锂磷氧氮薄膜电解质的制备与结构分析

张敏, 牛亚军, 张浩昌, 俞兆喆, 田冰冰

桂林电子科技大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (04) : 313-318. DOI: 10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2023.04.011

锂磷氧氮薄膜电解质的制备与结构分析

  • 张敏, 牛亚军, 张浩昌, 俞兆喆, 田冰冰
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摘要

锂磷氧氮(LiPON)是薄膜电池应用中最具代表性的薄膜固态电解质,还被用作界面保护层,用以提高电解质与正极、负极的界面稳定性。采用射频磁控溅射方法,以Li3PO4为溅射靶材,在N2气氛下沉积LiPON薄膜固态电解质。通过优化溅射功率、工作压强、基底温度等工艺条件,制备出表面致密、均匀、无缺陷的LiPON薄膜。XPS测试结果表明,薄膜的溅射过程是一种反应式溅射,N取代Li3PO4结构中的桥氧键(—O—)与非桥氧键(=O),形成氮三配位键N_t(—N<)和氮双配键Nd (=N—),构成网状结构的LiPON薄膜。测得LiPON薄膜固态电解质的室温离子电导率为7×10-7S·cm-1,电子电导率为4.8×10-13 S·cm-1。LiPON薄膜固态电解质致密的形貌和稳定的电化学性能使得LiPON在薄膜电池及固态电池界面改性中的应用具有显著优势。

关键词

LiPON / 薄膜固态电解质 / 射频磁控溅射 / 工艺优化 / 薄膜电池

中图分类号

TM912 / O646.1

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张敏, 牛亚军, 张浩昌, 俞兆喆, 田冰冰. 锂磷氧氮薄膜电解质的制备与结构分析. 桂林电子科技大学学报. 2023, 43(04): 313-318 https://doi.org/10.16725/j.cnki.cn45-1351/tn.2023.04.011

基金

国家自然科学基金(21805055); 广西自然科学基金(2019JJA120043,2020GXNSFAA159059); 大学生创新训练计划(201910595112)

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