Развој апликација свих чврстих литијумских танкослојних батерија

Развој хемијских извора енергије кретао се у правцу високе специфичне енергије, дугог века и високе сигурности. Потпуно чврсте танкослојне литијумске батерије постале су најпопуларнији тип литијумских батерија. Неорганске потпуно чврсте танкопластичне литијумске батерије користе танкослојне позитивне и негативне електроде и танкослојне чврсте електролите. Морфологија танког филма чврстог електролита омогућава замену течног електролита чврстим електролитом ниже јонске проводљивости. Морфологија танког филма позитивних и негативних електрода омогућава примену многих позитивних и негативних материјала са великим променама у запремини и запремини пражњења, као што су метал литијум и танкослојни силицијум Ваит. У исто време, због танкослојне морфологије танкослојних литијумских батерија, лако их је прерадити у батерије величине микрона, па чак и даље истраживање на батерије нано величине. Стога литијумске батерије са танким филмом нису постале само жариште истраживања хемијских извора следеће генерације, већ и неизбежно истраживање микро-батерија. Правац развоја.

Тренутна упутства за истраживање анорганских потпуно чврстих танкопластичних литијумских батерија углавном се деле на: (1) Истраживање и развој нових структура батерија, побољшање капацитета батерије по јединици површине и пражњење снаге и решавање проблема мале површине јединице капацитет и снага танкослојних литијумских батерија: (2) Истраживање нових врста чврстих електролита са високом јонском проводношћу за решавање проблема ниске проводљивости литијум-јона у неорганским чврстим електролитима: (3) Истраживање нових врста позитивних и негативних електрода , тако да позитивне и негативне електроде након стварања филма имају боље

1. Истраживање структуре танкослојних литијумских батерија

Танкослојна литијумска батерија прихвата класичну ламинирану структуру која је једноставне структуре и лака за обраду. Међутим, у циљу даљег побољшања перформанси батерије, истраживање структуре литијумске батерије са танким филмом постепено се повећава, посебно је литијумска батерија са танким филмом 3Д постала жариште истраживања због својих добрих очекивања перформанси. У 3Д структури литијумске батерије са танким филмом слична је порозној структури 3Д батерије. Ова врста батерија обрађује се са много редовно распоређених микропора на силиконској подлози, а Ли-баријерни заштитни слој ТиН се таложи у микропоре, а затим се силицијум користи као негативна електрода. ЛиПОН је електролит, ЛиЦоО2 је позитивна електрода за израду батерије.

2. Истраживање неорганског чврстог електролита

Батерије које користе анорганске чврсте електролите имају много предности у односу на електролитне батерије, као што су електрохемијска стабилност, термичка стабилност, отпорност на ударце, отпорност на ударце, без цурења и загађења, и једноставна минијатуризација и стварање танког филма. Добар аноргански чврсти електролит треба да има следеће карактеристике: (1) Висока проводљивост литијумских јона и готово занемарљива електронска проводљивост унутар литијумског активног стања и опсега температуре околине; (2) Мора бити стабилан под електрохемијским реакцијама, посебно интерфејс у ​​контакту са негативном електродом литијума или легуре литијума; (3) Да би се могао користити, чврсти електролит мора бити еколошки прихватљив, нетоксичан, јефтин и лак за припрему, а најбоље је да коефицијент топлотног ширења буде у складу са електродама са обе стране, најмање не превише различита.

(1) Кристални неоргански електролит

Тренутно су кристални аноргански електролити показали високу јонску проводљивост у многим извештајима и могу се поделити на чврсте електролите типа НАСИЦОН, типа ЛИСИЦОН, типа Тхио-ЛИСИЦОН, типа перовскита и других структура. Структура чврстог електролита НАСИЦОН је углавном М [А2Б3О12]. Иако електролит НАСИЦОН има високу јонску проводљивост, метални литијум лако редукује Т производ, што резултира нестабилним контактом са металним литијумом.

ЛИСИЦОН такође има високу јонску проводљивост. Његова типична структура је електролит типа Лиса.Зн1.ГеО1сТхио-ЛИСл-ЦОН за побољшање јонске проводљивости електролита. У електролиту типа ЛИСИЦОН, сумпор се користи уместо кисеоника, као што су Ли2ГеС3, Ли4ГеС4, Ли2ЗнГеС4 И други нови материјали, његова проводљивост јона може достићи 6,5 × 10-5С / цм.

Тренутна упутства за истраживање анорганских потпуно чврстих танкопластичних литијумских батерија углавном се деле на: (1) Истраживање и развој нових структура батерија, побољшање капацитета батерије по јединици површине и пражњење снаге и решавање проблема мале површине јединице капацитет и снага танкослојних литијумских батерија: (2) Истраживање нових врста чврстих електролита са високом јонском проводношћу за решавање проблема ниске проводљивости литијум-јона у неорганским чврстим електролитима: (3) Истраживање нових врста позитивних и негативних електрода , тако да позитивне и негативне електроде након стварања филма имају боље

1. Истраживање структуре танкослојних литијумских батерија

Танкослојна литијумска батерија прихвата класичну ламинирану структуру која је једноставне структуре и лака за обраду. Међутим, у циљу даљег побољшања перформанси батерије, истраживање структуре литијумске батерије са танким филмом постепено се повећава, посебно је литијумска батерија са танким филмом 3Д постала жариште истраживања због својих добрих очекивања перформанси. У 3Д структури литијумске батерије са танким филмом слична је порозној структури 3Д батерије. Ова врста батерија обрађује се са много редовно распоређених микропора на силиконској подлози, а Ли-баријерни заштитни слој ТиН се таложи у микропоре, а затим се силицијум користи као негативна електрода. ЛиПОН је електролит, ЛиЦоО2 је позитивна електрода за израду батерије.

2. Истраживање неорганског чврстог електролита

Батерије које користе анорганске чврсте електролите имају много предности у односу на електролитне батерије, као што су електрохемијска стабилност, термичка стабилност, отпорност на ударце, отпорност на ударце, без цурења и загађења, и једноставна минијатуризација и стварање танког филма. Добар аноргански чврсти електролит треба да има следеће карактеристике: (1) Висока проводљивост литијумских јона и готово занемарљива електронска проводљивост унутар литијумског активног стања и опсега температуре околине; (2) Мора бити стабилан под електрохемијским реакцијама, посебно интерфејс у ​​контакту са негативном електродом литијума или легуре литијума; (3) Да би се могао користити, чврсти електролит мора бити еколошки прихватљив, нетоксичан, јефтин и лак за припрему, а најбоље је да коефицијент топлотног ширења буде у складу са електродама са обе стране, најмање не превише различита.

(1) Кристални неоргански електролит

Тренутно су кристални аноргански електролити показали високу јонску проводљивост у многим извештајима и могу се поделити на чврсте електролите типа НАСИЦОН, типа ЛИСИЦОН, типа Тхио-ЛИСИЦОН, типа перовскита и других структура. Структура чврстог електролита НАСИЦОН је углавном М [А2Б3О12]. Иако електролит НАСИЦОН има високу јонску проводљивост, метални литијум лако редукује Т производ, што резултира нестабилним контактом са металним литијумом.

ЛИСИЦОН такође има високу јонску проводљивост. Његова типична структура је електролит типа Лиса.Зн1.ГеО1сТхио-ЛИСл-ЦОН за побољшање јонске проводљивости електролита. У електролиту типа ЛИСИЦОН, сумпор се користи уместо кисеоника, као што су Ли2ГеС3, Ли4ГеС4, Ли2ЗнГеС4 И други нови материјали, његова проводљивост јона може достићи 6,5 × 10-5С / цм.