LiPON固態(tài)電解質(zhì)層的研究.pdf

1、電池發(fā)展的必然趨勢是具有更小的體積、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)點而引起廣泛關(guān)注。目前針對全固態(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)層的研究相對較少，尤其關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)材料的導電機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對薄膜進行了表征；采用電化學工作站完成離子電導率測試。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.進行了 LiPON固態(tài)電解質(zhì)在空氣和 N2環(huán)

3、境下的退火實驗，溫度區(qū)間為100~800℃，恒溫區(qū)間維持時間為1~10h。采用XPS、XRD、SEM對不同條件下退火后的LiPON固態(tài)電解質(zhì)進行了表征。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間增長，N元素含量降低、非晶特性惡化、薄膜表面出現(xiàn)團聚現(xiàn)象、基底顯現(xiàn)，不再適宜于作為固態(tài)電解質(zhì)使用。
　　3.進行了 LiPON固態(tài)電解質(zhì)在空氣中的水解實驗，濕度設(shè)定為25％、50%和75%，水解時