LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

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作者 胡雪晨 夏求应 +5 位作者 岳钒 何欣怡 梅正浩 王金石 夏晖 黄晓东 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第2期89-95,共7页

全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、... 全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此,本文系统研究了LiNbO_(3)薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO_(3)薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g^(-1))、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g^(-1))和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5×10^(-8)S·cm-1)。在此基础上,基于LiNbO_(3)薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO_(3)|Pt,其展现出较高的面容量(16.3μAh·cm^(-2))、良好的倍率(30μA·cm^(-2)下比容量1.9μAh·cm^(-2))及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明:LiPON|LiNbO_(3)界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。 展开更多

关键词 全固态锂离子电池 LiNbO3薄膜 负极 界面 高温 稳定性

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全固态薄膜锂电池研究进展 被引量：8

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作者 吴勇民 吴晓萌 +3 位作者 朱蕾 徐碇皓 田文生 汤卫平 《储能科学与技术》 CAS 2016年第5期678-701,共24页

同锂离子电池相比,全固态锂电池不仅安全性好,而且在提高比能量、比功率密度以及循环性能方面也有更大的空间,从而得到广泛关注。在现有全固态锂电池中全固态薄膜锂电池(TFB)的制备工艺成熟,电池性能优异,已率先实现了商品化生产。同传... 同锂离子电池相比,全固态锂电池不仅安全性好,而且在提高比能量、比功率密度以及循环性能方面也有更大的空间,从而得到广泛关注。在现有全固态锂电池中全固态薄膜锂电池(TFB)的制备工艺成熟,电池性能优异,已率先实现了商品化生产。同传统的锂离子电池不同,TFB的主要制备方法是物理成膜形成致密正极、电解质和负极薄膜,各层薄膜采用原位叠加方式形成。本文总结了近十年来TFB的研究工作,力图囊括全固态薄膜电池的完整制备过程以及各制备环节的技术进展和存在的科学技术问题。本文首先分述了固态电解质薄膜、正极薄膜、负极薄膜等三个主要构成部分的研究进展和关键问题,在此基础上,归纳了电极/电解质界面的设计、制备以及TFB制备过程及其关键问题和技术的研究进展,最后还介绍了基底、集流体、封装三个辅助部分的制备过程以及最近报道的新型特殊结构TFB。 展开更多

关键词 全固态薄膜电池(tfb) 固态电解质薄膜 正极薄膜 负极薄膜 tfb固相界面

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全固态薄膜锂/锂离子电池的研究进展 被引量：5

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作者 刘文元 王旭辉 +1 位作者 李驰麟 傅正文 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期953-958,共6页

本文介绍了全固态薄膜锂/锂离子电池发展;对全固态薄膜锂/锂离子电池最近的研究进展进行了综述分析,并指出了今后研究的方向。

关键词 LIPON 微电池 全固态薄膜锂电池

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全固态3D薄膜锂离子电池的研究进展 被引量：3

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作者 邓亚锋 钱怡 +1 位作者 崔艳华 刘效疆 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期138-142,158,共6页

全固态三维薄膜锂离子电池能量密度高、自放电率低、充放电循环性能优良、安全可靠,可以设计成任意形状集成至微电子器件中,是最具前景的微电池之一。从电池构架角度,对全固态3D薄膜锂电池进行分类并概述其发展现状,分析了不同构架3D电... 全固态三维薄膜锂离子电池能量密度高、自放电率低、充放电循环性能优良、安全可靠,可以设计成任意形状集成至微电子器件中,是最具前景的微电池之一。从电池构架角度,对全固态3D薄膜锂电池进行分类并概述其发展现状,分析了不同构架3D电池的优势和存在的问题,同时展望了薄膜电池的发展方向和应用前景。 展开更多

关键词 全固态 3D 薄膜 锂离子电池

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全固态薄膜锂电池及其阴极薄膜材料制备技术 被引量：1

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作者 梁科 《中国高新技术企业》 2010年第8期43-45,共3页

电子产品小型化、微型化、集成化成为当今技术发展的大趋势,从而需要电池的微型化。微电池在未来便携式电子设备、国防装备及微电子机械系统(MEMS)等方面有着广泛的应用前景,受到人们的重视。文章介绍了全固态薄膜锂电池的原理和结构,... 电子产品小型化、微型化、集成化成为当今技术发展的大趋势,从而需要电池的微型化。微电池在未来便携式电子设备、国防装备及微电子机械系统(MEMS)等方面有着广泛的应用前景,受到人们的重视。文章介绍了全固态薄膜锂电池的原理和结构,以及阴极薄膜的制备技术,展望了全固态薄膜锂电池的应用前景。 展开更多

关键词 微电池 全固态薄膜锂电池 阴极薄膜 溅射法 脉冲激光沉积法 电子束蒸发法

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全固态薄膜锂离子电池正极材料研究进展 被引量：2

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作者 曹乾涛 吴孟强 张树人 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期19-23,共5页

全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池的最新研究领域,正极材料的薄膜化成为锂离子电池的重要组成部分和研究热点。主要综述了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、金属磷酸盐化合物等薄膜正极材料近几年来在材料改性、制备工艺等方面的研究状... 全固态薄膜锂离子电池是锂离子电池的最新研究领域,正极材料的薄膜化成为锂离子电池的重要组成部分和研究热点。主要综述了LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、金属磷酸盐化合物等薄膜正极材料近几年来在材料改性、制备工艺等方面的研究状况,并展望了其发展趋势。 展开更多

关键词 全固态 锂离子电池 正极材料 薄膜

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薄膜型全固态锂电池 被引量：10

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作者 夏求应 孙硕 +3 位作者 徐璟 昝峰 岳继礼 夏晖 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第4期565-574,共10页

薄膜型全固态锂电池具有完美的电极/电解质固-固界面,可以有效解决当前商用锂离子电池的安全性问题,并具有超长的循环寿命、较宽的使用温度范围、较低的自放电率等优点,相比体型固态锂电池性能优越,受到了业界的广泛关注。然而制备成本... 薄膜型全固态锂电池具有完美的电极/电解质固-固界面,可以有效解决当前商用锂离子电池的安全性问题,并具有超长的循环寿命、较宽的使用温度范围、较低的自放电率等优点,相比体型固态锂电池性能优越,受到了业界的广泛关注。然而制备成本高、单位面积能量密度低等缺点限制了其应用范围。本文介绍了薄膜型全固态锂电池的工作原理及特点、关键材料的研究现状,并针对薄膜固态锂电池的产业化现状和技术瓶颈进行了总结,对新一代薄膜型全固态锂电池的发展及产业化应用进行了展望。 展开更多

关键词 全固态锂电池 薄膜锂电池 固态电解质 薄膜沉积

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4.81%光电转换效率的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列太阳电池（英文） 被引量：2

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作者 陈军军 史成武 +3 位作者 张正国 肖冠南 邵章朋 李楠楠 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2029-2034,共6页

利用TiO_2纳米棒阵列和在旋涂辅助连续离子层吸附反应过程中使用乙二硫醇的策略,成功地在TiO_2纳米棒阵列上获得了致密PbS量子点薄膜,组装了新颖结构的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列太阳电池。研究了TiO_2纳米棒阵列长度... 利用TiO_2纳米棒阵列和在旋涂辅助连续离子层吸附反应过程中使用乙二硫醇的策略,成功地在TiO_2纳米棒阵列上获得了致密PbS量子点薄膜,组装了新颖结构的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列太阳电池。研究了TiO_2纳米棒阵列长度对全固态致密PbS量子点薄膜敏化太阳电池光伏性能的影响,发现TiO_2纳米棒阵列长度为290、540和1040 nm时,相应太阳电池的光电转换效率分别是2.02%、4.81%和1.95%。对于组装全固态量子点敏化太阳电池,综合考虑空穴传输长度和量子点担载量的平衡是获得较高光电转换效率的关键所在。 展开更多

关键词 致密PbS量子点薄膜 TiO2纳米棒阵列 乙二硫醇 连续离子层吸附反应 全固态量子点敏化太阳电池

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偏轴射频磁控溅射生长LiPON在高性能全固态薄膜锂离子电池中的应用 被引量：1

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作者 肖东丽 童君 《集成技术》 2017年第6期24-30,共7页

全固态薄膜锂离子电池(Thin Film Lithium Ion Battery,TFLB)在微型器件储能领域具有巨大的应用潜力,传统上多采用射频磁控溅射生长Li PON薄膜的方法获得稳定的固态电解质层。文章主要研究了基于偏轴磁控溅射技术的Li PON薄膜制备方法,... 全固态薄膜锂离子电池(Thin Film Lithium Ion Battery,TFLB)在微型器件储能领域具有巨大的应用潜力,传统上多采用射频磁控溅射生长Li PON薄膜的方法获得稳定的固态电解质层。文章主要研究了基于偏轴磁控溅射技术的Li PON薄膜制备方法,通过改变薄膜沉积过程中的N2气压值,在0.2 Pa气压下获得了锂离子电导率达到2.4×10-6 S·cm-1的固态电解质层;同时,将优化后的Li PON薄膜应用于Li Co O2/Li PON/Li结构的TFLB中。实验结果表明,TFLB在0.1 C倍率下首次放电容量可达62.1μA·h·cm-2·μm-1,而在高倍率(4 C)条件下放电容量依然可达51.7μA·h·cm-2·μm-1,经过0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、4 C倍率条件下各5次充放电循环后,TFLB在0.1 C倍率下的容量保有率仍高达90%,展示出了良好的器件性能。 展开更多

关键词 全固态薄膜锂离子电池 锂磷氧氮 固态电解质

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锂磷氧氮电解质在无机薄膜锂电池中的应用 被引量：3

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作者 赵胜利 贾江议 +1 位作者 文九巴 刘文元 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期38-40,49,共4页

锂磷氧氮(LiPON,lithium phosphorous oxynitride)薄膜具有较高的离子电导率,极低的电子电导率,很宽的电化学稳定窗口等优点而成为全固态无机薄膜锂电池首选的电解质材料。简要介绍了 LiPON 薄膜的特性与制备方法,综述了国内外 LiPON ... 锂磷氧氮(LiPON,lithium phosphorous oxynitride)薄膜具有较高的离子电导率,极低的电子电导率,很宽的电化学稳定窗口等优点而成为全固态无机薄膜锂电池首选的电解质材料。简要介绍了 LiPON 薄膜的特性与制备方法,综述了国内外 LiPON 薄膜为电解质的薄膜锂电池的研究情况,并简要评述了目前薄膜锂电池制备中遇到的困难和今后的研究方向。 展开更多

关键词 薄膜锂电池 无机 电化学稳定窗口 应用 氮 氧 磷 离子电导率 电子电导率 电解质材料 制备方法 研究情况 研究方向 全固态 国内外

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发电⁃储能一体化柔性电源系统结构热特性仿真研究 被引量：2

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作者 陆鸣雷 张圳 +7 位作者 周丽华 王小顺 叶晓军 李红波 孙利杰 吴勇民 靳洋 刘世超 《上海航天（中英文）》 CSCD 2021年第6期85-92,共8页

基于柔性薄膜砷化镓(GaAs)太阳电池、全固态薄膜锂电池(TFB)和柔性管理电路组成的发电-储能结构一体化电源系统,可以用作便携式应急电源,也可与无人飞行器、便捷式电子设备、无线传感网络节点等结合,实现自身能源的闭合供给,满足相关装... 基于柔性薄膜砷化镓(GaAs)太阳电池、全固态薄膜锂电池(TFB)和柔性管理电路组成的发电-储能结构一体化电源系统,可以用作便携式应急电源,也可与无人飞行器、便捷式电子设备、无线传感网络节点等结合,实现自身能源的闭合供给,满足相关装备对电能源全天候、长时间、模块化等多样化应用的需求。但在实际工作中,系统的电转化效率只有30%左右,大部分太阳光的能量经太阳电池吸收后会转化成热,TFB在充电过程中也会发热。电源系统中,柔性太阳电池和TFB采用键合的方式结合,由于薄膜各层材料的热膨胀系数不同,产生的热量会在电源系统内部导致热应力,造成键合材料的分离,甚至破坏整个电源系统。通过计算机模拟柔性电源系统在月球表面环境下的工作状态,建立电源系统结构模型以及热传递数学模型,仿真得到不同结构电源系统工作时的温度场和应力场分布情况,对发电-储能一体化柔性电源系统结构优化和工作状态的掌握具有指导意义。 展开更多

关键词 柔性 太阳电池 全固态薄膜锂电池 一体化电源系统 应力仿真

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新产品

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作者 黄河 《太阳能》 2009年第5期46-46,共1页

Coherent公司新近推出一系列用于晶体硅和薄膜太阳电池规模生产的全固态激光器产品。包括AVIA系列中最新的高功率型号，可在355nm输出28W，或在532nm输出45W。这种高产能的纳秒激光器非常适合晶体硅电池生产中的应用，如激光边缘刻蚀、W... Coherent公司新近推出一系列用于晶体硅和薄膜太阳电池规模生产的全固态激光器产品。包括AVIA系列中最新的高功率型号，可在355nm输出28W，或在532nm输出45W。这种高产能的纳秒激光器非常适合晶体硅电池生产中的应用，如激光边缘刻蚀、Warp-Through，以及背电极介质去除。功率稍低的532nm输出23W型号则可用于薄膜太阳电池划线， 展开更多

关键词 产品 Coherent公司 全固态激光器 薄膜太阳电池 VIA系列 规模生产 电池生产 晶体硅

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