薄膜鋰電池中固態(tài)電解質(zhì)/電極界面的制備與原位表征評估

固態(tài)電池在實(shí)際應(yīng)用中最大的缺點(diǎn)是固態(tài)電解質(zhì)和電極界面的內(nèi)阻大，嚴(yán)重影響電池的電化學(xué)性能。全固態(tài)鋰電池與液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)的鋰離子電池相比具有安全性高、容量大、高電位窗口等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計并制作了全固態(tài)鋰離子電池全真空制備與評價系統(tǒng)。為了制備干凈的固態(tài)電解質(zhì)/電極界面，將陰極、電解質(zhì)和陽極薄膜沉積的超高真空室直接連接在一起。因此，在整個制造和評估過程中，樣品保持在超高真空條件下，不暴露于空氣中。薄膜鋰電池具有良好的固態(tài)電解質(zhì)/電極界面，即使沒有進(jìn)行沉積后退火，也表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。這種性能歸因于真空中制備的干凈固態(tài)電解質(zhì)/電極界面。

薄膜沉積系統(tǒng)由以下幾個部分組成：電極材料的脈沖激光沉積系統(tǒng)、Li3PO4-xNx電極/金集電器的射頻磁控濺射沉積系統(tǒng)和鋰金屬熱蒸發(fā)系統(tǒng)。首先樣品基體被固定到一個與該樣品架兼容基片支架；然后將基片固定于面罩支架上。當(dāng)更換真空室中的面罩時，將基片保持器設(shè)置在線性轉(zhuǎn)換室中的不同面罩支架上。用傳統(tǒng)的蒸發(fā)方法將陽極金屬鋰膜沉積在薄膜層，并且用臺階儀測量Au、LiCoO2和薄膜的厚度。采用石英晶體微天平厚度監(jiān)測儀測量Li厚度，Li、LiPON、LCO和金集電器厚度分別為 600、1000、200、100nm。所制備的薄膜鋰電池被轉(zhuǎn)移到多功能室,不暴露于空氣中，并對其電化學(xué)性能進(jìn)行了評價。

刊名：Solid State Ionics（英）

刊期：2017年第10期

作者：Masakazu Haruta

編譯：陳若龍