發(fā)布時(shí)間：2017-11-18 16:01

  本文關(guān)鍵詞：LiPON固態(tài)電解質(zhì)層的研究

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【摘要】：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(diǎn)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(dǎo)電機(jī)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(yīng)氣氛,射頻磁控濺射方式制備得到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(jìn)行了表征;采用電化學(xué)工作站完成離子電導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)行了LiPON固態(tài)電解質(zhì)在空氣和N2環(huán)境下的退火實(shí)驗(yàn),溫度區(qū)間為100~800℃,恒溫區(qū)間維持時(shí)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(jìn)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(shí)間增長,N元素含量降低、非晶特性惡化、薄膜表面出現(xiàn)團(tuán)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(jìn)行了LiPON固態(tài)電解質(zhì)在空氣中的水解實(shí)驗(yàn),濕度設(shè)定為25%、50%和75%,水解時(shí)間為6h~24h。采用XPS、SEM對不同條件下水解后的LiPON固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:水解后的薄膜N、P元素含量降低、C、O含量相應(yīng)升高、薄膜表面出現(xiàn)水解中心、水解中心數(shù)目和粒徑隨著水解時(shí)長的增長而增長,不再適宜作為固態(tài)電解質(zhì)使用。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1200318