中國粉體網(wǎng)訊 全固態(tài)薄膜鋰離子電池擁有較當(dāng)前鋰離子二次電池更小的尺寸、更高的能量密度、更長的循環(huán)壽命及更高的可靠性，目前在低電流元件的應(yīng)用上備受青睞，將成為鋰離子電池發(fā)展領(lǐng)域的重要一環(huán)。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池主要由集流體薄膜、陰極薄膜、電解質(zhì)薄膜以及陽極薄膜組成，實際使用時，根據(jù)需要在薄膜電池上沉積3.0～5.0μm厚度的封裝層對薄膜電池進行保護。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池的分類
根據(jù)全固態(tài)薄膜鋰離子電池采用陽極薄膜及電池結(jié)構(gòu)的不同，將全固態(tài)薄膜鋰/鋰離子電池簡單分為四類：
第一類以金屬鋰薄膜作為陽極，稱為全固態(tài)薄膜鋰電池；
第二類以氧化物或氮化物薄膜作為陽極，被稱為全固態(tài)薄膜鋰離子電池；
第三類為全固態(tài)薄膜 “無鋰”電池，直接以金屬集流體作為 “陽極”；
第四類為其他結(jié)構(gòu)的鋰/鋰離子微電池。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池的優(yōu)點
(1)可根據(jù)產(chǎn)品的要求設(shè)計任何形狀；
(2)可組裝在不同材料的基底上；
(3)可用標準的沉積條件實現(xiàn)薄膜電池的制備；
(4)工作溫度窗口寬(-15—150℃)；
(5)沒有固液接觸界面，減小了固液界面電阻；
(6)安全系數(shù)高，電池工作時沒有氣體產(chǎn)物。
制約全固態(tài)薄膜鋰離子電池性能的因素
目前，全固態(tài)薄膜鋰離子電池的正極材料一般采用LiCoO2、LiFePO4等較為成熟的商業(yè)化材料，尤以使用LiCoO2最多；負極則選取Sn、Si、SnO、Li2MnO4等無機單質(zhì)及化合物。但它們的實際比容量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抗過充能力仍有待進一步提高。
LiPON是目前研究最為廣泛、并在全固態(tài)薄膜鋰離子電池中有實際應(yīng)用的固體電解質(zhì)。如果能夠解決低成本大面積LiPON薄膜的制備技術(shù)以及開發(fā)相應(yīng)成熟的大容量電池技術(shù)，則有望進一步拓展其應(yīng)用空間。
硫化物電解質(zhì)的研究始于1980年，但是硫化物在空氣中不穩(wěn)定，容易與空氣中的水發(fā)生反應(yīng)。相應(yīng)的全固態(tài)薄膜鋰離子電池的制造需要開發(fā)專門的生產(chǎn)線。
制約全固態(tài)薄膜鋰離子電池性能的另一瓶頸是界面問題，主要包括：
(1)固-固界面阻抗較大。一方面與固-固接觸面積較小有關(guān)；另一方面，在全固態(tài)電池制備或者充放電過程中，電解質(zhì)與電極界面化學(xué)勢與電化學(xué)勢差異驅(qū)動的界面元素互擴散形成的界面相導(dǎo)致的離子傳輸?shù)淖枇^大。
(2)界面應(yīng)力問題。在充放電過程中，多數(shù)正負極材料在嵌脫鋰過程中會出現(xiàn)體積比電解質(zhì)變化大，這致使電池在充放電過程中固態(tài)電極/固態(tài)電解質(zhì)界面應(yīng)力增大，可能導(dǎo)致界面結(jié)構(gòu)破壞。
(3)固體電解質(zhì)與電極的穩(wěn)定性問題，電解質(zhì)有可能在接觸正極或者負極的界面進而發(fā)生氧化或者還原反應(yīng)。
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專家簡介
夏暉（教授、博士生導(dǎo)師），生于1978年，于2000年和2003年分別獲得北京科技大學(xué)無機非金屬材料專業(yè)的本科和碩士學(xué)位（導(dǎo)師李福燊）。于2007年在新加坡國立大學(xué)，新加坡麻省理工學(xué)術(shù)聯(lián)盟(Singapore-MIT Alliance)，微系統(tǒng)用先進材料專業(yè)獲得博士學(xué)位。博士師從新加坡國立大學(xué)機械工程系呂力(Li Lu)教授（http://serve.me.nus.edu.sg/luli/）。博士畢業(yè)后在新加坡國立大學(xué)機械工程系從事博士后研究工作至2011年。于2011年初被引進到南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。攻讀博士學(xué)位以來，一直從事有關(guān)能源存儲材料及器件的研究，研究對象主要包括二次鋰離子電池及超級電容器。
參考來源：
曹乾濤.全固態(tài)薄膜鋰離子電池負極和電解質(zhì)材料的研究進展
劉文元.全固態(tài)薄膜鋰/鋰離子電池的研究進展
宋杰.全固態(tài)薄膜鋰離子電池
邵思遠.全固態(tài)薄膜鋰離子電池
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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