全固态薄膜锂离子二次电池的制备及性能分析

利用磁控溅射技术在不锈钢衬底上制备全固态薄膜锂离子二次电池.通过用SEM来观测单层薄膜材料的形貌,电化学工作站测定单层薄膜的交流阻抗谱,蓝电电池测试系统表征薄膜电池的电化学性能.研究表明,在电位为4.0～0.3V之间,该薄膜电池具有良好的充放电性能,经过200次循环之后,充放电容量相对趋于平稳,放电比容量基本稳定在4.0 μAh/cm2左右;以10μA恒定电流进行充放电循环测试时,首次放电比容量达到5.4 μAh/cm2,循环寿命则达到1 000次以上.

全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展

本文综述了全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展,主要阐述了薄膜锂电池的结构设计以及正极、负极和固体电解质材料研究现状,并对其今后的发展趋势及研发热点进行了展望。

全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展

全固态薄膜锂离子二次电池具有较高的安全性、重量较轻、能量密度较高、而且使用寿命较长,在一些微电池系统领域有着较好作用,具有较高的应用价值。在许多信息工业以及一些微型加工工业中,基于工业特性,对电池系统提出了较高要求,一般的电池往往不具有较高的安全性,而且能量密度不足,难以保障工业的顺利进行。全固态薄膜锂离子二次电池则能较好解决工业操作过程中的电池问题,具有较好作用。本文主要对全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展进行分析,提出了一些建议。

LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此,本文系统研究了LiNbO_(3)薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO_(3)薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g^(-1))、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g^(-1))和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5×10^(-8)S·cm-1)。在此基础上,基于LiNbO_(3)薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO_(3)|Pt,其展现出较高的面容量(16.3μAh·cm^(-2))、良好的倍率(30μA·cm^(-2)下比容量1.9μAh·cm^(-2))及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明:LiPON|LiNbO_(3)界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。

磁控溅射制备全固态薄膜锂离子二次电池及其性能研究

在SUS304不锈钢衬底上以粉末靶材为溅射靶源,利用射频磁控溅射技术制备出非晶态结构的V2O5、LiPON和LiMnO4薄膜,并借助扫描电子显微镜(SEM)测试手段对薄膜的形态进行表征。用此3种沉积的材料依次作为薄膜电池的负极、固体电解质和正极,金属钒则作为集电极,成功制备出全固态薄膜锂离子二次电池。实验结果表明,截止电位控制在0.3～4.0V之间测试时,该薄膜电池具有良好的充放电特性;经过500次循环后﹐其电化学性能趋于稳定﹐放电容量保持在2.67μAh/cm2左右;采用恒定电流为20μA进行循环性能测试时,首次放电容量达到4.41μAh/cm2,循环寿命则可达到1 500次以上。

锂离子/导电聚合物全固态二次电池的研究进展

在新能源电池的研究与开发领域中，导电聚合物（Conducting Polymers，CPs）材料具有广泛和重要的实际应用。目前，CPS主要应用在锂离子（Li＋）电池中，既可以作为电池的正极材料，又可以作为电池的负极材料，但通常情况下，一般用作负极材料的情况居多。

二次流蛇形通道锂离子电池散热性能

针对传统蛇形流道的大压降、高功耗问题,结合二次流结构,设计了一种新型的二次流蛇形液冷板,建立仿真模型,对比了传统蛇形液冷板和二次流蛇形液冷板的性能。另外,进一步研究了不同流速下二次流通道数量、通道宽度、通道角度、通道距离对二次流蛇形流道传热和压降特性的影响。结果表明,传统蛇形液冷板在增加了二次流结构后,液冷板进出口压降下降了90.69%,很大程度上解决了传统蛇形流道的问题;随着流速的增大,不同结构参数的液冷板的冷却效果增强,在流速大于0.4m/s后,最高温度维持在303K左右,最大温差维持在4.5 K左右,压降和泵功随流速增大而增加;各个结构参数都存在最优值,当通道数量为7,通道宽度为4mm,通道角度为75°,通道距离为8mm时,系统的压降大大降低,很大程度上节省了泵功。

锂离子二次电池用全固态聚合物电解质的研究进展

对固体聚合物电解质的发展历程以及对全固态聚合物电解质中的离子传导作了介绍,着重对提高室温电导率的途径进行评述,并结合自己的工作对其存在的问题和今后的发展作出展望.

薄膜二次锂离子电池正极研究进展

薄膜二次锂离子电池是锂离子电池发展的最新领域,正极材料的薄膜化是薄膜二次锂离子电池的重要部分。综述了近年来发展的一些薄膜正极的制备方法,包括溶胶-凝胶法(Sol gel)、化学沉积法(CVD)、激光高温灼烧法(LA)、脉冲激光沉积法(PLD)、射频磁控溅射法(RMP),对各种方法的优缺点进行了比较,并对正极薄膜制备的发展方向进行了展望。

全固态3D薄膜锂离子电池的研究进展

全固态三维薄膜锂离子电池能量密度高、自放电率低、充放电循环性能优良、安全可靠,可以设计成任意形状集成至微电子器件中,是最具前景的微电池之一。从电池构架角度,对全固态3D薄膜锂电池进行分类并概述其发展现状,分析了不同构架3D电池的优势和存在的问题,同时展望了薄膜电池的发展方向和应用前景。

基于新型正极材料的全固态锂二次电池

氧亚甲基连接（２－乙烯基吡啶－氧乙烯）嵌段共聚物经ＬｉＣｌＯ４和ＴＣＮＱ掺杂后的络合物作正极材料时，能有效地降低全固态锂二次电池的内阻，并能促进锂离子在正极及在正极与电解质之间的传递，以降低电池的内阻。

全固态薄膜锂离子电池负极和电解质材料的研究进展

全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池的最新研究领域,薄膜化的负极、电解质材料是全固态薄膜锂离子电池的重要组成部分。主要对碳基材料、锡基材料、硅基材料、合金等全固态薄膜锂离子电池负极材料和电解质薄膜材料近几年来的研究状况进行了综述,并展望了其发展趋势。

全固态薄膜锂离子电池正极材料研究进展

全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池的最新研究领域,正极材料的薄膜化成为锂离子电池的重要组成部分和研究热点。主要综述了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、金属磷酸盐化合物等薄膜正极材料近几年来在材料改性、制备工艺等方面的研究状况,并展望了其发展趋势。

适温离子交换掺铒铌酸锂薄膜的制备研究

本文通过制备KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)熔融混合物,将其与铌酸锂薄膜在高温管式炉中混合进行适温热扩散,并结合退火工艺,发明了一种直接在铌酸锂薄膜上掺杂Er^(3+)的方法。通过不断变换热扩散温度、掺杂试剂浓度比例和晶体切向等参数,用控制变量法探究了不同参数对适温离子交换法掺杂Er^(3+)效果的影响,在热扩散和退火温度360℃及KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)质量比25∶1的参数设置下获得了表面形貌较佳的Z切掺铒铌酸锂薄膜。通过飞行时间二次离子质谱仪并利用已知掺杂浓度的薄膜进行定标,检测了所获得的掺铒铌酸锂薄膜中的Er^(3+)浓度情况,对所采用适温离子交换法的有效性进行了验证。这一方法大幅简化了铌酸锂薄膜掺杂的工艺,同时节约了成本,有助于后续在铌酸锂薄膜平台上实现分区掺杂的工作,为未来定制化铌酸锂光子集成平台的搭建提供参考。

一种新型硅碳复合薄膜材料作为锂离子二次电池负极材料的研究(英文)

利用气相沉积技术,制备了SixCy层和C层相间的硅碳复合薄膜材料。XRD测试和Raman光谱测试表明,该硅碳复合薄膜材料具有纳米微晶结构。电化学性能测试表明,该SixCy/C复合薄膜材料,具有较低的充放电平台(0·5V以下),对应的首次放电容量达1200mAh/g以上,经过200次循环,容量保持率高于85%。SixCy/C复合薄膜材料性能的改善,主要原因可能源于活性材料Si中的缓冲骨架以及碳的共同作用,它们的存在改善了复合材料的导电性能,也有效缓冲了在充放电过程中活性组分Si所导致的体积变化。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所硫化物全固态电池的干法制备取得新突破

基于硫化物固态电解质的全固态二次电池被认为是最具潜力的下一代新能源体系之一,其中聚合物/硫化物复合薄层化电解质的制备是该类电池大幅提升能量密度和大规模生产的最关键技术之一。特别是干法制造技术,因其环保、经济效益高、利于制备厚电极并规避有机溶剂等优势,受到广泛青睐。现今主要基于聚四氟乙烯(PTFE)黏结剂成纤化的主流无溶剂工艺存在黏结性不佳、机械性能差、界面电化学不稳定等劣势。中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心利用熔融黏结技术,干法制备出具有出色柔韧性的超薄硫化物固态电解质膜,其优异的力学性能、离子电导率以及应力耗散特性可有效抑制电池内部应力不均导致的机械力失效。

二次锂离子电池正极活性材料—LiCoO_2制备研究进展

本文简单对比了高温相 LiCoO2和低温相 LiCoO2的结构和电化学性能的差别，详细介绍了 LiCoO2的各种合成方法并评述了不同合成方法、反应条件对 LiCoO2结构、形貌及电化学性能的影响，并提出了今后研究的方向。

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的LiMn2 O4、Li4Mn5O9和Li4Mn5O12 以及层状结构的LiMnO2 。对于LiMn2 O4,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶 -凝胶法制备 ,可以有效地克服Jahn -Teller效应所造成的容量衰减现象。Li4Mn5O9和Li4Mn5O12 可以用低温方法合成 ,能作为 3V锂离子二次电池的理想正极材料 ,层状结构LiMnO2 的容量比目前常用的正极材料的质量容量均要高 ,可达 2 70mAh/g ,而且循环性能也比较理想。随电子技术的发展 ,以氧化锰锂为正极的锂离子二次电池将得到广泛的应用。

锂磷氧氮(LiPON)薄膜电解质和全固态薄膜锂电池研究

采用电子束热蒸发Li3 PO4与氮等离子体辅助相结合的方法制备了含氮磷酸锂 (LiPON)电解质薄膜 ,已测得该非晶态电解质薄膜在温度为 3 0 0K时的离子导电率为 6 0× 10 -7S/cm ,电子电导率低于 10 -10 S/cm ,电化学稳定窗口为 5 0V .以脉冲激光沉积法 (PLD)制备的非晶态Ag0 5V2 O5薄膜为阴极 ,真空热蒸发法制备的金属锂为阳极 ,LiPON薄膜为电解质 ,成功地制备了一个新的Li/LiPON/Ag0 5V2 O5全固态薄膜锂电池 .该电池以 14 μA/cm2 电流充 /放电时 ,首次放电容量达到 62 μAh·cm-2 ·μm-1,10次循环后容量衰减缓慢 ,衰减率约为 0 2 % ,循环寿命达到 5 5

锂离子二次电池碳负极材料的改性

作为锂离子二次电池的碳负极材料，其改性方面的研究内容主要有：引入非金属无素、引入金属元素、处理表面及其它方法．引入的非金属元素有硼、硅、氮、磷和硫．引入的金属元素有钾、铝、镓、和钒、镍、钴、铜、铁等过渡金属元素．表面处理的方法包括氧化、形成表面层等．这些方法之所以能提高碳材料的性能，主要是由于它们能影响碳材料的电子状态、晶体结构以及表面结构．另外对锂在碳材料中的储存机理也简要地加以了说明．