锂钴氧化物作为可充电锂离子电池的阴极材料

锂钴氧化物是可充电锂离子电池的负极材料

本文讨论了氧化钴锂作为可充电锂离子电池的阴极数据。LiCoO2的结构是由占据菱面晶格八面体取向的锂、钴原子置换层组成。经过相应的钴氧化修饰后，锂离子可以从这些层中可逆地提取出来。近年来，锂钴氧化物薄膜已被用作电致变色窗的对电极和锂离子电池的阴极(7-10)。本实验室对基于V20s和LiMn2O4阴极的薄膜锂离子电池进行了多年的研究(11-13)。为了将我们的讨论扩展到其他阴极数据，我们研究了磁控溅射沉积的LiCoO2薄膜的功能及其在薄膜可充电锂离子电池中的行为。

采用平面射频磁控溅射法在Coorsads-996氧化铝板上制备了锂钴氧化物薄膜。在一些情况下，这些薄膜一起沉积在石墨上，作为离子束和核分析的基底。以纯LiCoO2(Aifa,99.5%)为原料，900℃冷约束烧结2小时制得该原理。处理后，政策措施2英寸直径约3毫米厚。Ar和02进入真空室的流量以12-5SCCM的总流量进行调节，以保持3/1Ar/O2比和20mTorr的恒定压力。假设胶片密度5.06克/立方厘米的叠加速度之前和之后的测量石英晶体堆积厚度监控定位5厘米以上的政策通常是7-12/分钟的净功率利用率40-50w。1h溅射政策后,底物旋转到位超过5厘米的政策。等离子体的发射光谱由先前描述的装置(i4)周期性地记录。锂发射线在-671nm处的强度与氩发射线在-750nm处的强度基本相同，沉积前后的沉积速率基本相同，说明溅射过程是稳定的。阴极膜通过面积为11毫米x11毫米的铝掩膜沉积。阴极的厚度在轮廓仪测量的0.3-0.5um之间变化，这与假设理论密度为5.06g/cm3的速率测量值估算的厚度非常吻合。根据这个密度，阴极的估计质量是0.2-0.3mg。堆垛后，阴极部分在FG实验回转窑中500-700℃退火2小时，逐渐冷却至室温。

采用质子诱导yray发射法(PIGE)和卢瑟福背散射光谱法(RBS)测定了沉积在石墨基底上的阴极薄膜的组成，得到了锂/钴比。苏格兰皇家银行光谱的一个类比。如图1所示;实线模拟后向散射得到Co/O比。PIGE和RBS测定的Li/Co和O/Co比率为1.15。(±0.02)和2.16(±0.13)，得到均匀的lil15co02.16的膜组成。数据采集方法为20-70，扫描速度为3/min。沉积的薄膜是x射线非晶的。图2显示了在Coors氧化铝衬底上退火的LiCoO2薄膜的衍射图样示例。退火后在20=18.64处出现一个峰，该峰可以从LiCo02的d-nafeo结构的(003)平面衍射出来。用四探针法和银漆接触法测量了退火薄膜直流电阻率的温度变化。效果如图3所示。薄膜的电阻率随温度的降低而增大，半导体数据的电阻率随温度的降低而增大，室温的电阻率为-2s2cm。以往对体和薄fims的热电学研究表明，LiCoO2是p型半导体，电子空穴是重要的载流子(7)。