用于薄膜微電池的固態(tài)薄膜電解質(zhì)和正極材料的制備和性能研究.pdf

1、微電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)、高速大容量計(jì)算機(jī)芯片、植入式醫(yī)療器件以及智能卡等的發(fā)展，要求可集成、高能量密度、可充電的新型能量載體。相比較于傳統(tǒng)的電池，薄膜電池在能量密度上更具有優(yōu)勢(shì)，而且抗震抗摔抗高溫，沒有液態(tài)電解液的污染，可以很方便的利用現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝集成到芯片中去，因而近年來受到許多國(guó)家的重視。 本論文采用磁控濺射的方法以0.5Li3PO4-0.5Li2SiO3為靶材，在N2氣氛中制備了固態(tài)電解質(zhì)LiSiPON薄膜。N的引

2、入提高了體系的離子電導(dǎo)率，隨著工作氣壓的增加，電解質(zhì)薄膜中的N含量和離子電導(dǎo)率同步的增加，在濺射功率130W、N2氣壓為0.5Pa時(shí)，離子電導(dǎo)率達(dá)到1.27×10-5S/cm。本論文中制備的LiSiPON薄膜有非常好的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，可以穩(wěn)定持久的工作于薄膜微電池中。 本論文還研究了磁控濺射制備非晶結(jié)構(gòu)的(Li0.5La0.5)TiO3(LLTO)電解質(zhì)薄膜。當(dāng)沉積溫度升高時(shí)離子電導(dǎo)率也相應(yīng)的獲得提高。在沉積溫度為400℃時(shí)，L

3、LTO電解質(zhì)薄膜的離子電導(dǎo)率達(dá)到了8.7×10-6S/cm，是一種很有潛力的應(yīng)用于全固態(tài)薄膜鋰離子電池的電解質(zhì)材料。 本論文還對(duì)磁控濺射制備的LiCoO2薄膜正極材料的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。提高濺射功率和施加偏壓有助于提高LiCoO2薄膜正極材料的容量密度和循環(huán)性能，功率的增加使得LiCoO2薄膜(101)和(104)方向的晶化程度加大，在濺射功率為200W的時(shí)候，放電過程的容量密度達(dá)到了47μAh/cm2μm，并且在循環(huán)50個(gè)