压力工程SS/LiCoO2薄膜电极具有增强的结构完整性和电化学性能
Yibo Ma1,2, Lingfeng Zhu1,2, Qi Mai1,2
1Centre for Atomaterials and Nanomanufacturing (CAN), School of Science, RMIT University, Melbourne, Victoria, Australia.
Chemistry, an Asian journal
|January 14, 2026
概括
一种新的应力工程方法可以防止全固态薄膜电池 (TFLB) 的氧化 (LCO) 薄膜中的分层. 这种方法提高了机械稳定性和电化学性能,为强大的TFLB铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 薄膜技术 薄膜技术
背景情况:
- 在不钢 (SS) 基板上的氧化物 (LCO) 薄膜的分层是全固态薄膜电池 (TFLB) 的一个主要障碍.
- 由于薄膜分层,现有的TFLB面临机械完整性和长期稳定性的挑战.
- 了解和控制薄膜应力对于开发耐用的TFLB设备至关重要.
研究的目的:
- 引入和验证应力工程策略,以减轻SS基板上的LCO薄膜分层.
- 阐明沉积过程中LCO薄膜中残余应力发展背后的机制.
- 开发一种可扩展的制造工艺,用于机械坚固和高性能TFLB.
主要方法:
- 在LCO膜沉积过程中的现场应力测量.
- 沉积参数的系统变化,特别是工作压力.
- 基板预和LCO薄膜后处理.
- 大面积全固态TFLB电池的制造和测试.
主要成果:
- 在LCO薄膜中确定了一个通用的拉力到压缩应力过渡,而无形薄膜由于原子固定而表现出压缩应力.
- 工作压力被发现是控制薄膜应力演变的主要参数.
- 优化的回火策略 (基板预回火和薄膜后回火) 有效地抑制了分层和裂纹.
- 成功制造了具有强大的SS / LCO / LiPON多层的米尺度TFLB电池,实现了高面积容量和出色的循环稳定性 (在1000个循环后保持97.1%).
结论:
- 开发的应力工程方法有效地解决了用于TFLB的LCO薄膜中的分层问题.
- 通过沉积参数和化精确控制薄膜应力是实现机械弹性薄膜电极的关键.
- 这项工作为高性能全固态TFLB的商业化提供了可扩展和有前途的途径.
