一种全固态锂离子薄膜电池。是以Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３固体电解质烧结片作为电解质的同时兼作基片，在烧结片的两侧分别沉积ＬｉＣｏＯ２或ＬｉＭｎ２Ｏ４薄膜作为正极、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２或ＬｉＭｎ２Ｏ４薄膜作为负极而成，电池正、负极薄膜厚度在２０μｍ以下，Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３固体电解质烧结片的厚度在１．５ｍｍ以下。本发明专利技术薄膜电池的内阻和厚度都不会增加，但却使薄膜电池的制作更方便。且电池为全固态，能用于一体化集成领域和高温环境，可避免使用额外基片。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全固态锂离子薄膜电池。
技术介绍
作为锂离子电池一个分支的全固态锂离子薄膜电池，由于在智能卡、CMOS基集成电路、微设备等方面具有广泛的应用前景，受到各 国学者的广泛关注，成为锂离子电池研究的新热点。目前锂离子薄膜电池的研究都是在硅基片或其它基片上进行的。 一般是在基片上沉积正极薄膜，然后沉积固体电解质薄膜，最后沉积 负极薄膜(或反向进行)。由于薄膜电池存在额外基片，研制工作较 为烦瑣。尽管以lithium phosphorus oxynitride (LiPON)无定形薄膜 为固体电解质、金属锂为负极研制的LiMn2(V UPON /Li或UCo02/ LiPON /Li薄膜电池性能相对较好,但由于锂的熔点(约180°C ) 低于焊接温度(250°C-260°C),焊接时会导致锂负极的熔化从而破坏 电池，因而难以应用于一体化集成领域。本专利技术人在研究LiuAl。.3Th.7(P04)3锂离子固体电解质烧结片时发现，尽管制备的LiL3AWTh.7(P04)3烧结片厚度不到lmm，压片时 的压强较小，没有添加助熔剂，但制备的烧结片却具有相当强度，不易断裂。所以用这种烧结片作为固体电解质的同时又兼作基片来制作 锂离子薄膜电池，可避免使用额外基片。目前最受关注的LiPON固体电解质薄膜的离子电导率为2.3xl(T6 S.cm-1， LiuAlcuTiLXPC^固体电解质烧结片的离子电导率 为7xl0-4 S.cm國1 。比较可知，在面积相同的情况下，300 |im厚 的LiL3Al。.3Ti"(P04)3烧结片与lfim厚的LiPON固体电解质薄膜的 电阻差不多。因此与有额外基片(一般基片的厚度在300^im以上)采用 1 (im厚LiPON为固体电解质的锂离子薄膜电池相比，采用 LiuAl(oTiu(P04)3烧结片作为固体电解质并兼作基片来制备锂离子 薄膜电池，薄膜电池的内阻和厚度都不会增加，但却使薄膜电池的制 作更方便。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种基于固体电解质烧结片的全固态锂 离子薄膜电池。LiL3Al。.3Th.7(P04)3是 一种性能优良的锂离子固体电解质，其离子电导率可达7xl()4s.cm",烧结片的强度大，不易断裂。本专利技术采用固相反应和溶胶-凝胶法合成LiL3Alo.3Ti!.7(P04)3烧结片，是以 LiL3AWTiu(P04)3固体电解质烧结片作为电解质的同时兼作基片，在 烧结片的两侧分别沉积LiCo02或LiMn204薄膜作为正极、Li4Ti5012或LiMll204薄膜作为负极而成。其LiL3AWTi,.7(P04)3固体电解质烧结片的厚度在1.5mm以下，正、负极薄膜厚度在20iam以下。采用LiL3AWriL7(P04)3烧结片作为固体电解质并兼作基片来制备锂离子薄膜电池，薄膜电池的内阻和厚度都不会增加，但却使薄膜 电池的制作更方便。且电池为全固态，能用于一体化集成领域和高温 环境，可避免使用额外基片。 具体实施方案实施例1首先将化学计量比的醋酸锂和醋酸锰加热溶解于少量去离子水后，加入乙二醇甲醚得到LiMn204前驱体溶液，溶液浓度为0.3 mol/L。 再将化学计量比的醋酸锂溶于乙二醇甲醚，待完全溶解后加入 Ti(OQH9)4并不断搅拌，得到0.2 mol/L的Li4Ti5012前驱体溶液。将Li4Ti5012前驱体溶液喷雾热解在LiL3AWTiL7(P04)3固体电解质烧结片一侧，烧结片温度控制在38(TC。然后将一侧沉积了 0 115012薄膜 的LiuAWTiL7(P04)3烧结片于快速退火系统中80(TC热处理5分钟。 热处理后将LiMn204前驱体溶液喷雾热解在LiL3Alo.3Th.7(P04)3烧结 片的另一侧，烧结片温度控制在35(TC,沉积了 LiMn204薄膜后于快 速退火系统中750°C热处理5分钟得到开路电压约为2.4V的LiMn204/ LiuAlo.3Th.7(P04V Li4Ti5012全固态锂离子薄膜电池。在 LiL3八lo.3TiL7(P04)3烧结片两侧沉积的LiMn204、 Li4Ti5012薄膜厚度在 20nm以下，Lii.3Al。.3Ti,.7(P04)3固体电解质烧结片的厚度在1.5 mm 以下。整个过程中，喷嘴与LiL3AWn"(P04)3固体电解质烧结片的距 离为8 cm,实施例2首先将化学计量比的醋酸锂和醋酸钴加热溶解于少量去离子水 后，加入乙二醇甲醚得到0.3mol/L的LiCo02前驱体溶液。另外将化学计量比的醋酸锂溶于乙二醇甲醚，待完全溶解后加入Ti(OC4H9)4 并不断搅拌，得到0.2 mol/L的0^5012前驱体溶液。将LiCo02前驱体溶液、Li4Ti5012前驱体溶液分别喷雾热解在LiL3AWTiL7(P04)3固体电解质烧结片的两侧，烧结片的温度控制在3S(TC，喷嘴与 LiuAlojTii.XPO^固体电解质烧结片的距离为 8 cm。 LiL3Al。.3Tk7(P04)3两侧分别沉积了 Li4Ti5012和LiCo02薄膜后于快速 退火系统中80(TC热处理5分钟，得到开路电压约为2.2V的LiCo(V LiL3Alo.3Tiu(P04V Li4Ti5012全固态锂离子薄膜电池。在 LiL3Al。.3Ti,.7(P04)3烧结片两恻沉积的LiCo02、 Li4Ti5012薄膜厚度在 20(im以下，LiuAlo.3Th.7(P04)3固体电解质烧结片的厚度在1.5 mm以下。实施例3首先将化学计量比的醋酸锂和醋酸锰加热溶解于少量去离子水 后，加入乙二醇甲醚得到LiMn204前驱体溶液，溶液浓度为0.3 mol/L。 然后将LiMn204前驱体溶液分别喷雾热解在LiuAl。.3TiL7(P04)3固体电解质烧结片的两侧，LiL3Al(x3TiL7(P04)3固体电解质烧结片温度控制在350°C,喷嘴与LiuAlo.3Th.7(P04)3固体电解质烧结片的距离为8Cm。然后将两侧沉积了 LiMll204薄膜的LiL3Al。.3TiL7(P04)3固体电解质烧结片于快速退火系统中750。C热处里5分钟，得到开路电压约为1.2V的LiMn204/ LiuAUiLXPCUV LiMn204全固态锂离子薄膜电池。在Lk3AWTiL7(P04)3烧结片两侧沉积的LiMll204薄膜厚度在20(im以下，LiuAl(uTiL7(P04)3固体电解质烧结片的厚度在1.5 mm 以下。权利要求1、一种全固态锂离子薄膜电池，其特征是以Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固体电解质烧结片作为电解质的同时兼作基片，在烧结片的两侧分别沉积正极为LiCoO2或LiMn2O4薄膜和负极为Li4Ti5O12或LiMn2O4薄膜；正、负极薄膜厚度在20μm以下，Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固体电解质烧结片的厚度在1.5mm以下。全文摘要一种全固态锂离子薄膜电池。是以Li<sub>1.3</sub>Al<sub>0.3</sub>Ti<sub>1.7</sub>(PO<sub>4</sub本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全固态锂离子薄膜电池，其特征是以Ｌｉ↓［１．３］Ａｌ↓［０．３］Ｔｉ↓［１．７］（ＰＯ↓［４］）↓［３］固体电解质烧结片作为电解质的同时兼作基片，在烧结片的两侧分别沉积正极为ＬｉＣｏＯ↓［２］或ＬｉＭｎ↓［２］Ｏ↓［４］薄膜和负极为Ｌｉ↓［４］Ｔｉ↓［５］Ｏ↓［１２］或ＬｉＭｎ↓［２］Ｏ↓［４］薄膜；正、负极薄膜厚度在２０μｍ以下，Ｌｉ↓［１．３］Ａｌ↓［０．３］Ｔｉ↓［１．７］（ＰＯ↓［４］）↓［３］固体电解质烧结片的厚度在１．５ｍｍ以下。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴显明，何则强，麻明友，陈上，肖卓炳，刘建本，陈良钢，陈善文，
申请(专利权)人：吴显明，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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