Höfundur:XIA Qiuying, SUN Shuo, ZAN Feng, XU Jing, XIA Hui
Efnisvísinda- og verkfræðideild, Vísinda- og tækniháskólinn í Nanjing, Nanjing 210094, Kína
Ágrip
All-solid-state thin film lithium rafhlaða (TFLB) er talin kjörinn aflgjafi fyrir örrafræn tæki. Hins vegar takmarkar tiltölulega lítil jónaleiðni formlauss raflausnar í föstu formi bata á rafefnafræðilegri frammistöðu fyrir TFLB. Í þessu verki eru formlausar litíum sílikon oxýnítríð (LiSiON) þunnar filmur unnar með segulstraumsputtering sem raflausn í föstu formi fyrir TFLB. Með fínstilltu útfellingarástandi sýnir LiSiON þunn filman mikla jónaleiðni upp á 6,3×10-6 S∙cm-1 við stofuhita og breiðan spennuglugga yfir 5 V, sem gerir hana að hentugum þunnfilmu raflausn fyrir TFLB. MoO3/LiSiON/Li TFLB er byggt á LiSiON þunnfilmu raflausninni með stóra sértæka getu (282 mAh∙g-1 við 50 mA∙g-1), góða hraðagetu (50 mAh∙g) -1 við 800 mA∙g-1) og ásættanlegan endingartíma (78,1% getu varðveisla eftir 200 lotur), sem sýnir fram á hagkvæmni þessa raflausnar til hagnýtrar notkunar.
Leitarorð:LiSiON; þunn filmu raflausn; alhliða litíum rafhlaða; þunn filmu rafhlaða
Hröð þróun öreindaiðnaðarins, svo sem ör-rafvélakerfis (MEMS), örskynjara, snjallkorta og ígræðanlegs örlækningatækja, leiðir til aukinna krafna um samþætta orkugeymslu í örstærð.[1,2]. Meðal tiltækrar rafhlöðutækni er litíumrafhlaða (TFLB) sem er á föstu formi þunn filmu litíum rafhlaða talin tilvalinn aflgjafi fyrir örrafræn tæki vegna mikils öryggis, lítillar stærðar, rafhlöðuhönnunar, langrar endingartíma og lítillar rafhlöðu. sjálfslosunarhraði. Sem einn af lykilþáttunum í TFLB gegnir þunnfilmu raflausn í föstu formi mikilvægu hlutverki við að ákvarða eiginleika TFLB[3]. Þess vegna er það alltaf mikilvægt markmið fyrir þróun TFLB að þróa afkastamikið þunnt filmu raflausn í föstu formi. Sem stendur er mest notaði raflausnin í TFLB formlaust litíumfosfóroxýnítríð (LiPON), sem hefur miðlungs jónaleiðni (2×10-6 S∙cm-1), litla rafleiðni (~{{5} }} S∙cm-1), breiður spennugluggi (~5,5 V) og góður snertistöðugleiki við litíum[4,5]. Hins vegar er jónaleiðni þess tiltölulega lág, sem hindrar framtíðarþróun hástyrks TFLB fyrir komandi tímabil Internet of Things (IoT)[6]. Því er brýnt að þróa nýja þunnfilmu raflausn með aukinni jónaleiðni, sem og stóran spennuglugga og góðan snertistöðugleika við litíum fyrir næstu kynslóðar TFLB.
Meðal ýmissa ólífrænna raflausnaefna í föstu formi voru Li2O-SiO2 fasta lausnarkerfið og deuterogenic fasar þeirra auðkenndir sem hugsanlegir þunnfilmu raflausnir vegna hraðvirkra þrívíddar litíumleiðnirása þeirra.[7]. Til dæmis, Chen, o.fl.[8]greint frá því að Al skipti Li4.4Al0.4Si0.6O4-0.3Li2O fast raflausn hefur mikla jónaleiðni 5,4×10-3 S∙cm{{12} } við 200 gráður. Adnan, o.fl.[9] komst að því að Li4Sn0.02Si0.98O4 efnasamband hefur hámarksleiðnigildi 3,07×10-5 S∙cm-1 við umhverfishita. Hins vegar, fyrri verk á Li2O-SiO2 raflausn kerfi einblínt aðallega á duft efni með hár kristöllun, á meðan mjög takmörkuð vinna var tilkynnt um myndlausa þunnt filmu hliðstæða þeirra fyrir TFLB. Þar sem TFLB er venjulega smíðað með því að setja þunnt bakskaut, raflausn og rafskaut lag fyrir lag, þarf að útbúa raflausnfilmuna við tiltölulega lágt hitastig til að forðast óhagstæð samskipti bakskautsins og raflausnarinnar, sem leiða til sprungu og skammhlaups. TFLB[1,2]. Þannig er mikilvægt fyrir TFLB að þróa Li2O-SiO2 raflausn með myndlausan eiginleika sem er útbúinn við lágt hitastig. Þó nýleg vinna[6] sýnir að há litíumjónaleiðni upp á 2,06×10-5 S∙cm-1 er hægt að fá með myndlausri Li-Si-PON þunnri filmu, snertingarstöðugleiki hennar við rafskautin og rafefnafræðilegur stöðugleiki í TFLB hefur enn ekki verði rannsakað. Þess vegna er afar mikilvægt að þróa afkastamikið Li2O-SiO2 byggt þunnt filmu raflausn og sýna fram á raunverulega notkun þess í TFLB.
Í þessu verki var myndlaus litíum sílikon oxýnítríð (LiSiON) þunn filma útbúin með útvarpsbylgjur (RF) segulrónusputtering við stofuhita og rannsakað sem raflausn í föstu formi fyrir TFLB. Sputtering máttur og flæði N2/Ar vinnslugass voru fínstillt til að fá besta útfellingarskilyrði fyrir LiSiON þunnu filmuna. Ennfremur, til að sýna fram á notagildi bjartsýni LiSiON raflausnarinnar fyrir TFLB, var MoO3/LiSiON/Li full klefi smíðuð og rafefnafræðileg frammistaða þess rannsökuð kerfisbundið.
1 tilraunaverkefni
1.1 Undirbúningur LiSiON þunnfilma
LiSiON þunnar filmur voru útbúnar með RF segulrónusputtering (Kurt J. Lesker) með Li2SiO3 marki (76,2 mm í þvermál) við stofuhita í 12 klst. Fyrir útfellingu var þrýstingur hólfsins lækkaður í minna en 1×10-5 Pa. Fjarlægðin frá skotmarki til undirlags var 10 cm. Sýnin sem lögð eru fyrir með RF afli 80, 100 og 120 W við flæði 90 sccm N2 eru merkt sem sýni LiSiON-80N9, LiSiON-100N9 og LiSiON-120N9, í sömu röð. Og sýnin sem lögð eru fyrir undir RF afli 100 W við flæði 90 sccm N2 og 10 sccm Ar, 90 sccm N2 og 50 sccm Ar, 50 sccm N2 og 50 sccm Ar eru merkt sem sýnishorn LiSiON- 100N9A1, LiSiON -100N9A5 og LiSiON-100N5A5, í sömu röð.
1.2 Undirbúningur MoO3/LiSiON/Li TFLB
MoO3 filma var unnin með jafnstraums (DC) hvarfgjörn segulrónsputtering (Kurt J. Lesker) með því að nota Mo-markmið úr hreinu málmi (76,2 mm í þvermál) samkvæmt fyrri skýrslu okkar[10]. Fjarlægðin frá marki til undirlags var 10 cm og DC sputtering máttur var 60 W. Útfellingin var framkvæmd við undirlagshitastigið 100 gráður í 4 klst við flæði 40 sccm Ar og 10 sccm O2, með in-situ glæðingu meðferð við 450 gráður í 1 klst. LiSiON-100N9A1 var síðan sett á MoO3 filmuna sem raflausn. Eftir það var litíumfilma úr málmi um 2 μm að þykkt sett á LiSiON filmuna með lofttæmivarmauppgufun (Kurt J. Lesker). Síðasta framleiðsluþrepið fól í sér útfellingu á Cu straumsafnara og hjúpunarferlið.
1.3 Efnislýsing
Kristalbygging sýnanna einkenndist af röntgengeislun (XRD, Bruker D8 Advance). Formgerð og smásmíði sýnanna einkenndist af rafeindasmásjá (FESEM, FEI Quanta 250F) með rafeindasmásjá (FESEM, FEI Quanta 250F) með orkudreifandi röntgengreiningu (EDS). Frumefnasamsetning sýnanna var greind með inductive coupled plasma massagreiningu (ICP-MS, Agilent 7700X). Efnasamsetning og tengingarupplýsingar sýnanna voru mældar með röntgenljósrófsgreiningu (XPS, Escalab 250XI, Thermo Scientific).
1.4 Rafefnafræðilegar mælingar
Jónaleiðni LiSiON þunnfilmu raflausnarinnar var mæld með samloku uppbyggingu Pt/LiSiON/Pt. Rafefnafræðileg viðnám litrófsgreining (EIS) (frá 1000 kHz til 0,1 Hz með amplitude 5 mV) og hringrásarspennumælingar (CV) á sýnunum voru gerðar á Biologic VMP3 rafefnafræðinni. vinnustöð. Galvanostatic hleðslu/úthleðsla (GCD) mæling á MoO3/LiSiON/Li TFLB var framkvæmd með Neware BTS4000 rafhlöðukerfi í argonfylltum hanskaboxi við stofuhita. Sartorius greiningarjafnvægi (CPA225D, með 10 ug upplausn) var notað til að ákvarða massa rafskautshleðslu og massahleðsla MoO3 filmunnar er um 0,4 mg∙cm-2.
2 Niðurstöður og umræður
Eins og sést á sjónrænu myndinni sem sett er inn á mynd 1(a), var Li2SiO3 skotmark notað til að undirbúa LiSiON þunnt filmu. XRD niðurstaðan á mynd 1(a) sýnir að markið er samsett úr aðal Li2SiO3 (JCPDS 83-1517) fasa og minni SiO2 fasa. ICP-MS mæling gefur til kynna að atómhlutfall Li : Si sé um 1,79 : 1 í markinu. Gagnsæ myndlaus þunn filma var fengin fyrir dæmigerða sýnishornið LiSiON-100N9A1 eftir að skotmarkið var sputterað (mynd 1(b)). Þykkt hins dæmigerða sýnis LiSiON-100N9A1 mæld frá þverskurðarmynd FESEM á mynd 1(c) er um 1,2 μm, sem gefur til kynna um það bil 100 nm∙h-1 vaxtarhraða undir þessu ástandi. Eins og sést á FESEM-myndinni að ofan á mynd 1(d), er yfirborð þunnu LiSiON-filmunnar mjög slétt og þétt án sprungna eða gata, sem gerir það að hæfilegum solid raflausn fyrir TFLB til að forðast flýtileiðir og öryggisvandamál.

Mynd 1 (a) XRD mynstur og sjónræn mynd af Li2SiO3 markinu; (b) XRD mynstur og sjónræn mynd af dæmigerðu sýni LiSiON- 100N9A1; (c) Þverskurðarmyndir og (d) FESEM myndir ofan frá af dæmigerðu sýninu LiSiON-100N9A1
XPS greining var framkvæmd til að kanna efnasamsetningu og tengiupplýsingar Li2SiO3 marksins og dæmigerðs sýnis LiSiON-100N9A1. XPS könnun skanna litróf á mynd. 2(a) sýna tilvist Li, Si og O frumefni í Li2SiO3 markmiðinu og innleiðingu N frumefnis í LiSiON þunnri filmu. Atómhlutfall N : Si í LiSiON þunnri filmu er um 0.33 : 1 samkvæmt XPS niðurstöðunni. Með því að sameina samsvarandi atómhlutfalli (1,51 : 1) sem fæst með ICP-MS mælingu, er stoichiometry dæmigerða sýnisins LiSiON-100N9A1 ákvarðað sem Li1.51SiO2.26N0.33. Í samanburði við staka Si-Si (103,2 eV) toppinn í Si2p kjarna-stigi XPS litróf Li2SiO3 marksins (mynd 2(b)), er hægt að sjá viðbótar Si-N (101,6 eV) topp frá LiSiON þunnri filmu , sem bendir til þess að nítrering sé í LiSiON[11,12]. O1s kjarnastig XPS litróf Li2SiO3 marksins á mynd 2(c) sýnir tvö tengiumhverfi: 531,5 eV upprunnin frá SiOx og 528,8 eV úthlutað til Li2O. Eftir útfellingu kom viðbótarþáttur fram við 530,2 eV með LiSiON þunnri filmu, sem hægt er að tengja við óbrúandi súrefni (On) í silíkati[13,14]. N1s kjarnastigs XPS litróf LiSiON þunnrar filmu á mynd 2(d) er hægt að skipta niður í þrjá toppa, þar á meðal 398,2 eV fyrir Si-N tengingu, 396,4 eV fyrir Li3N og 403,8 eV fyrir nítríttegund NO{{11} }, sem staðfestir enn frekar innlimun N í LiSiON netið[14,15,16]. Eins og sýnt er á mynd 2(e), getur innlimun N í LiSiON netið myndað krosstengda uppbyggingu, sem er gagnlegt fyrir hraða litíumjónaleiðni.[6,17].

Mynd 2 (a) Könnunarskönnun, (b) Si2p kjarnastig, (c) O1s kjarnastig, og (d) N1s kjarnastig XPS litróf Li2SiO3 marks og dæmigerðs sýnis LiSiON-100N9A1; (e) Skýringarmynd af hlutabyggingarbreytingunni úr Li2SiO3 í LiSiON með innlimun N
Til að hámarka jónaleiðni og rafefnafræðilegan stöðugleika LiSiON þunnfilmanna, voru ýmsar LiSiON þunnar filmur settar út með mismunandi sputterkrafti og vinnugasflæði borið saman með tilliti til jónaleiðni þeirra og spennuglugga. Herbergishita Nyquist söguþræðir af LiSiON þunnfilmunum eru sýndar á mynd 3(a), og samsvarandi Pt/LiSiON/Pt samlokubygging og samsvarandi hringrás eru sýnd á mynd 3(b). Eins og fram hefur komið sýna Nyquist söguþráðin einn hálfhring og rafrýmd, sem er einkennandi fyrir þunnfilmuleiðandi rafefni með magnslökunarferli á milli blokkandi tengiliða[17]. Hægt er að reikna út jónaleiðni (σi) LiSiON þunnfilmanna með því að nota Eq. (1).
σi=d/(RA)

Mynd 3 (a) Rafefnafræðileg viðnám litrófsgreining (EIS) litróf LiSiON þunnt filmu sem komið er fyrir við mismunandi aðstæður; (b) Skýringarmynd af Pt/LiSiON/Pt samlokubyggingu og samsvarandi samsvarandi hringrás; (c) CV ferlar af LiSiON þunnfilmunum sem settar eru út við mismunandi aðstæður; (d) Chronoamperometry ferill sýnisins LiSiON-100N9A1
þar sem d er filmuþykktin, A er virkt svæði (um 1 cm2) og R er filmuviðnámið sem er áætlað út frá mældum Nyquist söguþræði. Reiknuð jónaleiðni fyrir þessar LiSiON þunnu filmur er borin saman í töflu 1. Eins og sést eykst jónaleiðni LiSiON þunnu filmunnar sem sett er út við stöðugt flæði 90 sccm N2 með auknu sputterkrafti úr 80 W í 100 W, og minnkar síðan þegar sputterkrafturinn er aukinn enn frekar í 120 W, sem er svipað og fyrri skýrsla um LiPON raflausn[18]. Augljós aukning á jónaleiðni má sjá þegar N2 hlutfallið í vinnugasinu við stöðugt sputtering máttur upp á 100 W er stuðlað að auknu magni innbyggðs köfnunarefnis í LiSiON með hagstæðara umhverfi fyrir litíumjón. hreyfing[5, 18]. Athyglisvert er að sýnin LiSiON- 100N9 og LiSiON-100N9A1 sýna hæstu jónaleiðni 7,1×10-6 og 6,3×10-6 S∙cm-1, í sömu röð , sem eru augljóslega hærri en hið vel þekkta LiPON (~2×10-6 S∙cm-1), áður tilkynnt formlaust LiNbO3 (~1×10-6 S∙cm{{19} })[19], LiBON (2,3×10-6 S∙cm-1)[20], Li-V-Si-O (~1×{10-6 S∙cm-1})[21], Li-La-Zr-O (4×{10-7 S∙cm-1})[22], og Li-Si-PO (1,6×10-6 S∙cm-1)[23]raflausnarfilmur, sem leiðir í ljós að formlaus LiSiON þunn filma er samkeppnishæf sem raflausn fyrir TFLB. Hátt jónaleiðni LiSiON þunnu filmunnar má rekja til innlimunar N í þunnu filmuna og myndun Si-N tengis í stað Si-O tengi, sem leiðir til netkerfis anjónakerfis fyrir auðveldara litíumjónahreyfanleika.[17, 24]. Rafefnafræðilegir stöðugir spennugluggar LiSiON þunnfilmanna voru metnir með CV mælingu á skannahraða 5 mV∙s-1 með spennu allt að 5,5 V. Rétt er að benda á að áhrif útfellingarástands á spennuna gluggi LiSiON kvikmynda er mismunandi, sem ekki er hægt að útskýra með skýru kerfi eins og er þar sem engar viðeigandi rannsóknir eru í fyrri skýrslum um þunnfilmu salta[18,24-25]. Engu að síður, samanborið á mynd 3(c) og töflu 1, sýna LiSiON-100N9A1 og LiSiON- 100N5A5 breiðustu spennugluggana ~5.0 og ~5.2 V , hver um sig, sem eru nálægt LiPON raflausn. Þess vegna, að teknu tilliti til bæði jónaleiðni og spennugluggans, var sýnishorn LiSiON- 100N9A1 valið til frekari rannsóknar og framleiðslu á fullri frumu. Til að kanna flutningstölu litíumjóna (τi) og rafleiðni (σe) LiSiON-100N9A1 sýnisins, var tímamæling frekar framkvæmd við stöðuga spennu 10 mV (mynd 3(d)). Hægt er að reikna τi með jöfnuði. (2).
τi=(Ib-Ie)/Ib
þar sem Ib er upphafsskautunarstraumurinn, og Ie er jafnvægisstraumurinn[18]. τi var reiknað til að vera 0.998, sem er nálægt 1, sem gefur til kynna að litíumjónaleiðni sé algerlega ráðandi í raflausninni. τi ræðst af blönduðum áhrifum af leiðni jóna og rafeinda[24], sem hægt er að tjá með frv. (3).
τi=σi/(σi+σe)
Þannig er σe sýnisins LiSiON-100N9A1 reiknað til að vera 1,26×10-8 S∙cm-1, sem er hverfandi miðað við jónaleiðni þess.
Tafla 1 Samanburður á leiðni litíumjóna og spennuglugga LiSiON þunnra filma sem settar eru út við mismunandi aðstæður
|
Sýnishorn |
Leiðni litíumjóna |
Spenna |
|
LiSiON-80N9 |
4.6 |
~2.0 |
|
LiSiON-100N9 |
7.1 |
~3.9 |
|
LiSiON-120N9 |
2.5 |
~4.2 |
|
LiSiON-100N9A1 |
6.3 |
~5.0 |
|
LiSiON-100N9A5 |
3.0 |
~4.6 |
|
LiSiON-100N5A5 |
2.9 |
~5.2 |
Til að sannreyna hagkvæmni bjartsýnissýnisins LiSiON{{0}}N9A1 fyrir TFLB umsókn, var MoO3/LiSiON/Li TFLB framleidd frekar. Þverskurðarmynd FESEM og samsvarandi EDS kortlagningarmyndir af MoO3/LiSiON/Li TFLB eru sýndar á mynd 4(a). Eins og fram hefur komið eru MoO3 bakskautið (um 1,1 μm að þykkt) og Li rafskautið vel aðskilið með LiSiON raflausninni og LiSiON raflausnin hefur þétt snertiskil við bæði bakskautið og rafskautið. Mynd 4(b) sýnir dæmigerða CV feril TFLB með skannahraða 0,1 mV∙s-1 á milli 1.5-3.5 V, sem sýnir par af vel skilgreindum redoxtoppum við um 2,25 og 2,65 V, sem samsvarar innsetningu litíumjóna í og útdráttur úr MoO3[10]. Mynd 4(c) sýnir upphaflega 3 galvanóstatíska hleðslu/úthleðsluferla TFLB við straumþéttleika 50 mA∙g-1 (20 μA∙cm-2, byggt á massa MoO3 filmu ). Eins og fram hefur komið gefur TFLB upphafshleðslu/hleðslugetuna 145/297 mAh∙g-1 (58/118,8 μAh∙cm-2). Eftir 2. lotu náðist stöðugri hjólreiðahegðun með mikilli afturkræfri sérhæfni upp á 282 mAh∙g-1 með TFLB. Hraðaframmistaða TFLB við mismunandi straumþéttleika er sýnd á mynd 4(d). Óafturkræft afkastagetu tap TFLB í fyrstu lotum við lágan straumþéttleika má rekja til óafturkræfra fasaskipta í MoO3 sem fæst með litíuminnsetningu[26]. Stöðug losunargeta um 219, 173, 107 og 50 mAh∙g-1 sést við 100, 200, 400 og 800 mA∙g-1, í sömu röð, sem sýnir góða hraðagetu. Til að meta rafefnafræðilegan stöðugleika TFLB var frammistaða hringrásarinnar frekar framkvæmd við straumþéttleika 200 mA∙g-1 (Mynd 4(e)). TFLB getur haldið 78,1% af upphaflegri losunargetu sinni eftir 200 lotur og Coulombic skilvirkni er nálægt 100% fyrir hverja lotu, sem sýnir ásættanlegan rafefnafræðilegan stöðugleika LiSiON raflausnarinnar. EIS mælingar voru gerðar frekar á opinni hringrásarspennu til að kanna raflausn/rafskaut tengi í TFLB við mismunandi hringrásarnúmer og samsvarandi Nyquist lóðir með samsvarandi hringrás eru sýndar á mynd 4(f). Eins og fram hefur komið sýnir MoO3/LiSiON/Li TFLB svipað EIS litróf sem samanstendur af tveimur hálfhringjum á hátíðnisvæðinu í nýju ástandi og MoO3/LiPON/Li TFLB í fyrri verkum okkar[10], sem gefur til kynna að Li/LiSiON tengiviðnámið sé hverfandi miðað við LiSiON/MoO3 viðmótið[20]. Fyrsti litli hálfhringurinn í Nyquist sögunum er rakinn til jónaleiðni Li+ jóna í LiSiON raflausn, en annar stóri hálfhringurinn samsvarar hleðsluflutningsferlinu við LiSiON/MoO3 tengi.[27,28]. Það er tekið fram að fyrsti litli hálfhringurinn breytist sjaldan á meðan á lotunni stendur, sem gefur til kynna tiltölulega góðan hringrásarstöðugleika LiSiON raflausnarinnar. Hins vegar stækkar seinni hálfhringurinn smám saman eftir því sem lotunúmerið þróast, sem sýnir aukna LiSiON/MoO3 viðnám viðmóta við hjólreiðar, sem gæti verið aðalástæðan fyrir því að getu TFLB dofnar.[29]. Þess má geta að þetta verk hefur tekið upp LiSiON raflausnina til að smíða TFLB og sýnir góða snertingu LiSiON við bæði MoO3 bakskautið og litíumskautið í fyrsta skipti. Þar að auki sýnir hin mikla sértæka getu, góða hraðagetu og ásættanlega hringrásarafköst MoO3/LiSiON/Li TFLB að LiSiON þunn filma á vel við sem raflausn fyrir TFLB.

Mynd 4 (a) FESEM þverskurðarmynd og samsvarandi EDS kortlagningarmyndir af MoO3/LiSiON/Li TFLB; (b) Dæmigert CV-ferill, (c) fyrstu þrjár hleðslu-/losunarferlar, (d) hraðafköst, (e) hringrásafköst og (f) EIS litróf við mismunandi lotunúmer MoO3/LiSiON/Li TFLB með LiSiON sýnishorni -100N9A1 sem raflausn
3 Niðurstöður
Í stuttu máli, formlaus LiSiON þunn filmu raflausn var útbúin með góðum árangri með RF magnetron sputtering með því að nota Li2SiO3 mark með N2/Ar gasflæði. Hin fínstillta LiSiON þunn filma sem sett er undir RF afl upp á 100 W við flæði 90 sccm N2 og 10 sccm Ar hefur slétt yfirborð, þétta uppbyggingu, mikla jónaleiðni (6,3×10-6 S∙cm-1) , og breiður spennugluggi (5 V), sem gerir það að efnilegu raflausnaefni fyrir TFLB. Meira um vert, með því að nota LiSiON raflausnina tókst að sýna fram á MoO3/LiSiON/Li TFLB í fyrsta skipti með mikla sértæka getu (282 mAh∙g-1 við 50 mA∙g-1), gott hraðafköst (50 mAh∙g-1 við 800 mA∙g-1), og ásættanlegan stöðugleika hringrásar (78,1% getu varðveisla eftir 200 lotur). Gert er ráð fyrir að þessi vinna skapi ný tækifæri til að þróa hágæða TFLB með því að nota Li2O-SiO2 byggt þunnfilmu raflausn.
Heimildir
[1] MOITZHEIM S, PUT B, VEREECKEN P M. Framfarir í 3D þunnfilmu Li-ion rafhlöðum. Ítarleg efniviðmót, 2019,6(15):1900805.
[2] XIA Q, ZHANG Q, SUN S, o.fl. Göng samvöxtur LixMnO2 nanosheet fylki sem 3D bakskaut fyrir afkastamikil al-solid-state þunnfilmu litíum örrafhlöður. Ítarlegt efni, 2021,33(5):2003524.
[3] DENG Y, EAMES C, FLEUTOT B, o.fl. Auka litíumjónaleiðni í litíum yfirjónaleiðara (LISICON) föstum raflausnum með blönduðum pólýanjónaáhrifum. ACS Applied Materials & Interfaces, 2017,9(8):7050-7058.
[4] BATES JB, DUDNEY NJ, GRUZALSKI GR, o.fl. Framleiðsla og lýsing á myndlausum litíum raflausnum þunnfilmum og endurhlaðanlegum þunnfilmu rafhlöðum. Journal of Power Sources, 1993,43(1/2/3):103-110.
[5] BATES J. Rafmagns eiginleikar myndlausra litíum raflausna þunnra filma. Solid State Ionics, 1992,53(56):647-654.
[6] FAMPRIKIS T, GALIPAUD J, CLEMENS O, et al. Samsetning háð jónaleiðni í LiSiPO(N) þunnfilmu raflausnum fyrir solid-state rafhlöður. ACS Applied Energy Materials, 2019,2(7):4782-4791.
[7] DENG Y, EAMES C, CHOTARD JN, o.fl. Byggingar- og vélrænni innsýn í hraða litíumjónaleiðni í Li4SiO4- Li3PO4 föstu raflausnum. Journal of the American Chemical Society, 2015,137(28):9136-9145.
[8] CHEN R, SONG X. Jónaleiðni fastra raflausna fyrir Li4+xMxSi1-xO4-yLi2O (M=Al, B) kerfi. Journal of the Chinese Chemical Society, 2002,49:7-10.
[9] ADNAN S, MOHAMED N S. Áhrif Sn skipti á eiginleika Li4SiO4 keramik raflausn. Solid State Ionics, 2014,262:559-562.
[10] SUN S, XIA Q, LIU J, o.fl. Sjálfstandandi súrefnissnauður -MoO3-x nanóflögur sem þrívíddar bakskaut fyrir háþróaðar alhliða þunnfilmu litíum rafhlöður. Journal of Materiomics, 2019,5(2):229-236.
[11] DING W, LU W, DENG X, o.fl. XPS rannsókn á uppbyggingu SiNx filmu sem er afhent með örbylgjuofni ECR segulómasputtering. Acta Physica Sinica, 2009,58(6):4109-4116.
[12] KIM H, KIM Y. Hlutanítrering Li4SiO4 og jónaleiðni Li4. 1SiO3. 9N0. 1Ceramics International, 2018,44(8):9058-9062.
[13] MARIKO M, HIDEMASA K, TOMOYUKI O, o.fl. Greining á SiO rafskautum fyrir litíumjónarafhlöður. Journal of The Electrochemical Society, 2005,152(10):A2089.
[14] FINGERLE M, BUCHHEIT R, SICOLO S, et al. Viðbragðs- og geimhleðslulagsmyndun við LiCoO2-LiPON viðmótið: innsýn í gallamyndun og jónaorkustigsjöfnun með samsettri yfirborðsvísinda-hermiaðferð. Chemisty Materials, 2017,29(18):7675-7685.
[15] WEST W, HOOD Z, ADHIKARI S, o.fl. Minnkun á hleðslu-flutningsviðnámi við fast raflausn-rafskaut tengi með púlslausri leysiútfellingu kvikmynda frá kristallaðri Li2PO2N uppsprettu. Journal of Power Sources, 2016,312:116-122.
[16] SICOLO S, FINGERLE M, HAUSBRAND R, et al. Óstöðugleiki á andliti formlauss LiPON gegn litíum: sameinuð þéttleiki virknikenning og litrófsrannsókn. Journal of Power Sources, 2017,354:124-133.
[17] WU F, LIU Y, CHEN R, o.fl. Undirbúningur og frammistaða nýs Li-Ti-Si-PON þunnfilmu raflausn fyrir þunnfilmu litíum rafhlöður. Journal of Power Sources, 2009,189(1):467-470.
[18] PUT B, VEREECKEN M, MEERSCHAUT J, o.fl. Rafmagnslýsing á ofurþunnum RF-sputtered LiPON lögum fyrir rafhlöður á nanóskala. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016,8(11):7060-7069.
[19] NIINOMI H, MOTOYAMA M, IRIYAMA Y. Li+ Leiðni í Li-Nb-O kvikmyndum sem settar eru inn með Sol-Gel aðferð. Solid State Ionics, 2016,285:13-18.
[20] SONG S, LEE K, PARK H. Afkastamikil sveigjanleg alhliða örrafhlöður byggðar á föstu raflausn af litíumbóroxýnítríði. Journal of Power Sources, 2016,328:311-317.
[21] OHTSUKA H, OKADA S, YAMAKI J. Solid state rafhlaða með Li2O-V2O5-SiO2 solid raflausn þunn filmu. Solid State Ionics, 1990,40-41:964-966.
[22] Kalita D, Lee S, Lee K, o.fl. Jónandi leiðnieiginleikar formlauss Li-La-Zr-O solid raflausnar fyrir þunnfilmu rafhlöður. Solid State Ionics, 2012,229:14-19.
[23] SAKURAI Y, SAKUDA A, HAYASHI A, o.fl. Undirbúningur á formlausum Li4SiO4-Li3PO4 þunnum filmum með púlslausri leysiútfellingu fyrir litíum aukarafhlöður í föstu formi. Solid State Ionics, 2011,182:59-63.
[24] TAN G, WU F, LI L, o.fl. Magnetron sputtering undirbúningur fyrir litíum-ál-títan fosfat sem byggir á þunnfilmu raflausnum sem innihalda köfnunarefni fyrir litíumjónarafhlöður í föstu formi. The Journal of Physical Chemistry C, 2012,116(5):3817-3826.
[25] YU X, BATES JB, JELLISON G, o.fl. Stöðugt þunnt filmu litíum raflausn: litíum fosfór oxýnítríð. Journal of The Electrochemical Society, 1997,144(2):524.
[26] KIM H, COOK J, LIN H, o.fl. Súrefnislaus staða eykur gervirauða hleðslugeymslueiginleika MoO3-x. Nature Materials, 2017,16:454-460.
[27] SONG H, WANG S, SONG X, o.fl. Sólarknúnar litíum-loftrafhlöður í föstu formi sem starfa við mjög lágt hitastig. Orku- og umhverfisvísindi, 2020,13(4):1205-1211.
[28] WANG Z, LEE J, XIN H, o.fl. Áhrif bakskautselektrolýta interfacial (CEI) lags á langtíma hjólreiðar þunnfilmu rafhlöður í föstu formi. Journal of Power Sources, 2016,324:342-348.
[29] QIAO Y, DENG H, HE P, o.fl. 500 Wh/kg litíum-málmfrumur byggður á anjónískum redox. Joule, 2020,4(6):1311-1323.





