सभी ठोस-राज्य पतली फिल्म लिथियम बैटरी का अनुप्रयोग विकास

रासायनिक ऊर्जा स्रोतों का विकास उच्च विशिष्ट ऊर्जा, लंबे जीवन और उच्च सुरक्षा की दिशा में बढ़ रहा है। ऑल-सॉलिड-स्टेट पतली फिल्म लिथियम बैटरी सबसे लोकप्रिय प्रकार की लिथियम बैटरी बन गई हैं। अकार्बनिक ऑल-सॉलिड-स्टेट पतली फिल्म लिथियम बैटरी पतली-फिल्म पॉजिटिव और नेगेटिव इलेक्ट्रोड और पतली-फिल्म ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट की पतली फिल्म आकृति विज्ञान तरल आयनों को कम आयनन चालकता के साथ ठोस इलेक्ट्रोलाइट के साथ बदलना संभव बनाता है। सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की पतली फिल्म आकृति विज्ञान कई सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री को लागू करना संभव बनाता है, जिसमें चार्ज और डिस्चार्ज की मात्रा में बड़े परिवर्तन होते हैं, जैसे धातु लिथियम और पतली फिल्म सिलिकॉन प्रतीक्षा करें। इसी समय, पतली फिल्म लिथियम बैटरी की पतली फिल्म आकृति विज्ञान के कारण, माइक्रोन-आकार की बैटरी में प्रक्रिया करना आसान होता है, और यहां तक ​​कि नैनो-आकार की बैटरी में आगे का शोध भी। इसलिए, पतली फिल्म लिथियम बैटरी न केवल अगली पीढ़ी के रासायनिक ऊर्जा स्रोतों का अनुसंधान हॉटस्पॉट बन गई है, बल्कि माइक्रो-बैटरी पर अपरिहार्य शोध भी है। विकास की दिशा।

अकार्बनिक ऑल-सॉलिड-स्टेट पतली फिल्म लिथियम बैटरी के लिए वर्तमान शोध निर्देश मुख्य रूप से विभाजित हैं: (1) अनुसंधान और नई बैटरी संरचनाओं का विकास, प्रति यूनिट क्षेत्र की बैटरी क्षमता में सुधार और शक्ति का निर्वहन, और कम इकाई क्षेत्र की समस्या को हल करना अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में निम्न लिथियम आयन चालकता की समस्या को हल करने के लिए उच्च आयनिक चालकता के साथ नए प्रकार के ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स पर पतली फिल्म लिथियम बैटरी की क्षमता और शक्ति: (3) नए प्रकार के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर शोध , ताकि फिल्म निर्माण के बाद सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड बेहतर हो

1. पतली फिल्म लिथियम बैटरी की संरचना पर शोध

पतली फिल्म लिथियम बैटरी एक क्लासिक टुकड़े टुकड़े संरचना को गोद लेती है, जो संरचना में सरल और प्रक्रिया में आसान है। हालांकि, बैटरी के प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए, पतली फिल्म लिथियम बैटरी की संरचना पर अनुसंधान धीरे-धीरे बढ़ रहा है, खासकर 3 डी संरचना पतली फिल्म लिथियम बैटरी अपने अच्छे प्रदर्शन की उम्मीदों के कारण एक शोध हॉटस्पॉट बन गई है। पतली फिल्म लिथियम बैटरी की 3 डी संरचना में, यह 3 डी बैटरी की झरझरा संरचना के समान है। इस तरह की बैटरी को सिलिकॉन सब्सट्रेट पर कई नियमित रूप से व्यवस्थित माइक्रोप्रोर्स के साथ संसाधित किया जाता है, और ली डिफ्यूजन बैरियर परत टीआईएन को माइक्रोप्रोर्स में जमा किया जाता है, और फिर सिलिकॉन को नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है। LiPON इलेक्ट्रोलाइट है, LiCoO2 बैटरी बनाने के लिए सकारात्मक इलेक्ट्रोड है।

2. अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट पर शोध

अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करने वाली बैटरियों में इलेक्ट्रोलाइट बैटरियों के ऊपर कई फायदे होते हैं, जैसे कि विद्युत रासायनिक स्थिरता, थर्मल स्थिरता, सदमे प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, कोई रिसाव और प्रदूषण की समस्याएं, और आसान लघुकरण और पतली फिल्म निर्माण। एक अच्छी अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट में निम्नलिखित विशेषताएं होनी चाहिए: (1) उच्च लिथियम आयन चालकता और लिथियम सक्रिय राज्य और परिवेश तापमान सीमा के भीतर लगभग नगण्य इलेक्ट्रॉनिक चालकता; (2) यह विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तहत स्थिर होना चाहिए, विशेष रूप से लिथियम या लिथियम मिश्र धातु के नकारात्मक इलेक्ट्रोड के संपर्क में इंटरफ़ेस; (3) इसका उपयोग करने के लिए, ठोस इलेक्ट्रोलाइट को पर्यावरण के अनुकूल, गैर विषैले, कम लागत और तैयार करने में आसान होना चाहिए, और यह सबसे अच्छा है कि थर्मल विस्तार गुणांक दोनों पक्षों पर इलेक्ट्रोड के अनुरूप हो, कम से कम बहुत अलग नहीं है।

(1) क्रिस्टलीय अकार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट

वर्तमान में, क्रिस्टलीय अकार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स ने कई रिपोर्टों में उच्च आयनिक चालकता दिखाई है, और उन्हें NASICON प्रकार, LISICON प्रकार, Thio-LISICON प्रकार, पेरोस्कोप प्रकार और अन्य संरचनाओं के ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में विभाजित किया जा सकता है। NASICON ठोस इलेक्ट्रोलाइट की संरचना आम तौर पर M [A2B3O12] है। हालांकि NASICON इलेक्ट्रोलाइट में उच्च आयनिक चालकता है, टी उत्पाद को आसानी से धातु लिथियम द्वारा कम किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु लिथियम के साथ अस्थिर संपर्क होता है।

LISICON में उच्च आयनिक चालकता भी होती है। इलेक्ट्रोलाइट की आयनिक चालकता में सुधार करने के लिए इसकी विशिष्ट संरचना लिसा.ज़्न 1.गेओ 1 एसटीआईओ-एलआईएसएल-कॉन प्रकार इलेक्ट्रोलाइट है। LISICON प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट में, ऑक्सीजन की जगह सल्फर का उपयोग किया जाता है, जैसे Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 और अन्य नई सामग्री, इसकी आयन चालकता 6.5 × 10xS / सेमी तक पहुंच सकती है।

अकार्बनिक ऑल-सॉलिड-स्टेट पतली फिल्म लिथियम बैटरी के लिए वर्तमान शोध निर्देश मुख्य रूप से विभाजित हैं: (1) अनुसंधान और नई बैटरी संरचनाओं का विकास, प्रति यूनिट क्षेत्र की बैटरी क्षमता में सुधार और शक्ति का निर्वहन, और कम इकाई क्षेत्र की समस्या को हल करना अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में निम्न लिथियम आयन चालकता की समस्या को हल करने के लिए उच्च आयनिक चालकता के साथ नए प्रकार के ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स पर पतली फिल्म लिथियम बैटरी की क्षमता और शक्ति: (3) नए प्रकार के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर शोध , ताकि फिल्म निर्माण के बाद सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड बेहतर हो

1. पतली फिल्म लिथियम बैटरी की संरचना पर शोध

पतली फिल्म लिथियम बैटरी एक क्लासिक टुकड़े टुकड़े संरचना को गोद लेती है, जो संरचना में सरल और प्रक्रिया में आसान है। हालांकि, बैटरी के प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए, पतली फिल्म लिथियम बैटरी की संरचना पर अनुसंधान धीरे-धीरे बढ़ रहा है, खासकर 3 डी संरचना पतली फिल्म लिथियम बैटरी अपने अच्छे प्रदर्शन की उम्मीदों के कारण एक शोध हॉटस्पॉट बन गई है। पतली फिल्म लिथियम बैटरी की 3 डी संरचना में, यह 3 डी बैटरी की झरझरा संरचना के समान है। इस तरह की बैटरी को सिलिकॉन सब्सट्रेट पर कई नियमित रूप से व्यवस्थित माइक्रोप्रोर्स के साथ संसाधित किया जाता है, और ली डिफ्यूजन बैरियर परत टीआईएन को माइक्रोप्रोर्स में जमा किया जाता है, और फिर सिलिकॉन को नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है। LiPON इलेक्ट्रोलाइट है, LiCoO2 बैटरी बनाने के लिए सकारात्मक इलेक्ट्रोड है।

2. अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट पर शोध

अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करने वाली बैटरियों में इलेक्ट्रोलाइट बैटरियों के ऊपर कई फायदे होते हैं, जैसे कि विद्युत रासायनिक स्थिरता, थर्मल स्थिरता, सदमे प्रतिरोध, प्रभाव प्रतिरोध, कोई रिसाव और प्रदूषण की समस्याएं, और आसान लघुकरण और पतली फिल्म निर्माण। एक अच्छी अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट में निम्नलिखित विशेषताएं होनी चाहिए: (1) उच्च लिथियम आयन चालकता और लिथियम सक्रिय राज्य और परिवेश तापमान सीमा के भीतर लगभग नगण्य इलेक्ट्रॉनिक चालकता; (2) यह विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तहत स्थिर होना चाहिए, विशेष रूप से लिथियम या लिथियम मिश्र धातु के नकारात्मक इलेक्ट्रोड के संपर्क में इंटरफ़ेस; (3) इसका उपयोग करने के लिए, ठोस इलेक्ट्रोलाइट को पर्यावरण के अनुकूल, गैर विषैले, कम लागत और तैयार करने में आसान होना चाहिए, और यह सबसे अच्छा है कि थर्मल विस्तार गुणांक दोनों पक्षों पर इलेक्ट्रोड के अनुरूप हो, कम से कम बहुत अलग नहीं है।

(1) क्रिस्टलीय अकार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट

वर्तमान में, क्रिस्टलीय अकार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स ने कई रिपोर्टों में उच्च आयनिक चालकता दिखाई है, और उन्हें NASICON प्रकार, LISICON प्रकार, Thio-LISICON प्रकार, पेरोस्कोप प्रकार और अन्य संरचनाओं के ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में विभाजित किया जा सकता है। NASICON ठोस इलेक्ट्रोलाइट की संरचना आम तौर पर M [A2B3O12] है। हालांकि NASICON इलेक्ट्रोलाइट में उच्च आयनिक चालकता है, टी उत्पाद को आसानी से धातु लिथियम द्वारा कम किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु लिथियम के साथ अस्थिर संपर्क होता है।

LISICON में उच्च आयनिक चालकता भी होती है। इलेक्ट्रोलाइट की आयनिक चालकता में सुधार करने के लिए इसकी विशिष्ट संरचना लिसा.ज़्न 1.गेओ 1 एसटीआईओ-एलआईएसएल-कॉन प्रकार इलेक्ट्रोलाइट है। LISICON प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट में, ऑक्सीजन की जगह सल्फर का उपयोग किया जाता है, जैसे Li2GeS3, Li4GeS4, Li2ZnGeS4 और अन्य नई सामग्री, इसकी आयन चालकता 6.5 × 10xS / सेमी तक पहुंच सकती है।