薄膜技術(shù)使全固態(tài)薄膜鋰（鋰離子）電池的制造由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。微芯片、微機(jī)電系統(tǒng)以及微型存儲(chǔ)器等微小器件在低能領(lǐng)域的供電需求,使全固態(tài)薄膜鋰（鋰離子）電池成為未來電池微小型化技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。基于此應(yīng)用需求,本論文比較全面地開展了全固態(tài)薄膜鋰離子電池中LiPON固態(tài)電解質(zhì)薄膜、LiMn₂O₄陰極薄膜、ZnO和Si兩種陽極薄膜的制備與特性研究;在此基礎(chǔ)上,制備并研究了四種膜系結(jié)構(gòu)的全固態(tài)薄膜鋰離子電池,電池陰極為退火或未退火的LiMn₂O₄薄膜,陽極材料根據(jù)電化學(xué)可逆反應(yīng)機(jī)理分為ZnO（過渡金屬氧化物型）與Si（鋰合金型）兩種。根據(jù)基底不同,制備的電池又分為剛性石英玻璃基底（厚度為1 mm）和柔性聚酰亞胺（PI）基底（厚度為125μm）兩類。本論文取得的主要結(jié)論與創(chuàng)新如下。以Li₃PO₄為靶材、采用射頻磁控濺射法在氮?dú)庀路磻?yīng)濺射LiPON固態(tài)電解質(zhì)薄膜與Al/Li PON/Al三明治結(jié)構(gòu),研究固態(tài)電解質(zhì)電化學(xué)特性。通過優(yōu)化關(guān)鍵制備參數(shù),包括靶基距、濺射功... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：208 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電池的發(fā)展
    1.3 鋰離子電池
    1.4 全固態(tài)薄膜鋰（鋰離子）電池
        1.4.1 全固態(tài)薄膜鋰（鋰離子）電池概況
        1.4.2 固態(tài)電解質(zhì)薄膜
        1.4.3 陽極（負(fù)極）薄膜
        1.4.4 陰極（正極）薄膜
    1.5 本論文的研究意義、主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 制備與特性測試方法
    2.1 薄膜制備方法
    2.2 薄膜材料表征
        2.2.1 X射線衍射（XRD）
        2.2.2 射線光電子能譜分析（XPS）
        2.2.3 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.2.4 透射電子顯微鏡（TEM）
        2.2.5 能量色散X射線光譜分析（EDS）
        2.2.6 原子力顯微鏡（AFM）
        2.2.7 拉曼光譜分析（Raman）
    2.3 薄膜電化學(xué)性能測試
        2.3.1 薄膜電阻率測試
        2.3.2 離子電導(dǎo)率測試
        2.3.3 電子電導(dǎo)率測試
        2.3.4 離子遷移數(shù)測試
    2.4 全固態(tài)薄膜電池性能測試
        2.4.1 循環(huán)伏安
        2.4.2 恒電流充放電
        2.4.3 線性掃描伏安
        2.4.4 恒電位極化
    2.5 材料與儀器設(shè)備匯總
第三章 非晶態(tài)LiPON固態(tài)薄膜電解質(zhì)制備及特性研究
    3.1 引言
    3.2 LiPON固態(tài)電解質(zhì)薄膜制備
        3.2.1 射頻反應(yīng)式磁控濺射法制備LiPON固態(tài)電解質(zhì)薄膜
        3.2.2 MIM三明治結(jié)構(gòu)制備
        3.2.3 表征與性能測試
    3.3 制備參數(shù)對(duì)LiPON薄膜離子電導(dǎo)率和濺射速率的影響研究
        3.3.1 靶基距影響
        3.3.2 濺射功率影響
        3.3.3 工作壓強(qiáng)影響
        3.3.4 氬氮流量比影響
    3.4 LiPON薄膜粗糙界面對(duì)電化學(xué)性能的影響研究
        3.4.1 不同界面粗糙度的Al/LiPON/Al三明治結(jié)構(gòu)制備
        3.4.2 表征與性能測試方法
        3.4.3 表征與測試結(jié)果
        3.4.4 結(jié)果與討論
    3.5 熱處理對(duì)LiPON薄膜本征結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響研究
        3.5.1 實(shí)驗(yàn)過程
        3.5.2 結(jié)構(gòu)表征、性能測試
        3.5.3 結(jié)果與討論
    3.6 Si摻雜對(duì)LiPON薄膜電化學(xué)性能的影響研究
        3.6.1 Si摻雜對(duì)LiPON（LiSiPON）固態(tài)電解質(zhì)薄膜的制備
        3.6.2 結(jié)果與討論
    3.7 小結(jié)
第四章 全固態(tài)薄膜鋰離子電池薄膜電極制備及特性研究
    4.1 引言
2O₄陰極薄膜">    4.2 LiMn₂O₄陰極薄膜
2O₄薄膜">        4.2.1 射頻磁控濺射法制備LiMn₂O₄薄膜
        4.2.2 結(jié)果與討論
    4.3 ZnO陽極薄膜
        4.3.1 射頻磁控濺射法制備ZnO薄膜
        4.3.2 結(jié)果與討論
    4.4 Si陽極薄膜
        4.4.1 射頻磁控濺射法制備Si薄膜
        4.4.2 結(jié)果與討論
    4.5 小結(jié)
第五章 全固態(tài)薄膜鋰離子電池制備及特性研究
    5.1 引言
    5.2 全固態(tài)薄膜鋰離子電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2O₄/Ti）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池">    5.3 （Ti/ZnO/LiPON/LiMn₂O₄/Ti）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池
2O₄/Ti）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池制備">        5.3.1 （Ti/ZnO/LiPON/LiMn₂O₄/Ti）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池制備
2O₄/Ti）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池特性研究">        5.3.2 （Ti/ZnO/LiPON/LiMn₂O₄/Ti）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池特性研究
2O₄/Pt）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池的影響">        5.3.3 退火對(duì)（Pt/ZnO/LiPON/LiMn₂O₄/Pt）LiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池的影響
2O₄/Pt/Ti）LiSiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池..">    5.4 （Ti/Si/LiSiPON/LiMn₂O₄/Pt/Ti）LiSiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池..
2O₄/Pt/Ti）LiSiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池的制備">        5.4.1 （Ti/Si/LiSiPON/LiMn₂O₄/Pt/Ti）LiSiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池的制備
2O₄/Pt/Ti）LiSiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池特性研究">        5.4.2 （Ti/Si/LiSiPON/LiMn₂O₄/Pt/Ti）LiSiPON全固態(tài)薄膜鋰離子電池特性研究
2O₄/Ti）LiSiPON柔性全固態(tài)薄膜鋰離子電池.">    5.5 （Ti/Si/LiSiPON/LiMn₂O₄/Ti）LiSiPON柔性全固態(tài)薄膜鋰離子電池.
2O₄/Ti）LiSiPON柔性全固態(tài)薄膜鋰離子電池制備">        5.5.1 （Ti/Si/LiSiPON/LiMn₂O₄/Ti）LiSiPON柔性全固態(tài)薄膜鋰離子電池制備
2O₄/Ti）LiSiPON柔性全固態(tài)薄膜鋰離子電池特性研究">        5.5.2 （Ti/Si/LiSiPON/LiMn₂O₄/Ti）LiSiPON柔性全固態(tài)薄膜鋰離子電池特性研究
    5.6 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]二氧化錳的隧道調(diào)控和電化學(xué)離子存儲(chǔ)性能研究[D]. 魏春光.清華大學(xué) 2013
[4]鋰硫電池用改性固態(tài)電解質(zhì)隔膜研究[D]. 胡宗倩.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：2965280