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。     

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。     

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，本文回顾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、化学沉积法、脉冲激光沉积法、磁控溅射法，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；     

聚合物锂离子二次电池

聚合物锂离子二次电池是一种新型锂离子电池，既具有锂离子电池的优点又具有易于薄型化和改变形状的特点，符合便携式电器小型化趋势的要求，已成为电池研究开发的又一热点，本从贝尔塑料锂离子电池出发，着重综述了凝胶电解质锂离子电池应用研究现状。     

软包装锂离子电池性能研究

研究了以塑料包装取代金属外壳所实现的新型软包装锂离子电池的电化学性能.从软包装锂离子电池的倍率放电性能、电池的高低温放电能力和充放电循环稳定性等方面的研究表明,软包装锂离子电池具有良好电化学性能.软包装锂离子电池既不同于金属外壳锂离子电池,也不同于聚合物锂离子电池,是锂离子电池的一种新型设计.     

锂离子二次电池的炭负极材料

论述了多种作为锂离子二次电池负极的炭材料的性能，结构特征与在电池反应过程中的特点及其影响因素，对于这些炭材料的进一步改进，开发出实用化的炭材料有一定理论和实践意义。     

磷酸钒锂材料及全钒锂离子电池性能研究

采用溶胶凝胶、喷雾干燥、碳热还原法合成了球形Li3V2 (PO4)3材料. 与金属锂配对组成半电池时,Li3V2 (PO4)3在4 V和2 V附近都有明显的充放电电压平台,分别对应于V4+/V3+和V3+/V2+电对. 同时以Li3V2 (PO4)3作为正负极材料,组装成2 V级全钒锂离子电池. 对该电池在1.5～3.0 V范围内进行充放电测试,结果表明,该全钒锂离子电池具有优良的电化学性能. 全钒锂离子电池可能成为磷酸钒锂材料应用的新领域.     

锂离子二次电池的应用和发展

锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电器中。随着技术的发展,锂离子电池在未来的电动汽车和储能领域也有着非常好的应用前景,必将对未来人们的生活产生深刻的影响。近年来,锂离子电池的容量和循环性能也不断得到提高,容量更大、质量更轻、体积更小、厚度更薄、价格更低的锂离子电池将不断地被推向市场。作者分别对锂离子电池发展历史、当前应用及最新发展状况进行综述及评论。     

聚合物锂离子电池负极电化学性能研究

制备了聚合物锂离子电池用负极 ,对其首次充放电效率、比容量、不同放电倍率下放电性能进行了测试 .首次充放电容量分别为 340 m A· h·g- 1和 310 m A·h· g- l,库仑效率可达 91% .以锂锰氧为正极组装了聚合物锂离子电池 ,通过测试表明制备的聚合物锂离子电池具有较好的循环性和大电流放电能力 .所制负极可应用于聚合物锂离子电池中 .     

锂离子二次电池容量损失的电化学修复

以比亚迪公司生产的额定容量为950 mA.h的LP063450AR型方型锂离子电池为样品电池,对锂离子二次电池容量损失的电化学修复进行研究,并采用X线衍射(XRD)、电化学交流阻抗(EIS)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)等手段探讨修复机理。结果表明:通过插入适当小电流充放电循环,可对二次电池多次循环后所导致的容量损失进行有效修复。在充、放电倍率为1C和2C时,每50次循环后通过修复,电池容量较修复前平均增加40~50 mA.h;300次循环结束后,电池容量仍保持在860 mA.h和750 mA.h左右;300次循环后,放电态时修复前、后电池正极材料化学式分别为Li0.776CoO2和Li0.907CoO2,经过修复,更多的Li+在正极嵌入,活性材料的使用得到提高。     

对靶磁控溅射FeCoN薄膜的结构与磁性

利用改进后的对靶磁控溅射系统,  以N₂/Ar混合气体为溅射气体,  在未加热的Si(111)衬底上沉积FeCoN薄膜.  采用X射线衍射仪(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和超导量子干涉仪(SQUID)研究不同Co靶溅射功率对FeCoN薄膜样品的结构、 形貌和磁性性能的影响.  结果表明: 固定Fe靶功率为160 W(电流I=0.4 A),  当Co靶功率为2.4 W(I=0.04 A)时,  薄膜由Co溶入ε-Fe₃N中形成的ε-(Fe,Co)₃N化合物相构成; 当Co靶功率为58 W(I=0.2 A)时,  获得了Fe₃N/Co₃N化合物相,  薄膜的饱和磁化强度(M_s)为151.47 A·m²/kg,  矫顽力(H_c)为3.68 kA/m; 当Co靶功率为11.9 W(I=0.07 A)时,  制备出具有高饱和磁化强度的α″-(Fe,Co)₁₆N₂化合物相,  薄膜的M_s=265.08 A·m²/kg,  H_c=8.24 kA/m.       

室温射频磁控溅射沉积ITO薄膜的研究

报道透明导电膜不加衬底温度、无需沉积后的退火工艺、用射频磁控溅射沉积氧化铟、锡（ＩＴＯ）薄膜获得电阻率３×１０－４Ω·ｃｍ，在可见光区平均透光率８４％的优良性能．用扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射法研究了ＩＴＯ薄膜的结晶形貌和晶体结构     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.     

中频溅射法制备薄膜电池正极LiCoO2薄膜结构的研究

采用大型中频磁控溅射系统制备了全固态薄膜电池用LiCoO_2阴极薄膜材料,研究了退火前后其结构及形貌的变化。结果表明,沉积的LiCoO_2薄膜具有晶态结构;沉积状态薄膜的晶体取向决定着退火后薄膜的晶体择优取向,退火只是使晶粒更加完整,并使择优取向发展得更好;沉积过程的O_2/Ar(氧分压)对薄膜的晶体取向影响很大,适当控制沉积条件,采用工业规模的中频磁控溅射设备可以制备出取向良好的LiCoO_2薄膜阴极材料。     

磁控溅射法制备Half-Heusler化合物半导体TiCoSb薄膜

设计一种特别的TiCoSb复合靶材, 通过调节各元素在复合靶材上所占面积的大小, 可以方便地调节薄膜的成分. 采用这种靶材, 利用直流磁控溅射和快速退火成功制备单一物相的多晶TiCoSb薄膜; 采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)分析TiCoSb薄膜的结构和表面形貌; 利用Hall测试仪初步研究薄膜的电学性质. 结果表明, 所制备的TiCoSb薄膜对石英玻璃衬底具有良好的粘附力, 薄膜均匀致密. 经600 ºC, 5 min退火的TiCoSb薄膜的结晶质量较好, 薄膜的室温电导率为13.7 S/cm.     

磁控溅射ZnO薄膜的三阶非线性光学特性

采用磁控溅射技术在SiO_2衬底上制备ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪对薄膜的晶体结构、表面形貌、带隙宽度和光致发光性质进行测试表征,结合飞秒激光(波长为800nm,脉宽50fs)和Z扫描方法测量该薄膜的三阶非线性光学特性.结果表明,其三阶非线性折射率和非线性吸收系数均为正值,分别为3.50×10-18 m2/W和2.88×10-11 m/W.     

基于磁控溅射技术沉积光伏电池用硅基薄膜材料的研究

硅基薄膜太阳能电池是光伏电池领域最具有发展前景的组件.采用非平衡磁控溅射技术制备氢化硅薄膜和SiNx/Si纳米多层膜,并对其结构与性能进行了分析.结果表明,Si∶ H薄膜呈现出非晶硅和硅纳米晶颗粒复合结构;随着溅射混合气中氢气含量的增加,Si∶ H薄膜的晶化程度增强;Si∶ H薄膜的光学带隙均高于2.0eV.利用交替磁控溅射方法沉积的SiNx/Si纳米多层膜结构,其呈现出非晶相.