基于热原子层沉积锂聚磷腈固态电解质的纳米级固态电池
化学物理
2017-05-04 v1
摘要
新型储能技术中若干活跃的研究领域，包括三维固态电池和活性电池电极组件的钝化涂层，需要保形固态电解质。我们描述了一种用于锂磷氧氮化物（LiPON）族成员的原子层沉积（ALD）工艺，其用作薄膜锂导电固态电解质。叔丁醇锂（LiOBu）与亚磷酰胺二乙酯（DEPA）之间的反应在250至300C之间生成保形、离子导电的薄膜，其化学计量比接近LiPON。薄膜的P/N比始终为1，表明其为LiPON的一种特定多晶型物，与聚磷腈极为相似。在300C生长的薄膜在35C下的离子电导率为 S/cm，并且在相对于Li/Li的0至5.3V窗口内具有功能上的电化学稳定性。我们通过将ALD生长的电解质集成到全固态电池中证明其可行性，包括使用LiCoO作为阴极、Si作为阳极、工作电流密度高达1 mA/cm的薄膜器件。ALD生长工艺的高质量使得即使在粗糙晶体表面也能无针孔沉积，并且我们展示了迄今报道的最薄（<100nm）固态电解质的薄膜电池的制备与运行。最后，我们展示了中等温度ALD工艺的额外应用，即演示了在聚合物基底上制造的柔性固态电池。
引用
@article{arxiv.1702.04009,
title = {Nanoscale Solid State Batteries Enabled By Thermal Atomic Layer Deposition of a Lithium Polyphosphazene Solid State Electrolyte},
author = {Alexander J. Pearse and Thomas E. Schmitt and Elliot J. Fuller and Farid El-Gabaly and Chuan-Fu Lin and Konstantinos Gerasopoulos and Alexander C. Kozen and A. Alec Talin and Gary Rubloff and Keith E. Gregorcyzck},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.04009},
year = {2017}
}
备注
31 pages, 8 figures