物理氣相沉積法制備全固態(tài)薄膜鋰離子電池正極材料LiCoO2.pdf

1、隨著電子器件不斷的微型化，加之微電子機械系統(tǒng)(Micro-Electronic Mechanical Systems，MEMS)技術發(fā)展的需要，常規(guī)電池組成的能源供應系統(tǒng)普遍比其要支持的微型系統(tǒng)大，因此全固態(tài)薄膜鋰離子電池的研究日益為人們所重視。鋰離子電池的性能主要取決于所用電池內部材料的結構和性能。而正極材料的開發(fā)是制約鋰離子電池性能進一步提高的重要因素。
　　盡管本文則選擇了目前研究較為成熟，并且已經(jīng)投入商業(yè)化運作的正極材料L

2、iCoO2作為研究對象，但是該材料在作為全固態(tài)薄膜電池的正極材料應用時，即在充當薄膜電極時，依然有值得研究的方面。影響薄膜電性能的因素是多方面的，本文對其中之一因素——LiCoO2薄膜的微結構進行了一系列的研究。分別采用脈沖激光沉積法(Pulse Laser Deposition-PLD)技術和射頻磁控(Radio Frequency-RF)濺射兩種物理氣相沉積法在不同的基片上生長LiCoO2薄膜，并對其結構進行表征測試。
　　本

3、文針對全固態(tài)薄膜鋰離子電池的正極材料LiCoO2薄膜的性能要求，分別對PLD以及RF工藝參數(shù)進行優(yōu)化，從而得到結晶度良好，擇優(yōu)取向明顯的LiCoO2薄膜。主要結果如下：
　　優(yōu)化PLD工藝參數(shù)，分別在Si基片上、Au基片上以及SS(Stainless steel)基片上沉積出結晶性良好呈現(xiàn)(003)、(104)擇優(yōu)以及隨機取向的LiCoO2薄膜。
　　優(yōu)化 RF工藝參數(shù)，首先在 Si基片上獲得了結晶性良好的(003)擇優(yōu)取向

4、的LiCoO2薄膜，而后發(fā)現(xiàn)其XRD峰強一直無法提高，后改用Au基片，生長出了具有明顯(104)擇優(yōu)取向的LiCoO2薄膜。從而得出PLD比較容易沉積出c-axis擇優(yōu)的LiCoO2薄膜，而RF則比較容易得到a-axis擇優(yōu)的LiCoO2薄膜。
　　在手套箱中將樣品組裝成原理電池，而后進行恒流循環(huán)充放電測試、循環(huán)伏安法等一系列的電性能測試，得到了使用PLD法沉積在 SS基片上的，首次放電容量為111.9mAh/g（81.7％理論容