一种F掺杂改性LiPON固态薄膜电解质及其制备方法
2025-02-28 21:13
No.1345141884615663616
技术概要
PDF全文
本技术公开了一种F掺杂改性LiPON固态薄膜电解质及其制备方法。所述方法使用真空热压烧结工艺和磁控溅射工艺,制备出LiPFON固态电解质薄膜,以适量的F取代O位点来降低P周围的结合能,改变了薄膜中P周围的电荷分布,明显提升了固态薄膜电解质的离子电导率,而且该制备方法工艺流程简单,节省了高温成本和时间成本。
背景技术
液态锂离子电池经过多年的发展,已在多个领域得到广泛应用,包括消费电子、电动汽车和储能系统。然而,随着技术的进步,液态电池的能量密度提升遇到了瓶颈,同时存在锂枝晶生长、热失控和安全性问题。这些问题促使研究者们转向固态电解质的研究,以期解决现有技术的不足。对于下一代锂离子电池来说,固态锂离子导体是很有吸引力的电解质,因为它们可以有效抵抗锂枝晶,提高了电池安全性,而且可以通过使用锂金属负极来提高电池能量密度。 目前,固态电解质主要分为氧化物电解质、硫化物电解质和聚合物电解质。每种材料都有其独特的优点和挑战。氧化物电解质是目前研究最多的一类固态电解质,包括LiSiCON、NaSiCON、钙钛矿型、石榴石型和非晶态LiPON型等。其优点化学稳定性好,耐高温,不易发生化学反应。缺点是室温离子电导率相对较低,这限制了其在电池中的应用。提高室温离子电导率仍然是一个重要的研究方向。硫化物电解质在室温下的离子电导率很高,远高于氧化物电解质。但其空气稳定性差,容易与水反应生成有毒气体,这限制了其在实际应用中的广泛使用。聚合物电解质在一定温度范围内具有较高的离子电导率。但力学性能较差,对温度敏感,通常需要与其他材料复合使用,以提高其综合性能。 在全固态薄膜电池技术领域中,LiPON是公认的最有潜力也是最具实用性的电解质。目前LiPON已经商用化,LiPON由美国橡树岭实验室率先开发,在纯N2或者有一定比例的N2 /Ar气氛对Li3 PO4 靶材进行磁控溅射,其室温离子电导率达到2×10-6 S/cm,活化能为Ea=0.54eV(Joumal of Power Sources,43-44(1993)103-110)。它有着宽泛的电化学窗口,良好的化学稳定性以及优秀的力学性能,但其2×10-6 S/cm的离子电导率仍然无法满足人们的需求。 对此问题,前人对LiPON薄膜电解质做了很多研究。Young Soo Yoon对磁控溅射非晶LiPON薄膜进行200℃退火处理,使其部分结晶,成功从1.26×10-6 S/cm提升到3.31×10- 6 S/cm,并且在四天后仍能保持91.9%的离子电导率,但是这种方法提升了高温烧结的成本和时间成本(Ceramics International 46(2020)14071-14077)。近些年研究则提出了混合阳离子网络效应,Dongwook Shin制备Li3 PO4 -Li3 BO3 复合靶材,制备的LiBPON离子电导率为3.52×10-6 S/cm(Thin Solid Films 685(2019)434-439)。Frederic Le Cras则烧制Li3+ x Six P1-x O4 单相晶体靶材在N2进行磁控溅射得到LiSiPON离子电导率可提升一个数量级,达到2.2×10-5 S/cm(ACS Appl.Energy Mater.2019,2,4782-4791)。
实现思路
阅读余下40%
技术概要为部分技术内容,查看PDF获取完整资料
该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
昝峰  郭一飞  夏晖  高超  冯扬帆  张兴安  沈雨红
技术所属: 南京理工大学
相关技术
一种基于纳米纤维素纤丝和纤维素纳米晶的锌离子电池阳极材料制备方法及应用 一种基于纳米纤维素纤丝和纤维素纳米晶的锌离子电池阳极材料制备方法及应用
应用于双有源桥变换器的高自由度调整策略及优化方法 应用于双有源桥变换器的高自由度调整策略及优化方法
一种转子位置的无传感器检测方法 一种转子位置的无传感器检测方法
一种电解液添加剂、电解液以及应用 一种电解液添加剂、电解液以及应用
一种基于多流股换热的卡诺电池系统 一种基于多流股换热的卡诺电池系统
一种旋转摩擦加电装置 一种旋转摩擦加电装置
一种基于范德华辅助层的二维异质结洁净转移技术 一种基于范德华辅助层的二维异质结洁净转移技术
基于锁频环的并网变流器虚拟惯性控制装置、方法 基于锁频环的并网变流器虚拟惯性控制装置、方法
基于过零点检测的振荡频率提取方法及系统 基于过零点检测的振荡频率提取方法及系统
一种锂电池复合铝箔及其制备方法 一种锂电池复合铝箔及其制备方法
技术分类
电信、广播电视和卫星传输服务 电信、广播电视和卫星传输服务
互联网软件服务 互联网软件服务
集成电路设计 集成电路设计
信息集成数字服务 信息集成数字服务
电气机械制造 电气机械制造
计算机、通信、电子设备制造 计算机、通信、电子设备制造
医药制造、生物基材料 医药制造、生物基材料
石油煤矿化学用品加工 石油煤矿化学用品加工
化学原料制品加工 化学原料制品加工
非金属矿物加工 非金属矿物加工
金属制品加工 金属制品加工
专用设备制造 专用设备制造
通用设备制造 通用设备制造
通用零部件制造 通用零部件制造
汽车制造业 汽车制造业
铁路、船舶、航天设备制造 铁路、船舶、航天设备制造
电力、热力生产和供应 电力、热力生产和供应
燃气生产和供应 燃气生产和供应
水生产和供应 水生产和供应
房屋建筑、土木工程 房屋建筑、土木工程
交通运输、仓储和邮政 交通运输、仓储和邮政
农、林、牧、渔业 农、林、牧、渔业
采矿业 采矿业
农副、食品加工 农副、食品加工
烟草、酒水加工 烟草、酒水加工
纺织皮具居家制品 纺织皮具居家制品
文教体娱加工 文教体娱加工
苏ICP备18062519号-5 © 2018-2025 【123技术园】 版权所有,并保留所有权利