LiPON固態(tài)電解質(zhì)層的研究.pdf

1、電池發(fā)展的必然趨勢(shì)是具有更小的體積、更輕的質(zhì)量和更高的比容量等，全固態(tài)鋰離子電池正由于具有以上優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛關(guān)注。目前針對(duì)全固態(tài)鋰離子電池的陰極、陽極均有大量研究，然而關(guān)于薄膜電解質(zhì)層的研究相對(duì)較少，尤其關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)材料的導(dǎo)電機(jī)制和其在空氣中的穩(wěn)定性的系統(tǒng)研究較少。本論文成功制備了全固態(tài)鋰離子電池用LiPON電解質(zhì)薄膜，研究了LiPON電解質(zhì)薄膜的穩(wěn)定性問題。本論文開展的主要工作如下：
　　1.采用N2作為反應(yīng)氣氛，射頻磁控濺射

2、方式制備得到LiPON固態(tài)電解質(zhì)層；采用Ar作為濺射氣氛，直流磁控濺射方式制備金屬Al電極，搭建Al-LiPON-Al三明治結(jié)構(gòu)。采用XPS、XRD、SEM對(duì)薄膜進(jìn)行了表征；采用電化學(xué)工作站完成離子電導(dǎo)率測(cè)試。結(jié)果表明，所制備 LiPON固態(tài)電解質(zhì)元素比例合適、以非晶態(tài)存在、表面致密、離子電導(dǎo)率數(shù)值為5.4×10-7S/cm，已基本可以作為固態(tài)電解質(zhì)層在全固態(tài)鋰離子電池中使用。
　　2.進(jìn)行了 LiPON固態(tài)電解質(zhì)在空氣和 N2環(huán)

3、境下的退火實(shí)驗(yàn)，溫度區(qū)間為100~800℃，恒溫區(qū)間維持時(shí)間為1~10h。采用XPS、XRD、SEM對(duì)不同條件下退火后的LiPON固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：600℃以下退火，薄膜性能變化不大；600℃以上退火，隨著退火溫度和退火時(shí)間增長，N元素含量降低、非晶特性惡化、薄膜表面出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象、基底顯現(xiàn)，不再適宜于作為固態(tài)電解質(zhì)使用。
　　3.進(jìn)行了 LiPON固態(tài)電解質(zhì)在空氣中的水解實(shí)驗(yàn)，濕度設(shè)定為25％、50%和75%，水解時(shí)