Desenvolvimento de aplicativos de todas as baterias de lítio de filme fino de estado sólido

O desenvolvimento de fontes de energia química tem se movido na direção de alta energia específica, longa vida e alta segurança. As baterias de lítio de película fina de estado sólido tornaram-se o tipo mais popular de baterias de lítio. As baterias de lítio de filme fino inorgânico totalmente sólido usam eletrodos positivos e negativos de filme fino e eletrólitos sólidos de filme fino. A morfologia de filme fino do eletrólito sólido torna possível substituir o eletrólito líquido por um eletrólito sólido com menor condutividade iônica. A morfologia de filme fino dos eletrodos positivo e negativo torna possível a aplicação de muitos materiais positivos e negativos com grandes mudanças na carga e no volume de descarga, como metal lítio e filme fino de silício Wait. Ao mesmo tempo, devido à morfologia de filme fino das baterias de lítio de filme fino, é fácil processá-lo em baterias de tamanho mícron e ainda mais pesquisas em baterias de tamanho nano. Portanto, as baterias de lítio de película fina não só se tornaram o ponto principal de pesquisa de fontes de energia química de última geração, mas também a inevitável pesquisa de micro-baterias. Direção de desenvolvimento.

As orientações de pesquisa atuais para baterias inorgânicas de lítio de película fina de estado sólido são principalmente divididas em: (1) Pesquisar e desenvolver novas estruturas de bateria, melhorar a capacidade da bateria por unidade de área e descarregar energia, e resolver o problema de área de unidade baixa capacidade e potência das baterias de lítio de película fina: (2) Pesquisa sobre novos tipos de eletrólitos sólidos com alta condutividade iônica para resolver o problema de baixa condutividade de íons de lítio em eletrólitos sólidos inorgânicos: (3) Pesquisa sobre novos tipos de eletrodos positivos e negativos , de modo que os eletrodos positivo e negativo após a formação do filme tenham melhor

1. Pesquisa sobre a estrutura de baterias de lítio de filme fino

A bateria de lítio de película fina adota uma estrutura laminada clássica, de estrutura simples e fácil de processar. No entanto, a fim de melhorar ainda mais o desempenho da bateria, a pesquisa sobre a estrutura da bateria de lítio de filme fino está aumentando gradualmente, especialmente a bateria de lítio de filme fino de estrutura 3D tornou-se um ponto de acesso de pesquisa devido às suas expectativas de bom desempenho. Na estrutura 3D da bateria de lítio de filme fino, é semelhante à estrutura porosa da bateria 3D. Este tipo de bateria é processado com muitos microporos dispostos regularmente no substrato de silício e a camada de barreira de difusão de Li TiN é depositada nos microporos e, em seguida, o silício é usado como o eletrodo negativo. LiPON é eletrólito, LiCoO2 é o eletrodo positivo para fazer a bateria.

2. Pesquisa sobre eletrólito sólido inorgânico

As baterias que usam eletrólitos sólidos inorgânicos têm muitas vantagens sobre as baterias de eletrólitos, como estabilidade eletroquímica, estabilidade térmica, resistência ao choque, resistência ao impacto, sem vazamento e problemas de poluição e fácil miniaturização e formação de filme fino. Um bom eletrólito sólido inorgânico deve ter as seguintes características: (1) Alta condutividade de íons de lítio e condutividade eletrônica quase desprezível dentro do estado ativo de lítio e faixa de temperatura ambiente; (2) Deve ser estável sob reações eletroquímicas, especialmente a interface em contato com o eletrodo negativo de lítio ou liga de lítio; (3) Para utilizá-lo, o eletrólito sólido deve ser ecologicamente correto, não tóxico, de baixo custo e fácil de preparar, sendo melhor que o coeficiente de expansão térmica seja compatível com os eletrodos de ambos os lados, pelo menos não muito diferente.

(1) Eletrólito inorgânico cristalino

Atualmente, eletrólitos inorgânicos cristalinos têm mostrado alta condutividade iônica em muitos relatórios, e podem ser divididos em eletrólitos sólidos do tipo NASICON, tipo LISICON, tipo Tio-LISICON, tipo perovskita e outras estruturas. A estrutura do eletrólito sólido NASICON é geralmente M [A2B3O12]. Embora o eletrólito NASICON tenha alta condutividade iônica, o produto T é facilmente reduzido pelo metal lítio, resultando em contato instável com o metal lítio.

LISICON também possui alta condutividade iônica. Sua estrutura típica é Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON eletrólito para melhorar a condutividade iônica do eletrólito. No eletrólito do tipo LISICON, o enxofre é usado no lugar do oxigênio, como Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 E outros novos materiais, sua condutividade iônica pode chegar a 6,5 ​​× 10-5S / cm.

As orientações de pesquisa atuais para baterias inorgânicas de lítio de película fina de estado sólido são principalmente divididas em: (1) Pesquisar e desenvolver novas estruturas de bateria, melhorar a capacidade da bateria por unidade de área e descarregar energia, e resolver o problema de área de unidade baixa capacidade e potência das baterias de lítio de película fina: (2) Pesquisa sobre novos tipos de eletrólitos sólidos com alta condutividade iônica para resolver o problema de baixa condutividade de íons de lítio em eletrólitos sólidos inorgânicos: (3) Pesquisa sobre novos tipos de eletrodos positivos e negativos , de modo que os eletrodos positivo e negativo após a formação do filme tenham melhor

1. Pesquisa sobre a estrutura de baterias de lítio de filme fino

A bateria de lítio de película fina adota uma estrutura laminada clássica, de estrutura simples e fácil de processar. No entanto, a fim de melhorar ainda mais o desempenho da bateria, a pesquisa sobre a estrutura da bateria de lítio de filme fino está aumentando gradualmente, especialmente a bateria de lítio de filme fino de estrutura 3D tornou-se um ponto de acesso de pesquisa devido às suas expectativas de bom desempenho. Na estrutura 3D da bateria de lítio de filme fino, é semelhante à estrutura porosa da bateria 3D. Este tipo de bateria é processado com muitos microporos dispostos regularmente no substrato de silício e a camada de barreira de difusão de Li TiN é depositada nos microporos e, em seguida, o silício é usado como o eletrodo negativo. LiPON é eletrólito, LiCoO2 é o eletrodo positivo para fazer a bateria.

2. Pesquisa sobre eletrólito sólido inorgânico

As baterias que usam eletrólitos sólidos inorgânicos têm muitas vantagens sobre as baterias de eletrólitos, como estabilidade eletroquímica, estabilidade térmica, resistência ao choque, resistência ao impacto, sem vazamento e problemas de poluição e fácil miniaturização e formação de filme fino. Um bom eletrólito sólido inorgânico deve ter as seguintes características: (1) Alta condutividade de íons de lítio e condutividade eletrônica quase desprezível dentro do estado ativo de lítio e faixa de temperatura ambiente; (2) Deve ser estável sob reações eletroquímicas, especialmente a interface em contato com o eletrodo negativo de lítio ou liga de lítio; (3) Para utilizá-lo, o eletrólito sólido deve ser ecologicamente correto, não tóxico, de baixo custo e fácil de preparar, sendo melhor que o coeficiente de expansão térmica seja compatível com os eletrodos de ambos os lados, pelo menos não muito diferente.

(1) Eletrólito inorgânico cristalino

Atualmente, eletrólitos inorgânicos cristalinos têm mostrado alta condutividade iônica em muitos relatórios, e podem ser divididos em eletrólitos sólidos do tipo NASICON, tipo LISICON, tipo Tio-LISICON, tipo perovskita e outras estruturas. A estrutura do eletrólito sólido NASICON é geralmente M [A2B3O12]. Embora o eletrólito NASICON tenha alta condutividade iônica, o produto T é facilmente reduzido pelo metal lítio, resultando em contato instável com o metal lítio.

LISICON também possui alta condutividade iônica. Sua estrutura típica é Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON eletrólito para melhorar a condutividade iônica do eletrólito. No eletrólito do tipo LISICON, o enxofre é usado no lugar do oxigênio, como Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 E outros novos materiais, sua condutividade iônica pode chegar a 6,5 ​​× 10-5S / cm.