薄膜锂电池中固态电解质/电极界面的制备与原位表征评估

薄膜锂电池中固态电解质/电极界面的制备与原位表征评估

固态电池在实际应用中最大的缺点是固态电解质和电极界面的内阻大，严重影响电池的电化学性能。全固态锂电池与液态有机电解质的锂离子电池相比具有安全性高、容量大、高电位窗口等优点。设计并制作了全固态锂离子电池全真空制备与评价系统。为了制备干净的固态电解质/电极界面，将阴极、电解质和阳极薄膜沉积的超高真空室直接连接在一起。因此，在整个制造和评估过程中，样品保持在超高真空条件下，不暴露于空气中。薄膜锂电池具有良好的固态电解质/电极界面，即使没有进行沉积后退火，也表现出良好的电化学性能。这种性能归因于真空中制备的干净固态电解质/电极界面。

薄膜沉积系统由以下几个部分组成：电极材料的脉冲激光沉积系统、Li3PO4-xNx电极/金集电器的射频磁控溅射沉积系统和锂金属热蒸发系统。首先样品基体被固定到一个与该样品架兼容基片支架；然后将基片固定于面罩支架上。当更换真空室中的面罩时，将基片保持器设置在线性转换室中的不同面罩支架上。用传统的蒸发方法将阳极金属锂膜沉积在薄膜层，并且用台阶仪测量Au、LiCoO2和薄膜的厚度。采用石英晶体微天平厚度监测仪测量Li厚度，Li、LiPON、LCO和金集电器厚度分别为 600、1000、200、100nm。所制备的薄膜锂电池被转移到多功能室,不暴露于空气中，并对其电化学性能进行了评价。

刊名：Solid State Ionics（英）

刊期：2017年第10期

作者：Masakazu Haruta

编译：陈若龙