薄膜锂（离子）电池的研究

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1、中国科学院上海微系统与信息技术研究所硕士学位论文薄膜锂（离子）电池的研究姓名：付逊申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：解晶莹;王可20040701薄膜锂(离子)电池的研宄薄膜锂(离子)电池的研究付逊(材料物理与化学)指导教师：解晶莹王可摘要近年来智能卡迅速发展，尤其是带有液晶显示器、键盘、cPu等设备的超级智能卡出现，同益复杂、强大的功能对智能卡用内置电源提出了需求。由于需要满足超薄、可弯曲、能量密度高等特性，使得薄膜锂(离子)电池(TFLB)成为目前唯一的选择。智能卡用薄膜锂(离子)电池需要满足智能

2、卡国际标准IS07816规定的尺寸标准以及电学性能，其中最主要的就是厚度限制以及可弯曲特性。采用聚合物技术、物理方法沉积等全固态技术均可以制备出薄膜锂(离子)电池。本论文在调整了正负极配比、正极片厚度、电解液量等一系列参数后成功制各了薄膜锂离子电池。电池具有优异的循环性能，0．5C循环300次容量保持率93％，lC循环300次容量保持率87％，能通过安全测试，基本满足智能卡的需求。随后分析了薄膜锂离子电池大倍率容量衰减原因，并且针对其难以活化的问题进行了相应的研究，得出结论：增加电解液量、延长老化时阃、改进相关的

3、化成制度均可以加速薄膜电池的活化，从安全性的角度而言，采用小电流、低电压的化成制度加速薄膜电池的活化是最有利的。本论文还制备了薄膜锂电池，研究表明加入适当种类的电解液以及增加电解液量都可以提高薄膜锂电池的循环寿命。但是相对于薄膜锂离子电池而言存在突然失效的问题。通过对电池解剖、电化学阻抗谱、SEM、XRD、热红外成像等手段分析，大致确定了其失效原因：由于每次循环有部分金属锂不可逆沉积，这部分金属锂的新鲜表面会与电解液反应生成SEI膜而消耗大量的电解液，导致内阻急剧上升，另一方面，死锂的不断形成也使电池增加了(微)

4、短路的可能性。两种因素综合作用，薄膜金属锂电池在循环过程中产生大量的热促使隔膜发生热闭合；热闭合后进一步增加电池内阻，使得电池无法进行正常充放电，从而失效。关键词：锂离子电池、薄膜电池、锂电池、电化学性能中国科学院上海微系统与信息技术研究所硕士学位论文AbstractResearchonthin—filmlithium(-ion)batteriesFuXunfMaterialPhysics&Chemistry)Directedby：XieJingyingandWangKeDuringrecentyears，wit

5、htherapiddevelopmentofsmartcard，especiallytheappearm_lceofsupersmartcardwithLCDkeyboardandCPU．theneedsofmoreandcomplexfimctions，theimplantedpowerwithexcellentperformanceisurgentlyrequested．Thinfilmlithium—ionbatteries(TFLB)maybetheonlychoiceduetotheirultra-th

6、inthickness，flexibleandhighenergydensity．TFLBforsmartcardshouldbeinkeepingwiththeintemationalstandardofIS07816forsmartcard．Particularly,thethicknessandflexibilityaremostimportant．NowTFLBcanbesuccessfullyfabricatedbyvariousfilm—formingtechniques(forexample，pol

7、ymertechnical，physicaldeposited)，AkindofTFLBhasbeensuccessfullyfabricatedbyadjustingsomebatteryparameters，suchastheratioofanodeVScathode’Scapacity,thicknessofcathode，theamountofelectrolyteetc．Itshowsagoodcycleability,forexample，itretains93％and87％oftheinitialc

8、apacityafter300cyclesat0．5Crateandat1Crate，respectively,andpassesthesafetytest。ThisTFLBcanmeettherequestsofsmartcardsconunonly．Howeverthecapacitydeclinesrapidlyathi曲rateandTFLBisdifficult