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全固态薄膜锂电池负极薄膜的研究

2022.9.07

　　全固态薄膜锂电池的负极薄膜目前多采用金属锂薄膜。

　　金属锂具有电位低、比容量高等优点，而其安全性差、充放电形变大的缺点由于薄膜电极很薄而近于忽略，但考虑到全固态薄膜锂电池未来在微电子方面的用途，采用锂薄膜作为负极不能耐受回流焊的加热温度（锂熔点l80.5℃，回流焊温度245℃），因此，薄膜锂电池的研究工作者们对于新型负极也进行了很多研究。

　　锡基材料具有较高的熔点，能够承受回流焊的温度，且制备环境要求低，是目前研究较多的薄膜负极之一。SnO3薄膜负极，其具有较高的首次放电容量，但第二循环就衰减到29%，该负极初始比容量达100uAh/cm2，但衰减很快，100次循环后只能保持3uAh/cm2。这可能是由于制成薄膜电极后，电极不能对锡氧化物的收缩和团聚进行有效抑制造成的。

　　硅具有高达4200mAh/g（LioSi）的理论比容量，因此，硅基负极薄膜的研究一直是薄膜负极研究的热点之一。采用电子束蒸发的方式，以Co和Si靶制备出了CoSie和CoSib2两种硅合金薄膜，均显示出了良好的电化学性能，但合金中的Si导致循环后容量有一定的衰减。采用脉冲激光沉积的方法制备了MgsSi薄膜负极，在0.1~1V（vs.Li）范围内该薄膜电极比容量达到2000mAh/g，并且超过l00次循环后无明显衰减，同时，他们还发现硅合金负极的厚度影响了其循环性能，Mg.Si薄膜负极厚度30nm时，其循环性能最好。

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