鋰鈷氧化物作為可充電鋰電池的陰極材料

鋰鈷氧化物是可充電鋰電池的負極材料

本文討論了氧化鈷鋰作為可充電鋰電池的陰極數據。LiCoO2的結構是由占據菱面晶格八面體取向的鋰、鈷原子置換層組成。經過相應的鈷氧化修飾后，鋰離子可以從這些層中可逆地提取出來。近年來，鋰鈷氧化物薄膜已被用作電致變色窗的對電極和鋰電池的陰極(7-10)。本實驗室對基于V20s和LiMn2O4陰極的薄膜鋰電池進行了多年的研究(11-13)。為了將我們的討論擴展到其他陰極數據，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2小時制得該原理。處理后，政策措施2英寸直徑約3毫米厚。Ar和02進入真空室的流量以12-5SCCM的總流量進行調節，以保持3/1Ar/O2比和20mTorr的恒定壓力。假設膠片密度5.06克/立方厘米的疊加速度之前和之后的測量石英晶體堆積厚度監控定位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,底物旋轉到位超過5厘米的政策。等離子體的發射光譜由先前描述的裝置(i4)周期性地記錄。鋰發射線在-671nm處的強度與氬發射線在-750nm處的強度基本相同，沉積前后的沉積速率基本相同，說明濺射過程是穩定的。陰極膜通過面積為11毫米x11毫米的鋁掩膜沉積。陰極的厚度在輪廓儀測量的0.3-0.5um之間變化，這與假設理論密度為5.06g/cm3的速率測量值估算的厚度非常吻合。根據這個密度，陰極的估計質量是0.2-0.3mg。堆垛后，陰極部分在FG實驗回轉窯中500-700℃退火2小時，逐漸冷卻至室溫。

采用質子誘導yray發射法(PIGE)和盧瑟福背散射光譜法(RBS)測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類比。如圖1所示;實線模擬后向散射得到Co/O比。PIGE和RBS測定的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。數據采集方法為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處出現一個峰，該峰可以從LiCo02的d-nafeo結構的(003)平面衍射出來。用四探針法和銀漆接觸法測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，半導體數據的電阻率隨溫度的降低而增大，室溫的電阻率為-2s2cm。以往對體和薄fims的熱電學研究表明，LiCoO2是p型半導體，電子空穴是重要的載流子(7)。

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