文档介绍：厦门大学
硕士学位论文
氧化锡薄膜电极的制备及其在微型薄膜锂离子电池中的应用
姓名:蔡敏真
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:吴孙桃
20080501
中文摘要∧さ缂ǖ难贩睬吆秃愕缌鞒浞诺缜弑砻鳎状窝泛退婧随着科技发展和人类社会的进步,微型设备不断进入人类的生活领域,目前很多微电子设备需要可集成的可低电流输出的微型电源,因此,电源也必须完成小型化、微型化的革命,微电池研究和开发得到了人们越来越多的重视。全固态微型薄膜锂离子电池因具有高能量密度、高电压、循环寿命长、安全性能好等优点受到人们的重视;又因其较好的集成兼容性,已成为实现能源微型化、集成化的最佳选择。子电池电极材料研究方面,负极材料是其研究的重点之一。氧化锡因具有较高的熔点,不易与空气中氧和水蒸气发生反应,具有较高的比容量和良好的循环性能,是目前研究较多的一种全固态薄膜锂离子电池负极材料。磁控溅射制备氧化锡电极材料的研究并不多。因此,开展磁控溅射制备锂电池薄膜负极材料氧化锡,对探索微型薄膜锂离子电池的研究具有积极的意义。本论文首先对锂离子电池的薄膜负极材料做了研究。本研究中利用射频磁控溅射,采用金属靶制备了薄膜,并对其进行表征和分析,研究射频磁控溅射参数对薄膜的结构特性、表面形貌等的影响。接着将薄膜电极组装成锂电池,对薄膜进行电化学性能的测试。主要结果如下:利用磁控溅射分别在/衬底以及///衬底上制备氧化锡薄膜。分析表明,在低功率条件下制备的薄膜几乎呈现非晶态,高功率时薄膜则显示为晶态结构;随着溅射功率的增加、氧分压的减少、衬底温度的增加,薄膜表面颗粒尺寸逐渐增加;磁控溅射所制备的薄膜为蚐幕旌衔铮槐∧さ谋面颗粒尺度为纳米级。的循环之间存在较大的差异,从第二圈起电极具有较好的可逆性。测试所得的曲线符合氧化锡合金型的储锂机制。薄膜电极的电化学性能测试表明:薄膜的溅射参数,如溅射功率、溅射气氛以及衬底温度对其放电容量、不可逆容量损失比、循环性能等均有影响。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料的结构和性能,而在锂离备薄膜工艺是一种广泛应用的且技术成熟的薄膜生长技术,目前关于磁控溅射制
本研究还从实验上实现了微型锂离子电池的制备。我们利用厦门大学萨本栋微机电研究中心的实验条件,采用微加工工艺,利用做为电池负极材料,开发了疞/微型锂离子电池的完整的制备工艺流程,掌握了工艺参数,并对所制备的微型锂离子电池的电化学性能进行了研究。在测试电洹本论文的主要创新性工作有:利用射频磁控溅射技术制备了用于锂离子电池的氧化锡薄膜电极,并系统研究了射频磁控溅射参数对氧化锡薄膜的晶体结构以及电化学性能的影响;研制了/疭⑿捅∧わ胱拥绯兀捎霉刻技术、反剥离技术、化学湿法腐蚀等微加工工艺,探索出一整套制备工艺流程,制备出单元面积为奈⑿惋胱拥绯兀渲姓ɑ钚物质面积为。这对今后继续研究微型锂离子电池以及实现其应用,关键词:微型锂离子电池;磁控溅射;负极材料。流为,,循环畏现微型电池的容量保持在具有积极的意义。中文摘要.
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声明人┧镂耱厦门大学学位论文原创性声明岔年占月华日兹呈交的学位论文,是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果,均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。
导师签名:关拾拙【掌冢篴·。牌牛日作者签名:猿粗厦门大学学位论文著作权使用声明槐C√‘月本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版,有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适本学位论文属于必。校图书馆被查阅,有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索,用本规定。C谀杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤朐谝陨舷嘤ê拍诖颉日期:月
第一章绪论微型薄膜锂离子电池随着科技发展和人类社会的进步,微型设备不断进入人类的生活领域,人们对产品微型化的期望也不断增长。随着微机电系统、微电子技术和产品的持续不断的发展,与之相关的微型能源技术也得到了人们越来越多的重视。使用外接电源为微机电系统供电会遇到一些无法克服的问题,如降低了电路的设计效率,接线点电容产生的噪声,供电线和信号线的交互干扰会影响信号的传输等【俊K孀盼⒒缦低称骷奈⑿突⒓苫庑┪侍庖苍嚼丛酵钩觯虼耸迪能源的微型化、集成化已经成为微机电系统发展中需要解决的一个非常重要的问题。微型电池的研究和开发日益为各国所重视。..⑿捅∧わ胱拥绯氐奶岢目前很多微电子设备需要可集成的可低电流输出的