LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

作     者：胡雪晨 夏求应 岳钒 何欣怡 梅正浩 王金石 夏晖 黄晓东 Xuechen Hu;Qiuying Xia;Fan Yue;Xinyi He;Zhenghao Mei;Jinshi Wang;Hui Xia;Xiaodong Huang

作者机构：东南大学集成电路学院MEMS教育部重点实验室南京210096 南京理工大学材料科学与工程学院南京210094 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2024年第40卷第2期

页      面：89-95页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFB2007400)资助项目 

主　　题：全固态锂离子电池 LiNbO3薄膜 负极 界面 高温 稳定性 

摘      要：全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此,本文系统研究了LiNbO_(3)薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO_(3)薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g^(-1))、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g^(-1))和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5×10^(-8)S·cm-1)。在此基础上,基于LiNbO_(3)薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO_(3)|Pt,其展现出较高的面容量(16.3μAh·cm^(-2))、良好的倍率(30μA·cm^(-2)下比容量1.9μAh·cm^(-2))及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明:LiPON|LiNbO_(3)界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。