偏轴射频磁控溅射生长 LiPON 在高性能全固态 薄膜锂离子电池中的应用

全固态薄膜锂离子电池(Thin Film Lithium Ion Battery,TFLB)在微型器件储能领域具有巨大的应用潜力,传统上多采用射频磁控溅射生长LiPON薄膜的方法获得稳定的固态电解质层.文章主要研究了基于偏轴磁控溅射技术的LiPON薄膜制备方法,通过改变薄膜沉积过程中的N2气压值,在0.2 Pa气压下获得了锂离子电导率达到2.4×10-6 S?cm-1的固态电解质层;同时,将优化后的LiPON薄膜应用于LiCoO2/LiPON/Li结构的TFLB中.实验结果表明,TFLB在0.1 C倍率下首次放电容量可达62.1μA?h?cm-2?μm-1,而在高倍率(4 C)条件下放电容量依然可达51.7μA?h?cm-2?μm-1,经过0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、4 C倍率条件下各5次充放电循环后,TFLB在0.1 C倍率下的容量保有率仍高达90%,展示出了良好的器件性能.