磁控溅射制备V2O5薄膜及全固态薄膜锂电池研究

V_2O_5具有容量高、循环稳定、易于制备成薄膜等特点,是全固态薄膜锂电池理想的正极材料。采用磁控溅射法,以V_2O_5为靶材制备了薄膜,研究了溅射气体Ar/O_2对薄膜结构、形貌及电化学性能的影响,优化了薄膜制备工艺。最终采用磁控溅射法依次沉积集流体薄膜、钒氧化物薄膜、固态电解质薄膜,真空热蒸发金属锂薄膜,成功制备了Al/V_2O_5/Li P ON/Li/Cu全固态薄膜锂电池。薄膜电池在1.7～3.4 V电压范围内,以10μA/cm~2恒电流充放电测试,电池比容量达到25μAh/cm~2,稳定循环超过500次。     

氮化锡负极薄膜的制备与性能研究

氮化锡是一种新型薄膜锂电池负极材料,采用射频反应磁控溅射法制备氮化锡负极薄膜,系统研究了反应溅射功率和气流比对氮化锡薄膜结构的影响,并对其充放电性能进行了研究.实验结果表明,在溅射功率75 W,N2/(N2 Ar)流量比0.5的条件下所制备氮化锡薄膜结晶度较好,表面致密具有良好的电性能,首次充放电效率超过60%,50次循环后放电比容量仍保持250 mAh/g.     

LiMn2O4薄膜的溶胶-凝胶法制备及其电化学性质

以醋酸锂、醋酸锰、乙二醇甲醚和乙酰丙酮为原料,采用溶胶 凝胶法制备薄膜锂离子蓄电池正极材料尖晶石LiMn2O4薄膜。用X射线衍射、扫描电镜分析了薄膜的物相和表面形貌,用循环伏安法、充放电和交流阻抗技术研究了薄膜的电化学性能。结果表明该法制备的LiMn2O4薄膜均匀、无开裂,750℃退火5min得到的薄膜的首次放电容量为36μAh/(cm2·μm),经100次循环后每次循环的容量损失为0.037%,薄膜具有良好的电化学性能。     

重掺杂Bi:YIG溅射薄膜的磁和磁光性能

用磁控溅射 快速退火晶化处理在YAG、Al2O3基片上制备了重掺杂Bi:YIG磁光薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、磁光克尔仪/光学分度计、振动样品磁强计(VSM)分别研究了薄膜的微结构、磁光性能和磁性能.薄膜的饱和磁化强度为135～139 kA/m,不同基片上制备的薄膜的矫顽力不同,薄膜的法拉第角在450～610nm的光波段范围内约为3～5°/μm;当退火温度在600℃时,在两种基片上制备的薄膜透射率谱非常相似,当退火温度为800℃时,在Al2O3基片上的薄膜透射率谱将出现一个台阶.     

溅射功率对Sn薄膜负极材料循环性能的影响

采用磁控溅射法分别在150、250、400 W功率下制备了3种锂离子电池用Sn薄膜负极材料.通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、恒电流充放电对3种薄膜材料的结构、形貌及循环性能进行了表征.实验结果表明,随着溅射功率增加,薄膜的非晶成分减少,晶化加剧,颗粒粗化.在相同溅射时间20 min的情况下.当溅射功率为250 W时,获得的Sn薄膜电极具有最好的循环性能,首次嵌锂容量为653.8 mAh/g,30次循环后容量维持在515mAh/g.容量保持率达79%.     

退火温度对Co_2FeAl薄膜磁与结构特性的影响

用磁控溅射法制备了一系列Co_2FeAl合金薄膜,并进行了退火处理。利用振动样品磁强计(VSM)和X射线衍射(XRD)对样品进行表征,研究了溅射功率和退火温度对Co_2FeAl薄膜磁与结构特性的影响。高功率下制备的沉积态薄膜就具有强磁性,同时也具有单轴磁各向异性;而对应的低功率下制备的沉积态薄膜则呈现出弱磁性。300℃退火后出现单轴磁各向异性;700℃退火后,所有薄膜均表现为磁各向同性。随着退火温度的升高,薄膜的矫顽力变大。X射线衍射分析表明,随着热处理温度升高,薄膜的晶粒尺寸增大,从而导致晶粒间磁耦合作用增强,这与薄膜的磁特性结果相一致。     

全固态薄膜锂电池的制备与电化学性能表征

研究了全固态薄膜锂电池制备方法、电化学性能和失效机制。采用磁控溅射和真空蒸镀法制备出了容量为0.2、1.7和3.6mAh的全固态薄膜锂电池。正极厚度为2μm时,由于正极结构均匀、结构合理,电池可以在室温1 C下循环500次,容量保持率为96.02%;10 C下充放电循环稳定。由于正极扩散系数相对较低,正极膜厚度或尺寸增加会显著降低电池容量发挥率。全固态薄膜锂电池循环后正极基本保持稳定,但负极结构会粉化,正极/固态电解质固相界面存在元素的不可逆迁移扩散。这些结果为全固态锂电池体系构建、结构设计、制备与性能失效分析提供了参考。     

面向智能配电网可信量测装置高储能密度的电力电容器介质Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7(BZN)薄膜材料制备

随着配电网向着可靠性、稳定性、安全性和交互性方向的发展,其对电力电容器的储能性能提出了更高的要求。为制备高储能密度的电力电容器用介质材料,利用磁控溅射技术在Pt-Si基底上制备Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7(BZN)薄膜,通过在氧气氛中进行后退火处理,有效地提高了BZN薄膜的结晶性能,并对不同退火条件下BZN薄膜的介电常数、介质损耗因数、漏电流密度、击穿场强和储能密度进行测试分析,表明:氧气氛退火处理能提高BZN薄膜的电学性能,当在10 000 Pa以上的氧气压下退火后,BZN薄膜的储能密度达到9.0 J/cm~3左右,提高到未经过退火BZN薄膜的4.5倍。     

磁控溅射在锂离子电池正极中应用的进展

综述了磁控溅射技术应用于薄膜锂离子电池正极材料制备与掺杂改性的研究进展.分别讨论了LiCoO2、V2O5、LiMn2O4、LiNiO2及其掺杂物等薄膜正极的制备与改性及所得电极材料的电化学性能,并对研究方向做了简单的评述.     

喷雾法制备FeS_2薄膜材料及其在热电池中的性能

采用喷雾法薄膜化工艺制备了FeS_2薄膜正极,研究了薄膜正极中导电剂(超导炭黑)的添加量对热电池单体电池放电性能的影响。以异丙醇为溶剂,适量的超导炭黑为导电剂,采用喷雾法制备热电池FeS_2薄膜正极。与传统的压片制备FeS_2阴极相比,喷雾法合成的黄铁矿薄膜厚度小,在放电过程中有较高的放电比容量。在500℃,相对湿度RH1%的条件下,测试了单体电池的放电性能。测试结果表明,5%XC-72R掺杂FeS_2材料的单体电池的放电比容量最高。