Desenvolupament d'aplicacions de totes les bateries de liti de pel·lícula prima d'estat sòlid

El desenvolupament de fonts d'energia química s'ha anat movent en la direcció d'alta energia específica, llarga vida i alta seguretat. Les bateries de liti de pel·lícula prima d'estat sòlid s'han convertit en el tipus més popular de bateries de liti. Les bateries inorgàniques de liti de pel·lícula prima utilitzen elèctrodes positius i negatius de pel·lícula prima i electròlits sòlids de pel·lícula prima. La morfologia fina de la pel·lícula de l'electròlit sòlid permet substituir l'electròlit líquid per un electròlit sòlid per una menor conductivitat iònica. La morfologia cinematogràfica prima dels elèctrodes positius i negatius permet aplicar molts materials positius i negatius amb grans canvis en el volum de càrrega i descàrrega, com el liti metàl·lic i el silici de pel·lícula prima Wait. Al mateix temps, a causa de la morfologia cinematogràfica prima de les bateries de liti de pel·lícula prima, és fàcil processar-se en bateries de mida de micres, i encara més investigacions sobre bateries de mida nano. Per tant, les bateries de liti de pel·lícula prima no només s'han convertit en el punt d'investigació de les fonts d'energia química d'última generació, sinó també en la inevitable investigació sobre micro-bateries. Direcció de desenvolupament.

Les direccions de recerca actuals per a bateries inorgàniques de liti de pel·lícula fina d'estat sòlid es divideixen principalment en: (1) Investigar i desenvolupar noves estructures de bateries, millorar la capacitat de la bateria per àrea d'unitat i la potència de descàrrega, i resoldre el problema de la baixa capacitat d'àrea d'unitat i la potència de les bateries de liti de pel·lícula prima: (2) Investigació sobre nous tipus d'electròlits sòlids amb alta conductivitat iònica per resoldre el problema de la baixa conductivitat d'ions de liti en electròlits sòlids inorgànics : (3) La investigació sobre nous tipus d'elèctrodes positius i negatius, de manera que els elèctrodes positius i negatius després de la formació cinematogràfica han millorat

1. Investigació sobre l'estructura de les bateries de liti de pel·lícula prima

La bateria de liti de pel·lícula fina adopta una estructura laminada clàssica, que és senzilla en estructura i fàcil de processar. No obstant això, per tal de millorar encara més el rendiment de la bateria, la investigació sobre l'estructura de la bateria de liti de pel·lícula prima està augmentant gradualment, especialment l'estructura 3D de la bateria de liti de pel·lícula prima s'ha convertit en un punt d'accés d'investigació a causa de les seves bones expectatives de rendiment. En l'estructura 3D de la bateria de liti de pel·lícula prima, és similar a l'estructura porosa de la bateria 3D. Aquest tipus de bateria es processa amb moltes micropores disposades regularment sobre el substrat de silici, i la capa de barrera de difusió Li TiN es diposita en les micropores, i després el silici s'utilitza com l'elèctrode negatiu. LiPON és Electlyte, LiCoO2 és l'elèctrode positiu per fer la bateria.

2. Recerca sobre electròlits sòlids inorgànics

Les bateries que utilitzen electròlits sòlids inorgànics tenen molts avantatges sobre les bateries d'electròlits, com ara l'estabilitat electroquímica, l'estabilitat tèrmica, la resistència als xocs, la resistència a l'impacte, sense problemes de fuites i contaminació, i la fàcil miniaturització i formació de pel·lícules fines. Un bon electròlit sòlid inorgànic ha de tenir les següents característiques: (1) Conductivitat d'ions de liti alta i conductivitat electrònica gairebé insignificant dins de l'estat actiu de liti i rang de temperatura ambient; (2) Ha de ser estable sota reaccions electroquímiques, especialment la interfície en contacte amb l'elèctrode negatiu de liti o aliatge de liti o liti; (3) Per utilitzar-lo, l'electròlit sòlid ha de ser respectuós amb el medi ambient, no tòxic, de baix cost i fàcil de preparar, i el millor és que el coeficient d'expansió tèrmica pugui ser coherent amb els elèctrodes d'ambdós costats, almenys no massa diferent .

(1) Electròlit inorgànic cristal·lí

En l'actualitat, els electròlits inorgànics cristal·lines han demostrat una alta conductivitat iònica en molts informes, i es poden dividir en electròlits sòlids de tipus NASICON, tipus LISICON, tipus Thio-LISICON, tipus de perovskita i altres estructures. L'estructura de l'electròlit sòlid NASICON és generalment M[A2B3O12]. Tot i que l'electròlit NASICON té una alta conductivitat iònica, el producte T es redueix fàcilment pel liti metàl·lic, el que resulta en un contacte inestable amb el liti metàl·lic.

LISICON també té una alta conductivitat iònica. La seva estructura típica és l'electròlit tipus Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON per millorar la conductivitat iònica de l'electròlit. En electròlit tipus LISICON, el sofre s'utilitza en lloc d'oxigen, com Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 I altres materials nous, la seva conductivitat ió pot arribar a 6.5×10-5S/cm.

Les direccions de recerca actuals per a bateries inorgàniques de liti de pel·lícula fina d'estat sòlid es divideixen principalment en: (1) Investigar i desenvolupar noves estructures de bateries, millorar la capacitat de la bateria per àrea d'unitat i la potència de descàrrega, i resoldre el problema de la baixa capacitat d'àrea d'unitat i la potència de les bateries de liti de pel·lícula prima: (2) Investigació sobre nous tipus d'electròlits sòlids amb alta conductivitat iònica per resoldre el problema de la baixa conductivitat d'ions de liti en electròlits sòlids inorgànics : (3) La investigació sobre nous tipus d'elèctrodes positius i negatius, de manera que els elèctrodes positius i negatius després de la formació cinematogràfica han millorat

1. Investigació sobre l'estructura de les bateries de liti de pel·lícula prima

La bateria de liti de pel·lícula fina adopta una estructura laminada clàssica, que és senzilla en estructura i fàcil de processar. No obstant això, per tal de millorar encara més el rendiment de la bateria, la investigació sobre l'estructura de la bateria de liti de pel·lícula prima està augmentant gradualment, especialment l'estructura 3D de la bateria de liti de pel·lícula prima s'ha convertit en un punt d'accés d'investigació a causa de les seves bones expectatives de rendiment. En l'estructura 3D de la bateria de liti de pel·lícula prima, és similar a l'estructura porosa de la bateria 3D. Aquest tipus de bateria es processa amb moltes micropores disposades regularment sobre el substrat de silici, i la capa de barrera de difusió Li TiN es diposita en les micropores, i després el silici s'utilitza com l'elèctrode negatiu. LiPON és Electlyte, LiCoO2 és l'elèctrode positiu per fer la bateria.

2. Recerca sobre electròlits sòlids inorgànics

Les bateries que utilitzen electròlits sòlids inorgànics tenen molts avantatges sobre les bateries d'electròlits, com ara l'estabilitat electroquímica, l'estabilitat tèrmica, la resistència als xocs, la resistència a l'impacte, sense problemes de fuites i contaminació, i la fàcil miniaturització i formació de pel·lícules fines. Un bon electròlit sòlid inorgànic ha de tenir les següents característiques: (1) Conductivitat d'ions de liti alta i conductivitat electrònica gairebé insignificant dins de l'estat actiu de liti i rang de temperatura ambient; (2) Ha de ser estable sota reaccions electroquímiques, especialment la interfície en contacte amb l'elèctrode negatiu de liti o aliatge de liti o liti; (3) Per utilitzar-lo, l'electròlit sòlid ha de ser respectuós amb el medi ambient, no tòxic, de baix cost i fàcil de preparar, i el millor és que el coeficient d'expansió tèrmica pugui ser coherent amb els elèctrodes d'ambdós costats, almenys no massa diferent .

(1) Electròlit inorgànic cristal·lí

En l'actualitat, els electròlits inorgànics cristal·lines han demostrat una alta conductivitat iònica en molts informes, i es poden dividir en electròlits sòlids de tipus NASICON, tipus LISICON, tipus Thio-LISICON, tipus de perovskita i altres estructures. L'estructura de l'electròlit sòlid NASICON és generalment M[A2B3O12]. Tot i que l'electròlit NASICON té una alta conductivitat iònica, el producte T es redueix fàcilment pel liti metàl·lic, el que resulta en un contacte inestable amb el liti metàl·lic.

LISICON també té una alta conductivitat iònica. La seva estructura típica és l'electròlit tipus Lisa.Zn1.GeO1sThio-LISl-CON per millorar la conductivitat iònica de l'electròlit. En electròlit tipus LISICON, el sofre s'utilitza en lloc d'oxigen, com Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 I altres materials nous, la seva conductivitat ió pot arribar a 6.5×10-5S/cm.