鋰鈷氧化物是可充電鋰離子電池的負(fù)極材料

本文討論了氧化鈷鋰作為可充電鋰離子電池的陰極數(shù)據(jù)。LiCoO2的結(jié)構(gòu)是由占據(jù)菱面晶格八面體取向的鋰、鈷原子置換層組成。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的鈷氧化修飾后，鋰離子可以從這些層中可逆地提取出來(lái)。近年來(lái)，鋰鈷氧化物薄膜已被用作電致變色窗的對(duì)電極和鋰離子電池的陰極(7-10)。本實(shí)驗(yàn)室對(duì)基于V20s和LiMn2O4陰極的薄膜鋰離子電池進(jìn)行了多年的研究(11-13)。為了將我們的討論擴(kuò)展到其他陰極數(shù)據(jù)，我們研究了磁控濺射沉積的LiCoO2薄膜的功能及其在薄膜可充電鋰離子電池中的行為。

采用平面射頻磁控濺射法在Coorsads-996氧化鋁板上制備了鋰鈷氧化物薄膜。在一些情況下，這些薄膜一起沉積在石墨上，作為離子束和核分析的基底。以純LiCoO2(Aifa,99.5%)為原料，900℃冷約束燒結(jié)2小時(shí)制得該原理。處理后，政策措施2英寸直徑約3毫米厚。Ar和02進(jìn)入真空室的流量以12-5SCCM的總流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持3/1Ar/O2比和20mTorr的恒定壓力。假設(shè)膠片密度5.06克/立方厘米的疊加速度之前和之后的測(cè)量石英晶體堆積厚度監(jiān)控定位5厘米以上的政策通常是7-12/分鐘的凈功率利用率40-50w。1h濺射政策后,底物旋轉(zhuǎn)到位超過(guò)5厘米的政策。等離子體的發(fā)射光譜由先前描述的裝置(i4)周期性地記錄。鋰發(fā)射線在-671nm處的強(qiáng)度與氬發(fā)射線在-750nm處的強(qiáng)度基本相同，沉積前后的沉積速率基本相同，說(shuō)明濺射過(guò)程是穩(wěn)定的。陰極膜通過(guò)面積為11毫米x11毫米的鋁掩膜沉積。陰極的厚度在輪廓儀測(cè)量的0.3-0.5um之間變化，這與假設(shè)理論密度為5.06g/cm3的速率測(cè)量值估算的厚度非常吻合。根據(jù)這個(gè)密度，陰極的估計(jì)質(zhì)量是0.2-0.3mg。堆垛后，陰極部分在FG實(shí)驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯中500-700℃退火2小時(shí)，逐漸冷卻至室溫。

采用質(zhì)子誘導(dǎo)yray發(fā)射法(PIGE)和盧瑟福背散射光譜法(RBS)測(cè)定了沉積在石墨基底上的陰極薄膜的組成，得到了鋰/鈷比。蘇格蘭皇家銀行光譜的一個(gè)類比。如圖1所示;實(shí)線模擬后向散射得到Co/O比。PIGE和RBS測(cè)定的Li/Co和O/Co比率為1.15。(±0.02)和2.16(±0.13)，得到均勻的lil15co02.16的膜組成。數(shù)據(jù)采集方法為20-70，掃描速度為3/min。沉積的薄膜是x射線非晶的。圖2顯示了在Coors氧化鋁襯底上退火的LiCoO2薄膜的衍射圖樣示例。退火后在20=18.64處出現(xiàn)一個(gè)峰，該峰可以從LiCo02的d-nafeo結(jié)構(gòu)的(003)平面衍射出來(lái)。用四探針?lè)ê豌y漆接觸法測(cè)量了退火薄膜直流電阻率的溫度變化。效果如圖3所示。薄膜的電阻率隨溫度的降低而增大，半導(dǎo)體數(shù)據(jù)的電阻率隨溫度的降低而增大，室溫的電阻率為-2s2cm。以往對(duì)體和薄fims的熱電學(xué)研究表明，LiCoO2是p型半導(dǎo)體，電子空穴是重要的載流子(7)。