(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211538851.2 (22)申请日 2022.12.02 (71)申请人 深圳市汉 嵙新材料技术有限公司 地址 518100 广东省深圳市光明新区公明 街道上村社区冠城低碳产业园D栋 1001 (72)发明人 易典　王荣福　 (74)专利代理 机构 华进联合专利商标代理有限 公司 44224 专利代理师 杜寒宇 (51)Int.Cl. C23C 14/06(2006.01) H01M 4/136(2010.01) H01M 4/587(2010.01) H01M 4/62(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 硅烯复合薄膜及其制备方法、 电极及 锂离子 电池 (57)摘要 本公开提供了一种硅烯复合薄膜及其制备 方法、 电极及锂离子电池。 该硅烯复合薄膜的制 备方法包括如下步骤： 提供碳基底层； 在碳基底 层上重复多次制备硅烯层的步骤和重复多次制 备碳引导层的步骤； 其中， 制备硅烯层的步骤和 制备碳引导层的步骤交替进行； 制备硅烯层的步 骤包括： 通过磁控溅射的方式溅射硅原子以形成 硅烯层， 制备碳引导层的步骤包括： 通过磁控溅 射的方式溅射碳原子以形成碳引导层。 磁控溅射 的方式适合于在工业上大规模制备硅烯薄膜， 相 较于传统技术中的分子束外延法、 化学气相沉积 法等能够显著提高制备效率、 降低制备成本 。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 115537727 A 2022.12.30 CN 115537727 A 1.一种硅烯复合薄膜的制备 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 提供碳基底层； 在所述碳基底层上重复多次制备硅烯层的步骤和重复多次制备碳引导层的步骤； 其 中， 制备所述硅烯层的步骤和制备 所述碳引导层的步骤交替进行； 制备所述硅烯层的步骤包括： 通过磁控溅射的方式溅射硅原子以形成所述硅烯层， 制 备所述碳引导层的步骤 包括： 通过磁控溅射的方式溅射 碳原子以形成所述 碳引导层。 2.根据权利要求1所述的硅烯复合薄膜的制备方法， 其特征在于， 提供碳基底层的步骤 包括： 在衬底上制备催化层， 以及， 通过磁控溅射的方式在所述催化层上溅射碳原子， 以形 成所述碳基底层。 3.根据权利要求1所述的硅烯复合薄膜的制备方法， 其特征在于， 制备所述硅烯层的步 骤和制备 所述碳引导层的步骤在同一个沉积 腔室中进行。 4.根据权利要求3所述的硅烯复合薄膜的制备方法， 其特征在于， 在制备所述硅烯层的 步骤和制备 所述碳引导层的步骤中， 控制所述 沉积腔室内的环境温度为20℃~100℃。 5.根据权利要求1~4任一项所述的硅烯复合薄膜的制备方法， 其特征在于， 在制备所述 硅烯层的步骤中， 控制所述硅烯层的厚度为1nm~10nm； 和/或， 在制备所述碳引导层的步骤中， 控制所述 碳引导层的厚度为1nm~10nm。 6.根据权利要求1~4任一项所述的硅烯复合薄膜的制备方法， 其特征在于， 制备的所述 硅烯层的层数≥5 0层， 制备的所述 碳引导层的层数≥5 0层。 7.根据权利要求1~4任一项所述的硅烯复合薄膜的制备方法， 其特征在于， 在交替沉积 硅烯层和碳引导层的步骤中， 控制沉积的所述硅烯层和所述碳引导层的总厚度为500nm~5 μ m。 8.一种硅烯复合薄膜， 其特征在于， 包括： 碳基底层、 多层硅烯层和多层碳引导层， 所述 硅烯层和所述 碳引导层交替层叠设置 于所述碳基底层上。 9.一种电极， 其特征在于， 包括集流体和硅烯复合薄膜， 所述硅烯复合薄膜设置于所述 集流体上， 所述硅烯复合薄膜为根据权利要求1~7任一项所述的硅烯复合薄膜的制备方法 制备得到的硅烯复合薄膜， 或所述硅烯复合薄膜为权利要求8所述的硅烯复合薄膜。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 包括正极、 负极和电解质， 所述正极和所述负极相对 设置， 所述电解质设置于所述正极和所述负极之间， 所述负极为根据权利要求9所述的电 极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115537727 A 2硅烯复合薄膜及其制备方 法、 电极及锂离 子电池 技术领域 [0001]本发明涉及二维材料技术领域， 特别是涉及一种硅烯复合薄膜及其制 备方法、 电 极及锂离 子电池。 背景技术 [0002]二维材料是伴随着石墨烯的出现而被正式提出的， 二维材料通常仅具有单个原子 层至数十个原子层的厚度， 因此具有许多独特的性质， 例如较高的载流子迁移 率、 优异的光 学性能和力学性能、 以及巨大的比表面积， 受到了广泛的关注。 自从石墨烯被成功制备之 后， 研究者进一步探索出了许多新的二维材料， 例如六方氮化硼、 金属硫化物、 金属硒化物 和磷烯等。 [0003]硅烯是一种具有二维层状结构的硅 的同素异形体， 也具有类似的蜂窝状结构。 与 呈现平面结构的石墨烯不同的是， 硅烯层中的硅原子并不处于同一平面上， 这使得硅烯层 呈现出周期性的弯折结构。 硅烯不仅具有较大 的比表面积， 还具有足够的空间用于吸 附锂 离子以及供锂离 子迁移， 是一种颇具应用前 景的电极材 料。 [0004]在目前已有的制备方法中， 主要采用分子束外延法或化学气相沉积法在特定的基 底上生长硅烯。 然而这些方法不仅需要较为精密的设备和较为苛刻的反应条件， 其制备效 率也很低， 只适合在实验室中制备少量的硅烯材料用于研究， 不适合大规模生产。 也有一些 技术通过对硅化钙进行适度氧化来生产硅烯纳米片， 但是这种 方式制备 的硅烯质量较差， 且得到的都是硅烯纳米片的粉体材 料， 不利于充分发挥硅烯的性能。 发明内容 [0005]基于此， 为了在保证硅烯性能有效发挥的同时提高硅烯的制 备效率、 降低其制 备 成本， 有必要提供一种硅烯复合薄膜的制备 方法。 [0006]根据本公开的一些实施例， 公开了一种硅烯复合薄膜的制 备方法， 其包括如下步 骤： 提供碳基底层； 在所述碳基底层上重复多次制备硅烯层的步骤和重复多次制备碳引导层的步骤； 其中， 制备 所述硅烯层的步骤和制备 所述碳引导层的步骤交替进行； 制备所述硅烯层的步骤包括： 通过磁控溅射的方式溅射硅原子以形成所述硅烯 层， 制备所述碳引导层的步骤 包括： 通过磁控溅射的方式溅射 碳原子以形成所述 碳引导层。 [0007]在本公开的一些实施例中， 提供碳基底层的步骤包括： 在衬底上制备催化层， 以 及， 通过磁控溅射的方式在所述催化层上 溅射碳原子， 以形成所述 碳基底层。 [0008]在本公开的一些实施例中， 制备所述硅烯层的步骤和制备所述碳引导层的步骤在 同一个沉积 腔室中进行。 [0009]在本公开的一些实施例中， 在制备所述硅烯层的步骤和制备所述碳引导层的步骤 中， 控制所述 沉积腔室内的环境温度为20℃~100℃。说　明　书 1/7 页 3 CN 115537727 A 3