全固态薄膜锂电池研究进展

全固态锂电池具有安全性好、寿命长、易于集成等优点,被认为是锂二次电池未来的一个发展方向。介绍了全固态薄膜锂电池国内外研究进展,阐述了电解质、正负极的研究状况,分析了全固态薄膜锂电池的发展方向,展望了今后的发展趋势和研究热点。

全固态薄膜锂电池研究进展和产业化展望

全固态薄膜锂电池利用固态电解质替代传统电解液,采用多层薄膜堆垛的平面结构,属于新一代的锂离子电池,在军民两用的可穿戴设备、便携式移动电源、汽车和航空动力电池等领域应用前景广阔。该类电池因高安全性、长循环寿命、高比容量和高能量密度等优势性能受到业界广泛关注。本文概述薄膜锂电池的分类和充放电原理,总结正负极、电解质薄膜材料的发展历程和薄膜制备手段的改进,对比各类电池材料的电化学性能,引入该方向最新的研究进展:三维薄膜锂电池,可变形的柔性电池,高电压、大容量电池组。汇总国外商用电池产品、关键优势技术、电池制备设备,提出薄膜锂电池亟待解决的科学问题和国内潜在的产业化方向。

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

全固态无机薄膜锂电池近期发展动态

微电池在未来的便携式电子设备、国防装备及微电子机械系统(MEMS)等方面有着广泛的应用前景,受到人们的重视。其中全固态薄膜锂电池具有能量密度高、循环性能和安全性能好等优点已经成为目前研究的热点。由于该类电池的制备涉及众多学科,环境要求苛刻,过程复杂,因此对单个电极或电解质薄膜的报道屡见不鲜,而组装成全固态薄膜锂电池的报道却屈指可数。本文对已经组装成并具有电化学充放电性能的全固态薄膜锂电池近期发展动态进行了综述,简要介绍了该类电池的结构和特性,并对今后的研究方向进行了展望。

全固态薄膜锂电池0.3Ag-V2O5｜LiPON｜Li的制备及电化学性能

采用紫外脉冲激光沉积（PLD）法制备了0.3Ag-V2O5和LiPON薄膜,结合真空热蒸镀法原位组装0.3Ag-V2O5｜LiPON｜Li薄膜电池。由扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征了0.3Ag-V2O5和LiPON薄膜形貌与结构,利用恒电流充放电、循环伏安等技术考察了薄膜电池的电化学性能。结果表明,采用PLD方法在O2气氛和N2气氛中分别获得了表面均匀、无针孔、无裂缝、具有非晶态结构的0.3Ag-V2O5和LiPON薄膜。在电压1.0-4.0V,充放电速率2C时,以厚度100nm的0.3Ag-V2O5薄膜为阴极组装的液态电解质电池循环1000次后稳定容量仍为260mAh/g,表现出良好的循环性能。PLD沉积的Li-PON电解质薄膜具有很好的锂离子导电能力,室温离子电导率为1.6×10^-6S/cm,电子电导率〈10^-14S/cm。在电流密度7μA/cm^2,电压1.0-3.5V条件下全固态薄膜锂电池0.3Ag-V2O5│LiPON│Li的循环性能良好,100次循环后的体积比容量达40μAh/（μm.cm^2）。

以LiCoO_2为阴极的全固态薄膜锂电池的研究

采用射频磁控溅射技术制备了非晶态和不同取向的多晶LiCoO2薄膜,利用XRD和SEM研究了不同温度退火后LiCoO2薄膜的结构和形貌.以具有不同结构的LiCoO2薄膜为阴极、含氮磷酸锂薄膜为电解质以及金属锂薄膜为阳极,成功地制备了电化学性能不同的全固态薄膜锂电池.由电化学研究结果表明,LiCoO2薄膜的结构和多晶取向决定了薄膜电池的电化学性能.采用具有一定取向的多晶LiCoO2薄膜制备的全固态薄膜锂电池具有最佳的性能,稳定放电容量达到55.4μAh/cm2μm,充放电循环次数超过450次.

薄膜锂电池的研究进展

微电子机械系统(MEMS)和超大规模集成电路(VLSI)技术的发展对能源的微型化、集成化提出了越来越高的要求。全固态薄膜锂电池因其良好的集成兼容性和电化学性能成为MEMS和VLSI能源微型化、集成化的最佳选择。简单介绍了薄膜锂电池的构造,举例说明了薄膜锂电池的工作原理。从阴极膜、固体电解质膜、阳极膜三个方面概述了近年来薄膜锂电池关键材料的研究进展。阴极膜方面LiCoO2依旧是研究的热点,此外对LiNiO2、LiMn2O4、LiNixCo1-xO2、V2O5也有较多的研究;固体电解质膜方面以对LiPON膜的研究为主;阳极膜方面以对锂金属替代物的研究为主,比如锡的氮化物、氧化物以及非晶硅膜,研究多集中在循环效能的提高。在薄膜锂电池结构方面,三维结构将是今后研究的一个重要方向。

锂磷氧氮电解质在无机薄膜锂电池中的应用

锂磷氧氮(LiPON,lithium phosphorous oxynitride)薄膜具有较高的离子电导率,极低的电子电导率,很宽的电化学稳定窗口等优点而成为全固态无机薄膜锂电池首选的电解质材料。简要介绍了 LiPON 薄膜的特性与制备方法,综述了国内外 LiPON 薄膜为电解质的薄膜锂电池的研究情况,并简要评述了目前薄膜锂电池制备中遇到的困难和今后的研究方向。

薄膜锂电池的研究进展

适应微系统的需要发展起来的薄膜锂电池,具有很高的比容量和很长的循环寿命,是真正的全固态电池。集成到微电子线路板上,使其应用非常广泛。概述了薄膜锂电池的基本制备工艺、应用领域和薄膜锂电池的研究及产业化的状况。

薄膜锂电池制备工艺现状

随着无线电通讯和集成光电路的迅速发展 ,在很多电子设备上都要求有独立的高性能微型电源。薄膜锂电池作为一种重要的微型能源形式 ,正在受到越来越多的关注和研究。概述了国际上目前制备薄膜锂电池的阴极膜、阳极膜和电解质膜过程中所采用的各种工艺手段 ,从工作原理、采用的材料与设备、得到的膜的物理化学性能等各个方面对这些工艺方法进行了分析。

全固态薄膜锂电池的研究进展

全固态薄膜锂电池作为一种新型的微型能源形式,具有能量密度高、循环寿命长等优点,正在受到越来越多的关注。本文详细介绍了全固态薄膜锂电池的研究进展,尤其对全固态薄膜锂电池阴极薄膜的制备技术和发展现状进行了全面的评述,展望了今后的发展趋势及研究热点。

脉冲激光沉积技术制备薄膜锂电池

脉冲激光沉积(pulsed laser deposition,PLD)是20世纪80年代发展起来的一种全新的制备薄膜技术,具有沉积速率高,再现性能好等优点。近年来,利用PLD技术在全固态薄膜锂电池的研究中取得许多有意义的结果。一系列新型、高质量的电池薄膜材料被成功制备;原位组装的薄膜锂电池表现出良好的电化学性能。本文简要介绍了PLD技术的原理和特点;重点评述PLD在全固态薄膜锂电池阴极薄膜、阳极薄膜和电解质薄膜制备中的应用状况。

全固态薄膜锂电池的研究进展

薄膜锂电池具有良好的集成兼容性和优异的电化学性能,成为微电子机械系统(MEMS)和超大规模集成电路(VLSI)能源微型化、集成化的最佳选择电源。介绍了薄膜锂电池的结构特征和应用前景,重点分析了国内外研究现状、发展趋势和关键技术,并对开展该项技术研究提出了建议和展望。

利用常温工艺的全固体薄膜锂电池试制成功

在2010年11月14～18日于日本大阪市举办的第三届国际陶瓷会议（ICC 3）上,作为陶瓷材料的应用,日本产业技术综合研究所（AIST）的先进制造工艺研究部门发表了一项新成果,与丰田的电池生产技术开发部门合作。

全固态薄膜锂电池及薄膜电极材料研究进展

对全固态薄膜锂电池及其薄膜电极材料的研究进展进行了综述。分析了薄膜锂电池成为发展热点的客观原因;系统归纳了阴极薄膜、电解质薄膜和阳极薄膜材料及其制备技术研究进展;同时,对薄膜锂电池及其电极材料发展前景进行了展望。

柔性全固态薄膜锂电池

柔性全固态薄膜锂电池具有轻质、可赋形等特点,在可穿戴、柔性显示等领域具有非常广阔的应用前景。基于PVD技术实现了LiCoO2正极、LiPON固态电解质和金属Li负极等关键材料的薄膜化沉积,并最终以柔性超薄不锈钢为基底成功制备了LiCoO2/LiPON/Li柔性全固态薄膜锂电池。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)对薄膜结构、形貌进行了表征。采用LAND测试系统以及电化学工作站对电池的电化学性能进行测试分析,电池以10μA/cm^2电流充/放电时,首次放电面积比容量达到13.1μAh/cm^2。电池可以65μA/cm^2(5)恒电流充/放电。

全固态薄膜锂电池及其阴极薄膜材料制备技术

电子产品小型化、微型化、集成化成为当今技术发展的大趋势,从而需要电池的微型化。微电池在未来便携式电子设备、国防装备及微电子机械系统(MEMS)等方面有着广泛的应用前景,受到人们的重视。文章介绍了全固态薄膜锂电池的原理和结构,以及阴极薄膜的制备技术,展望了全固态薄膜锂电池的应用前景。

智能卡及其应用的薄膜锂电池

近年来智能卡的迅速发展对内置电源提出了需求。全固态薄膜锂蓄电池以及聚合物薄膜锂蓄电池已经成功地应用于智能卡当中。介绍了全固态薄膜锂蓄电池、聚合物薄膜锂蓄电池的制备工艺,比较了VartaBattery,CymbetCorporation,InfinitePowerSolutions,SolicoreInc.四家公司的商业化薄膜锂一次电池和锂蓄电池的制备以及相关特性。

磁控溅射制备V2O5薄膜及全固态薄膜锂电池研究

V2O5具有容量高、循环稳定、易于制备成薄膜等特点,是全固态薄膜锂电池理想的正极材料。采用磁控溅射法,以V2O5为靶材制备了薄膜,研究了溅射气体Ar/O2对薄膜结构、形貌及电化学性能的影响,优化了薄膜制备工艺。最终采用磁控溅射法依次沉积集流体薄膜、钒氧化物薄膜、固态电解质薄膜,真空热蒸发金属锂薄膜,成功制备了Al/V2O5/Li P ON/Li/Cu全固态薄膜锂电池。薄膜电池在1.7~3.4 V电压范围内,以10μA/cm2恒电流充放电测试,电池比容量达到25μAh/cm2,稳定循环超过500次。

薄膜锂电池SnOx阳极材料研究进展

锡基氧化物(SnOx)作为全固态薄膜锂离子电池的阳极材料具有熔点高、比容量大、性能稳定、安全性好、易于制备等优点受到人们的重视。介绍了SnOx阳极薄膜的特点,分析了SnOx的贮锂机理,重点评述了不同方法制备SnOx薄膜的结构和电化学性能,旨在进一步优化高性能锂离子电池阳极薄膜的制备过程,为全固态薄膜锂离子电池性能改善提供借鉴和启发。