射频磁控溅射法制备玻璃态锂无机固体电解质

来源:钜大LARGE    2011-06-20 20:10:00    点击量:0

射频磁控溅射法通常是将原材料混合后压片、烧结以制成溅射靶,而后再进行射频磁控溅射,使其在基片上沉积成高性能金属膜、非金属膜或者介质膜等薄膜的方法,已经发展成为目前最为常用的一种薄膜制备技术。使用此法制备薄膜过程中射频功率、工作气压、沉积速度以及基片种类和温度等都将影响到薄膜的结构性能,因此保证平稳而又纯净的沉积优化溅射条件非常重要。Joo等在充满氩气的手套箱内先将压片后的LiS04和LiBOz混合物于650℃烧结12h以制得溅射靶,并重复以上操作2次以增加靶的致密度,尔后将其放入射频磁控溅射装置,以50W的射频功率和0.4~0.5um/h的沉积速度在不锈钢基片上进行薄膜沉积。所得LiBSO薄膜的离子电导率最高达2.5X10-6S/cm,电子电导率大约为10-13S/cm,几乎为电子绝缘,并且XRD分析表明其结构在本质上均为非晶态。另外,通过传统的熔融—淬冷技术制得的(1-x)(yLi20-B203)-xLizS04玻璃形成区域被限制在x=0~0.5和y=0~0.7,然而通过射频磁控溅射技术可将J值和夕值分别提高到0.8和1,从而提高迁移Li+浓度乃至离子电导率。Bates等以LiP04为靶在N2气氛中通过射频磁控溅射法制得LiPON薄膜固体电解质,室温离子电导率最高达3.3X10-6S/cm。
全固态薄膜锂离子电池具有能量密度高、循环性能优良、安全性能好和可实现微型化等优点。随着电池材料对薄膜固体电解质的要求增高,使用射频磁控溅射法所制得的薄膜均匀、致密、附着力好,并且非常薄,即使其离子电导率较低,作为电解质时电池的内阻仍然较,非常适合于全固态薄膜锂二次电池的使用,因此射频磁控溅射技术在固态薄膜电解质制备中的应用也就显得尤为重要。