续收放卷,收放速度为0.5cm/min。
钴酸锂多源复合薄膜按照包括如下步骤的方法制备:
以钴酸锂靶材作为主靶溅射源,以碳酸锂粉末靶分别作为导电功能靶源,将靶源材料溅射到铝箔表面,靶材和基板平台的距离为80mm,纯氩气气氛溅射钴酸锂靶材和碳酸锂靶材,采用射频磁控溅射法制备了厚度为1.5μm的钴酸锂、碳酸锂复合薄膜,在沉积期间,将基板保持在100℃。
实施例六至十和对比例七至十二
将上述实施例一至实施例五中各实施例提供的含有硅基复合薄膜的铜箔基片作为负极,将对比例一至对比例六提供的含有硅基薄膜的铜箔作为负极,分别按照如下方法组装成锂离子电池:
以锂片对薄膜电极,电解液浓度为1mol/L,偏丙烯微孔膜为电池的隔膜,在充满氩气的手套箱中组装成纽扣电池。
各锂离子电池进行如下相关电化学测试条件:负极充放电电压为0.01V~2V,正极充放电电压为3V~4.2V。
各锂离子电池的相关电化学测试结果:
实施例六提供的锂离子电池在420mA/g的电流密度下,首次充电比容量为1437mAh/g,放电比容量为1630mAh/g。
实施例七提供的锂离子电池在420mA/g的电流密度下,首次充电比容量为2509mAh/g,放电比容量为2599mAh/g。
实施例八提供的锂离子电池在420mA/g的电流密度下,首次充电比容量为1531mAh/g,放电比容量为1835mAh/g。
实施例九提供的锂离子电池在420mA/g的电流密度下,首次充电比容量为1748mAh/g,放电比容量为1903mAh/g。
实施例十提供的锂离子电池在140mA/g的电流密度下,首次充电比容量为154mAh/g,放电比容量为142mAh/g。
对比例七提供的锂离子电池在420mA/g的电流密度下,首次充电比容量为3065mAh/g,放电比容量为3563mAh/g。
对比例十二提供的锂离子电池在140mA/g的电流密度下,首次充电比容量为165mAh/g,放电比容量为144mAh/g。
另外,所述实施例六与对比例八的首圈充放电对比如图2所示。所述实施例七与对比例九的循环保持率对比如图3所示。所述实施例八与对比例十的库伦效率对比如图4所示。而所述实施例六至九提供的锂离子电池在420mA/g时的循环性能曲线如图5所示。所述实施例十提供的锂离子电池在140mA/g时的循环性能曲线如图6所示
对比实施例六至实施例十提供的锂离子电池和对比例七至对比例十二提供的锂离子电池充放电性能可知,含有实施例一至四提供的硅基复合薄膜的锂离子电池明显优于纯硅薄膜负极锂离子电池;含有实施例五提供的多源独立气氛钴酸锂复合薄膜的锂离子电池明显优于纯氩气气氛制备的钴酸锂薄膜正极锂离子电池。因此,各锂离子电池相关电化学测试结果可知,所述锂离子电池具有高的首次充放电效率和优异的循环性能,而且充放电性能稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述系统包括:
溅射舱以及位于所述溅射舱内部的基板平台、靶材以及自动收放卷结构;
所述的基板平台内部存在一个加热源;
在所述基板平台的对立面设置有多个所述靶材,每个所述靶材具有独立的气氛,且所述靶材之间装有磁场屏蔽挡板;
所述自动收放卷结构安装于所述靶材对立面,且牵引箔材经过所述基板平台。
2.根据权利要求1所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述基板平台为平面、凸面或凹面;
所述基板平台的宽度为5cm~1200cm,长度为5cm~2000cm。
3.根据权利要求2所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述基板平台内部的加热源加热温度为室温~900℃。
4.根据权利要求1所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述靶材包括主靶源和多个功能靶源,所述靶材的形状为方形或圆形;
所述主靶源可为1~3个,所述功能靶源可为2~9个。
5.根据权利要求4所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述靶材为碳、硅、锡、锗基的负极类材料,钴酸锂盐及其氧化物、锰酸锂盐及其氧化物、镍酸锂盐及其氧化物、不同比例的镍钴锰酸锂盐及其氧化物、富锂锰基。
6.根据权利要求1所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述气氛为氮气、氩气、氧气、氨气、甲烷、乙烯中的至少一种或多种混合气氛。
7.根据权利要求1所述的连续磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述自动收放卷结构的宽度为5cm-1200cm。
8.根据权利要求5所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述自动收放卷结构的收放卷行为方式为连续收放卷或间歇收放卷;
所述连续收放卷的收放速度可为0.001cm/min~100cm/min;
所述间歇收放卷的间歇时间可为0.01min~120min,间歇收放卷速度为0.001cm/min~100cm/min。
9.根据权利要求7所述的多源磁控溅射沉积系统,其特征在于,所述自动收放卷结构的牵引箔材为铜箔或铝箔。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201225 |
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