磁控溅射制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2薄膜工艺研究

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万方数据

中文摘要：目的探究了磁控溅射法制备符合化学计量比且循环性能良好的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)薄膜工艺,有利于进一步提高全固态薄膜电池能量密度.方法从溅射功率、氩氧比、衬底温度中各选取3个水平组成L9(34)正交试验,在不锈钢衬底上沉积制备NCM811薄膜.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对薄膜进行表征.利用EDS和ICP对薄膜成分进行分析.利用蓝电测试系统对以NCM811为正极的电池进行循环曲线测试.结果根据极差分析结果发现,影响前50圈放电容量保持率的因素从大到小依次为:温度>功率>氩氧比.其中功率和温度对循环性能有很大的影响,极差R值分别为18.45和26.79;氩氧比对循环性能影响较小,极差R值为3.17.增大溅射功率、提高衬底加热温度、增加氩氧比中氩气的含量有利于制备出符合化学计量比的NCM811薄膜.随着溅射功率的提升,NCM811薄膜的结晶度增强,材料中Ni2+/Li+阳离子的混排程度降低;随着衬底温度升高,薄膜由非晶逐渐转化为晶态,表面由无序非晶形貌过渡到小三角片状晶粒,厚度变薄,且更加致密.薄膜的循环性能也随着功率和衬底温度的增加有着明显的提升.结论正交试验结果表明,薄膜制备的最优工艺条件为:溅射功率110 W,衬底温度650℃,Ar∶O2=2∶1(体积流量比),验证试验表明NCM811薄膜中主元素原子数占比Ni∶Co∶Mn=79.9∶10.2∶9.9,接近理想原子数占比8∶1∶1,且前50圈放电容量保持率达到72.33％.

外文标题：Preparation Process of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Thin Film by Magnetron Sputtering

外文关键词：

solid state thin film batteryNCM cathode thin filmorthogonal experimentmagnetron sputteringelectrochemical performance

作者：

李镰池、吴爱民、宋欣忆、刘延领、王亚楠、黄昊

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作者单位：

大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省能源材料及器件重点试验室,辽宁大连 116024

关键词：

固态薄膜电池 NCM正极薄膜正交试验磁控溅射电化学性能

基金：

中央高校基本科研业务费专项中央高校基本科研业务费专项

项目编号：

DUT20LAB123DUT20LAB307

出版年：

2024

DOI：

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.06.017

表面技术

中国兵器工业第五九研究所,中国兵工学会防腐包装分会,中国兵器工业防腐包装情报网

表面技术

CSTPCD北大核心

影响因子：1.39

ISSN：1001-3660

年,卷(期)：2024.53(6)

参考文献量29