全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的研究進(jìn)展

劉永澤

摘 要：全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池具有較高的安全性、重量較輕、能量密度較高、而且使用壽命較長，在一些微電池系統(tǒng)領(lǐng)域有著較好作用，具有較高的應(yīng)用價值。在許多信息工業(yè)以及一些微型加工工業(yè)中，基于工業(yè)特性，對電池系統(tǒng)提出了較高要求，一般的電池往往不具有較高的安全性，而且能量密度不足，難以保障工業(yè)的順利進(jìn)行。全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池則能較好解決工業(yè)操作過程中的電池問題，具有較好作用。本文主要對全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池；研究；進(jìn)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.009

在社會經(jīng)濟(jì)的推動下，我國的電池行業(yè)得到了較好發(fā)展，全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池也有了較大進(jìn)步，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮出了較好作用。在電池方面，只有具備較高的能量密度、安全性、可靠性等要素才能更好在工業(yè)各環(huán)節(jié)操作中發(fā)揮重要作用，但是很多電池并不具備較好的性能，在應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)多種隱患。全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池則具有較高性能、使用壽命長，因此，技術(shù)人員可以將其應(yīng)用微電池系統(tǒng)中，能夠起到較好作用。

1 全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池分析

在實(shí)際生活中，薄膜鋰離子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量與全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的整體性能有著緊密聯(lián)系，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不高，將直接對全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的使用壽命、能量密度等優(yōu)勢有著重大影響，因此，基于薄膜鋰離子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，技術(shù)人員必須對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效優(yōu)化，這樣才能更好保障全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的應(yīng)用性能。在實(shí)際情況中，薄膜鋰離子結(jié)構(gòu)的種類較多，一些技術(shù)人員設(shè)計(jì)出了電池疊層結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，需在襯底中對陰陽極電流收集極薄膜進(jìn)行沉積，主要為兩層；之后再對陰極進(jìn)行沉積；然后對固體電解質(zhì)以及陽極薄膜進(jìn)行沉積，最后對保護(hù)層進(jìn)行涂抹，以保障全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的正常運(yùn)作。有些技術(shù)人員對薄膜鋰離子電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，在對相應(yīng)的薄膜電池材料進(jìn)行沉積后，設(shè)計(jì)了兩個引線端子，方便薄膜電池進(jìn)行連接，這種結(jié)構(gòu)對電池的有效面積進(jìn)行了擴(kuò)大，對全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的性能進(jìn)行了提高。

2 全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池研究進(jìn)展分析

與一般電池相比，全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池有著較高的安全性，整體運(yùn)作性能也更優(yōu)良，具有較高的應(yīng)用價值。在全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池中，薄膜材料的質(zhì)量決定著電池的運(yùn)作效果，因此，保障薄膜材料的質(zhì)量至關(guān)重要。

2.1 全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池正極薄膜材料

在實(shí)際生活中，全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的正極薄膜材料較多，包括LiCoO2、V2O5、LiNiO2、LiMn2O4等。LiCoO2有著較高的比容量、其循環(huán)功能較強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中能發(fā)揮出一定效果。有些技術(shù)人員研制出了多晶態(tài)LiCoO2薄膜，這種薄膜比容量較低，而且循環(huán)功能也較差，運(yùn)作時度溫度有著較高要求；而有些技術(shù)人員對偏壓進(jìn)行了應(yīng)用，較好保障了薄膜的循環(huán)性能，而且比容量較高。雖然這種材料具有一定優(yōu)勢，但是其有著較高的應(yīng)用成本，而且很容易造成環(huán)境污染，所以在發(fā)展過程中出現(xiàn)了較多問題。

與LiCoO2相比，LiMn2O4有著較為豐富的資源，而且安全性及環(huán)保性更高，所以具有較大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ恍┘夹g(shù)人員研制出的LiMn2O4薄膜具有密度高、無裂縫等特性，能夠較好提高全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的容量以及性能，在實(shí)際應(yīng)用效果較好。但是在實(shí)際情況中，LiMn2O4材料使用壽命較短，而且容量具有一定衰減性，因此，其發(fā)展過程也受到了較大限制。

2.2 全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池負(fù)極薄膜材料

以往主要應(yīng)用金屬鋰薄膜作為全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的負(fù)極材料，由于這種材料有著較高的比容量，而且電位較低，所以有著廣泛應(yīng)用；但是在實(shí)際情況中，金屬鋰薄膜也存在著一些劣勢，其熔點(diǎn)較低，而且安全性較差，所以在實(shí)際發(fā)展中受到了較多限制。有些技術(shù)人員對碳基、硅基等材料進(jìn)行了應(yīng)用，起到了一定效果，但是這些材料均存在著一些化學(xué)問題，難以普遍使用。有些技術(shù)人員對Li4Ti5O12進(jìn)行了應(yīng)用，這種材料有著較好的熱穩(wěn)定性，而且循環(huán)功能較好，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.3 全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池固體電解質(zhì)薄膜材料

全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池中固體電解質(zhì)薄膜材料有著重要作用，對電池的化學(xué)性能有著較大影響。有些技術(shù)人員研制出了非晶態(tài)的Li2.2V0.54Si0.46O3.4薄膜，具有較高的離子電導(dǎo)率，能達(dá)到2.6*20-6S/cm，能起到較好作用。有些技術(shù)人員對射頻磁控濺射方法進(jìn)行了應(yīng)用，研制出了非晶態(tài)的LiPON薄膜，其離子電導(dǎo)率比非晶態(tài)的Li2.2V0.54Si0.46O3.4薄膜高，實(shí)用性較強(qiáng)。

3 結(jié)束語

在實(shí)際生活中，全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池有著較多優(yōu)勢，包括能量高、電壓高、使用壽命長、無污染等，在電子信息工業(yè)、微型加工工業(yè)中有著廣泛應(yīng)用，并起到了較好效果，促進(jìn)了多種行業(yè)的發(fā)展。因此，基于全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的發(fā)展?jié)摿Γ夹g(shù)人員需加強(qiáng)對其的研究，提高其整體運(yùn)作性能，并將其應(yīng)用進(jìn)多種行業(yè)，充分發(fā)揮出全固態(tài)薄膜鋰離子二次電池的作用，從而更好為社會服務(wù)。

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