Razvoj uporabe Vseh tankih litijevih baterij v trdnem stanju

Razvoj kemičnih virov energije se giblje v smeri visoke specifične energije, dolgega življenja in visoke varnosti. Vse-solid-state tanko-film litij baterije so postale najbolj priljubljena vrsta litijevih baterij. Anorganske tanko filmske litijeve baterije iz trdnega stanja uporabljajo tanko-filmske pozitivne in negativne elektrode ter tanko-filmske trdne elektrolite. Tanka filmska morfologija trdnega elektrolita omogoča zamenjavo tekočega elektrolita s trdnim elektrolitim z nižjo ionsko prevodnostjo. Tanka filmska morfologija pozitivnih in negativnih elektrod omogoča uporabo številnih pozitivnih in negativnih materialov z velikimi spremembami v glavni in izpustni prostornini, kot so kovinski litij in tanki filmski silikon Počakaj. Obenem je zaradi tanke filmske morfologije tankofilnih litijevih baterij enostavno predelati v baterije mikron velikosti, in še nadaljnje raziskave nano-velikih baterij. Zato tankofilne litijske baterije niso postale le raziskovalno točko kemijskih virov naslednje generacije, temveč tudi neizogibne raziskave mikro baterij. Smer razvoja.

Sedanje raziskovalne usmeritve za anorganske tanko filmske litijeve baterije v trdnem stanju so večinoma razdeljene na: (1) Raziskave in razvoj novih konstrukcij baterij, Popraviti kapacitet baterije po površinama po enoti i napajanje pražnjenja, te riješavati problem niske kapacitete i napajanja tanko-filmskih litijevih baterija: (2) Research on new types of solid electrolytes with high ionic conductivity to solve problem low lithium ion conductivity in anorganski solid electrolytes : (3) Raziskave o novih vrstah pozitivnih in negativnih elektrod, tako da imajo pozitivne in negativne elektrode po nastanek filma boljše

1. Raziskave o strukturi tankih filmskih litijevih baterij

Tanko-filmska litijska baterija sprejema klasično laminirano strukturo, ki je enostavna po strukturi in enostavna za obdelavo. Da bi dodatno izboljšali delovanje baterije, pa se raziskave o strukturi tanke filmske litijeve baterije postopoma povečujejo, še posebej 3D struktura tanka filmska litijeva baterija je zaradi dobrih pričakovanj uspešnosti postala raziskovalna točka. V 3D strukturi tanke filmske litijske baterije je podobna porozni strukturi 3D baterije. Taka baterija se obdela s številnimi redno razporejenimi mikroporami na silikonski substrati, v mikroporah pa se odlaga li difuzijska pregradna plast TiN, nato pa se silikon uporabi kot negativna elektroda. LiPON je Elektrolit, LiCoO2 je pozitivna elektroda za izdelovanje baterije.

2. Raziskave o anorganskih trdnih elektrolitih

Baterije, ki uporabljajo anorganske trdne elektrolite, imajo številne prednosti pred elektrolitsko baterijo, kot so elektrokemična stabilnost, toplotna stabilnost, odpornost na udarce, odpornost na udarce, težave z uhajanjem in onesnaževanjem ter enostavna miniaturizacija in oblikovanje tankega filma. Dober anorganski trdni elektrolit mora imeti naslednje značilnosti: (1) Visoka litijev ionska prevodnost in skoraj zanemarljiva elektronska prevodnost znotraj litijevega aktivnega stanja in temperaturnega območja okolja; (2) V elektrokemičnih reakcijah mora biti stabilen, zlasti vmesnik v stiku z negativno elektrodo litija ali litijevih zlitih; (3) Za uporabo mora biti trdni elektrolit okolju prijazen, nestrupen, nizek strošek in enostaven za pripravo, najbolje pa je, da je koeficient toplotne širitve skladen z elektrodami na obeh straneh, vsaj ne preveč različno.

(1) Kristalinični anorganski elektroliti

Trenutno so kristalni anorganski elektroliti v številnih poročilih pokazali visoko ionsko prevodnost in jih je mogoče razdeliti na trdne elektrolite TIPA NASICON, LISICON tipa, Tipa Thio-LISICON, perovskite tipa in druge strukture. Struktura NASICON trdnega elektrolita je na splošno M[A2B3O12]. Čeprav ima NASICON elektrolit visoko jonsko prevodnost, se T izdelek zlahka zmanjša s kovinskim litijem, kar ima za posledico nestabilen stik s kovinskim litijem.

LISICON ima tudi visoko ionsko prevodnost. Njegova tipična struktura je Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISL-CON tip elektrolita za izboljšanje ionske prevodnosti elektrolita. V LISICON tip elektrolitu se namesto kisika uporablja žveplovo, kot so Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 In drugi novi materiali, njegova ionska prevodnost lahko doseže 6,5×10-5S/cm.

Sedanje raziskovalne usmeritve za anorganske tanko filmske litijeve baterije v trdnem stanju so večinoma razdeljene na: (1) Raziskave in razvoj novih konstrukcij baterij, Popraviti kapacitet baterije po površinama po enoti i napajanje pražnjenja, te riješavati problem niske kapacitete i napajanja tanko-filmskih litijevih baterija: (2) Research on new types of solid electrolytes with high ionic conductivity to solve problem low lithium ion conductivity in anorganski solid electrolytes : (3) Raziskave o novih vrstah pozitivnih in negativnih elektrod, tako da imajo pozitivne in negativne elektrode po nastanek filma boljše

1. Raziskave o strukturi tankih filmskih litijevih baterij

Tanko-filmska litijska baterija sprejema klasično laminirano strukturo, ki je enostavna po strukturi in enostavna za obdelavo. Da bi dodatno izboljšali delovanje baterije, pa se raziskave o strukturi tanke filmske litijeve baterije postopoma povečujejo, še posebej 3D struktura tanka filmska litijeva baterija je zaradi dobrih pričakovanj uspešnosti postala raziskovalna točka. V 3D strukturi tanke filmske litijske baterije je podobna porozni strukturi 3D baterije. Taka baterija se obdela s številnimi redno razporejenimi mikroporami na silikonski substrati, v mikroporah pa se odlaga li difuzijska pregradna plast TiN, nato pa se silikon uporabi kot negativna elektroda. LiPON je Elektrolit, LiCoO2 je pozitivna elektroda za izdelovanje baterije.

2. Raziskave o anorganskih trdnih elektrolitih

Baterije, ki uporabljajo anorganske trdne elektrolite, imajo številne prednosti pred elektrolitsko baterijo, kot so elektrokemična stabilnost, toplotna stabilnost, odpornost na udarce, odpornost na udarce, težave z uhajanjem in onesnaževanjem ter enostavna miniaturizacija in oblikovanje tankega filma. Dober anorganski trdni elektrolit mora imeti naslednje značilnosti: (1) Visoka litijev ionska prevodnost in skoraj zanemarljiva elektronska prevodnost znotraj litijevega aktivnega stanja in temperaturnega območja okolja; (2) V elektrokemičnih reakcijah mora biti stabilen, zlasti vmesnik v stiku z negativno elektrodo litija ali litijevih zlitih; (3) Za uporabo mora biti trdni elektrolit okolju prijazen, nestrupen, nizek strošek in enostaven za pripravo, najbolje pa je, da je koeficient toplotne širitve skladen z elektrodami na obeh straneh, vsaj ne preveč različno.

(1) Kristalinični anorganski elektroliti

Trenutno so kristalni anorganski elektroliti v številnih poročilih pokazali visoko ionsko prevodnost in jih je mogoče razdeliti na trdne elektrolite TIPA NASICON, LISICON tipa, Tipa Thio-LISICON, perovskite tipa in druge strukture. Struktura NASICON trdnega elektrolita je na splošno M[A2B3O12]. Čeprav ima NASICON elektrolit visoko jonsko prevodnost, se T izdelek zlahka zmanjša s kovinskim litijem, kar ima za posledico nestabilen stik s kovinskim litijem.

LISICON ima tudi visoko ionsko prevodnost. Njegova tipična struktura je Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISL-CON tip elektrolita za izboljšanje ionske prevodnosti elektrolita. V LISICON tip elektrolitu se namesto kisika uporablja žveplovo, kot so Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 In drugi novi materiali, njegova ionska prevodnost lahko doseže 6,5×10-5S/cm.