导读:本文包含了电解质薄膜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:电解质,薄膜,晶格,固体,磁控溅射,聚乙烯醇,木质素。
电解质薄膜论文文献综述
张磊,张海霞,何佳,薛康,格日乐[1]（2019）在《退火温度对(STO/YSZ/GDC)_4超晶格电解质薄膜的影响》一文中研究指出采用脉冲激光沉积技术(PLD),在Al_2O_3单晶基底上交替沉积SrTiO_3(STO)、8%(摩尔分数)Y_2O_3掺杂ZrO_2(YSZ)和Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)(GDC),制备出四种不同退火温度的超晶格电解质薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-荧光光谱仪和射频阻抗材料分析仪对不同退火温度下的样品进行形貌、元素组成和电学性能测试。结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的外延生长更为良好,晶粒的均匀性和致密性得到改善,薄膜和基底的结合变的紧密、清晰。(STO/YSZ/GDC)_4超晶格电解质薄膜在退火温度为800℃时电导率最大。(本文来源于《稀土》期刊2019年06期）
韩建勋[2]（2019）在《梯度阳极支撑Bi_2O_3/YSZ电解质薄膜及单电池的制备》一文中研究指出固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的新型纯固态发电装置,由于其出色的高效和清洁等能力被人们认为是解决目前能源短缺和高污染问题的一个重要发展方向,被众多研究者们青睐。Y203稳定的Zr02(YSZ)作为目前最常用的固体电解质材料,目前限制它广泛应用的主要原因还是过高的工作温度,这对组成电池的关键材料提出了更高的要求,限制了材料的选取,增加了成本。本文通过将其制备成薄膜以及高离子电导率的Bi203掺杂,可以降低中温工作时的欧姆阻抗,提高电池在中温下的工作效率。同时本文通过在阳极和电解质之间制备了阳极功能层,增大了阳极的叁相反应界面。本文选用淀粉、活性炭、微球石墨、碳纤维四种不同造孔剂,使用干压成型的方法制备多孔NiO/YSZ阳极,观察造孔剂种类和加入量对阳极性能的影响,实验发现活性炭制备出的气孔分布更均匀,连通性更好,阳极气孔率随活性炭的加入量增加呈现递增趋势,弯曲强度则随其递减。当活性炭加入量为1 Owt%时,1250℃烧结的阳极的弯曲强度可达57.38MPa,经过还原后阳极气孔率增加到41%,此时可以满足SOFC对阳极材料性能的基本要求。使用旋涂法在阳极基体上制备了阳极功能层,探究了浆料固相含量、预烧温度、旋涂转速和层数对于功能层结构的影响。使用微球石墨作为造孔剂制备阳极功能层,选用950℃预烧的阳极支撑体,旋涂制备的阳极功能层比较平整,气孔细小。配置3 0%固相含量的浆料,选用转速3000r/min,旋涂30s,旋涂4层的可以在阳极支撑体上制备出厚度30μm左右的阳极功能层,增加了阳极的叁相反应界面。使用浆料旋涂法制备8YSZ电解质薄膜,对影响电解质薄膜性能的关键参数进行了研究,其中包括电解质浆料的性质、旋涂的工艺参数和氧化铋掺杂等。将超声分散8h后的YSZ颗粒配制成浆料涂覆到阳极支撑体上,通过多层旋涂并热处理可以得到了致密的厚度为7μm的电解质层,晶粒大小为3μm左右。有机浆料中乙基纤维素添加量为3wt%时,阳极支撑体预烧温度为1000℃时,电解质薄膜的致密度和平整度最好,没有大的颗粒凸起和明显的裂痕及气孔。实验分析可得Bi203掺杂降低了 YSZ电解质的烧结温度,提高了致密度。掺杂Bi203后YSZ电解质在1100℃烧结温度就可以获得致密的电解质层,而未掺杂Bi203的电解质薄膜达到相同致密度至少需要1350℃,并且Bi2O3掺杂后使得晶粒生长更加的均匀,5mol%氧化铋掺杂的YSZ晶粒大小普遍在2-4μm。通过溶胶凝胶法制备了LSM粉体,通过测定粉体的结构和比表面、孔径等,发现煅烧后可以获得晶体结构好,颗粒细小均匀的LSM粉体,颗粒孔径主要为介孔,比表面可达到20.568m2/g。将LSM粉体制成复合阴极浆料,旋涂到电解质层上,研究了烧结温度对于阴极结构的影响。1100℃烧结得到的复合阴极薄膜结构疏松,气孔细小,便于气体流通和阴极反应的进行,同时烧结过程中LSM和YSZ不发生化学反应,1100℃是最合适的复合阴极烧结温度。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-19）
李政广[3]（2019）在《钛酸镧锂固态电解质薄膜的制备及性能研究》一文中研究指出近些年来,锂离子电池在人们的生产和生活中扮演重要角色,它能量密度高、方便携带、使用寿命长,服务了我们生活的方方面面。而随着电子产品朝着便携化小型化趋势高速发展,全固态薄膜锂离子电池应运而生,全固态薄膜锂离子电池具有体积小、能量密度高、循环寿命长以及安全性好等优势,其性能的好坏很大程度上由固态电解质薄膜所决定。而钙钛矿结构的钛酸镧锂(Li_(0.33)La_(0.56)TiO_3)固态电解质块材室温下离子电导率可达10~-33 S·cm~(-1),可媲美于液态电解液,且具有较低的活化能(0.3eV至0.4eV),是锂离子电池固态电解质研究的热门材料,也是作为固态薄膜电解质的理想材料。基于此,我们研究了钛酸镧锂(Li_(0.33)La_(0.56)TiO_3)固态电解质薄膜的制备以及性能。本文首先采用固相烧结法制备钛酸镧锂(Li_(0.33)La_(0.56)TiO_3)靶材,对烧结工艺进行优化,得到了纯度很高结晶性能良好的标准Li_(0.33)La_(0.56)TiO_3靶材。然后用射频磁控溅射法在不同衬底上制备LLTO固态电解质薄膜以及Al/LLTO/Al叁明治结构,通过对LLTO薄膜的一系列观察以及电化学测试,来研究氧分压、衬底温度和退火温度对LLTO薄膜结构、形貌以及室温离子电导率的影响。结果表明,在不同的氧氩比条件下制备的LLTO固态电解质薄膜均为致密的非晶态薄膜,薄膜表面均方根粗糙度理想,在1.76nm-2.84nm之间,薄膜制备速度较快,溅射速率在1nm/min左右,当氧氩比为3:7时可得最优室温离子电导率4.93×10~-55 S·cm~(-1);随着衬底温度升高,薄膜表面粗糙度有所增加,衬底温度为300℃时LLTO薄膜可得最优室温离子电导率,为4.98×10~-55 S·cm~(-1);退火温度大于600℃时,LLTO电解质薄膜开始晶化,但对于其室温离子电导率未起到积极作用,退火温度300℃时取得最优室温离子电导率,为6.35×10~-55 S·cm~(-1);我们还进行了LLTO薄膜对于正极材料LiCoO_2的改性研究。相比于原始的LiCoO_2电极材料,LLTO-LCO电极初始放电比容量有一定增加;在0.2C放电倍率下,电池充放电循环50圈以内,LLTO-LCO电极的放电比容量衰减降低;LLTO薄膜的镀制可以略微降低LiCoO_2材料的电化学阻抗,且能提高电池的高倍率性能。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-01）
苏玲,庞久寅,任世学,李淑君,姜贵全[4]（2019）在《木质素基聚电解质薄膜的制备及其力学性能》一文中研究指出【目的】对工业废弃碱木质素改性制备阳离子木质素聚电解质,将其与聚乙烯醇改性产物羧甲基化聚乙烯醇复合制备聚电解质复合薄膜。分析不同因素对聚电解质薄膜力学性能的影响,并对薄膜结构、热稳定性等进行表征,为木质素基聚电解质在缓释、地膜、包装方面的应用提供理论依据。【方法】首先对木质素和聚乙烯醇分别进行季铵化和羧甲基化改性,制备阴、阳离子聚电解质。以甲醛为交联剂,聚乙烯醇为成膜剂,采用流延法制备叁甲基木质素季铵盐/羧甲基化聚乙烯醇(TLQA/CMPVA)反应薄膜,通过红外光谱、扫描电镜、热重分析等对聚电解质薄膜结构、形貌、热性能进行表征。【结果】木质素季铵盐中季铵根离子质量摩尔浓度为1. 81 mmol/g,羧甲基化聚乙烯醇中羧酸根离子为0. 62 mmol/g。制备具有较佳力学性能的聚电解质薄膜的条件为:TLQA/CMPVA反应薄膜的固含量为10%,固含中聚乙烯醇(PVA)质量分数为30%,叁甲基木质素季铵盐(TLQA)和羧甲基化聚乙烯醇(CMPVA)(质量比为3∶7)的质量分数为70%,甲醛加入质量分数为3. 88%,溶液p H值为9。所制备聚电解质反应薄膜的最佳断裂伸长率为222. 13%,拉伸强度为6. 80 MPa。聚电解质反应薄膜的平面较光滑,断面不平整,聚电解质共混薄膜平面粗糙。聚电解质反应薄膜分子结构中有醚键形成;聚电解质反应薄膜的热稳定性大于聚电解质共混薄膜的热稳定性。【结论】木质素和聚乙烯醇改性后,通过加入成膜剂聚乙烯醇、交联剂甲醛,聚电解质薄膜热稳定性得到提高,可获得具有较好力学性能和缓释性能的TLQA/CMPVA聚电解质反应薄膜。(本文来源于《北京林业大学学报》期刊2019年02期）
苏海莹,贾晓静,许彦彬,刘华艳,刘超[5]（2018）在《(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜的制备与特性》一文中研究指出采用脉冲激光沉积技术(PLD),在SrTiO_3(STO)单晶片上依次沉积钇稳定氧化锆(ZrO_2∶8%(摩尔分数)Y_2O_3,YSZ)和氧化钆掺杂的氧化铈(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ),GDC)制备出5种不同调制周期数n(n=4,6,10,20,30)的(Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)/ZrO_2:8%(摩尔分数)Y_2O_3)_n超晶格电解质薄膜。利用X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM),研究(GDC/YSZ)n超晶格电解质薄膜的形貌和晶体结构,发现薄膜表面颗粒生长致密、均匀,薄膜的界面处无元素扩散,外延生长状况良好,薄膜的结构优异。电化学测量研究表明,随着(GDC/YSZ)n超晶格电解质界面数的增加,其离子电导率相应增加,(GDC/YSZ)n=30超晶格电解质的离子电导率最大。(本文来源于《功能材料》期刊2018年09期）
楚天宇,杨少华,沈冬艳,赵彦龙[6]（2018）在《热电池用FeS_2/电解质复合薄膜正极的制备及性能》一文中研究指出采用超声喷涂技术及丝网印刷薄膜化工艺制备了FeS_2/电解质隔膜复合薄膜正极,研究了薄膜正极中电解质添加量、叁种碳材料导电剂及导电剂的不同添加量对单体电池放电性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)对FeS_2正极在电解质隔膜上的表面形态进行了表征。实验结果表明,一体化薄膜正极中电解质添加量对正极材料的影响较小,含量为15%时较为适宜。一体化薄膜正极中乙炔黑、活性炭和CNTs的适宜添加量分别为3%,3%和1%。(本文来源于《电源技术》期刊2018年07期）
苏玲,姜贵全,庞久寅,时君友[7]（2018）在《木质素基聚电解质交联薄膜的透光性和透气性》一文中研究指出以工业碱木质素、聚乙烯醇为原料,改性制备木质素季铵盐和羧甲基化聚乙烯醇,以甲醛为交联剂制备木质素基聚电解质交联薄膜。通过单因素实验对薄膜的透光性和透气性进行研究。采用紫外-可见分光光度计、压差法分别测定薄膜的光学性能、透气性能。利用静态接触角测量仪、XRD分别对薄膜的接触角、结晶结构进行分析。研究结果表明,TLQA/CMPVA交联薄膜在紫外光区的吸光度达到最大值10,在可见光区薄膜对光的透过率不到10%,甲醛的加入有利于提高TLQA/CMPVA交联薄膜的透光率。当聚电解质溶液偏弱碱(pH值=9)性时有利于聚电解质交联薄膜对光的透过。叁甲基木质素季铵盐加入后,聚电解质交联薄膜对氧气和二氧化碳的透气量均增大。交联剂甲醛降低了聚电解质交联薄膜对氧气和二氧化碳的透气性。当聚电解质溶液中性或偏碱性时,聚电解质交联薄膜的透气性减小。聚电解质交联薄膜表面亲水性大于聚电解质共混薄膜表面亲水性,聚电解质交联薄膜的耐水性大于聚电解质共混薄膜。与PVA相比,CMPVA结晶结构消失。交联作用使TLQA和CMPVA复合更紧密。为TLQA/CMPVA交联薄膜的制备及其在特殊地膜、缓释包装材料中的应用提供了理论依据。(本文来源于《功能材料》期刊2018年06期）
陈骋[8]（2018）在《基于石榴石型固体电解质的全固态薄膜锂电池研究》一文中研究指出相比于商用基于液体电解液的锂离子电池,全固态锂电池近年来因具有更高的能量密度和优异的安全性能而成为研究热点。这主要得益于无机材料构成的固体电解质具有不燃烧、电化学窗口宽的优势。全固态锂电池的概念虽由来已久,但其走向实际应用还面临着诸多科学技术难题。近来报道的石榴石型固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)由于对金属锂稳定、室温的锂离子电导率较高和电化学窗口较宽为全固态锂电池的开发提供了基础。然而在构建基于LLZO全固态锂电池时还有以下困难:i)获得稳定LLZO立方相合成困难,且陶瓷的晶界电阻较大;ii)电极材料与LLZO固体电解质之间的界面问题制约高性能电池的开发。本论文以制备高离子电导率的LLZO固体电解质为基础,采用薄膜手段对负极与LLZO固体电解质间的兼容性和界面特性展开研究,主要研究结果如下:(1)采用元素掺杂的方法制备了具有高离子电导率的LLZO固体电解质。通过调节W元素的含量掺杂改性LLZO固体电解质,采用热压烧结法制备了Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12)(LLZWO)陶瓷电解质。研究发现,掺杂元素W的引入有助于稳定LLZO固体电解质石榴石立方相结构。SEM断面观察表明,热压烧结有助陶瓷晶粒紧密接触,减少气孔,提高致密度。当W掺杂量X=0.4时,Li_(6.2)La_3Zr_(1.6)W_(0.4)O_(12)陶瓷电解质总离子电导率最高达到8.73×10~(-4) S·cm~(-1)。恒压直流极化测得LLZWO陶瓷电解质的电子电导率均比离子电导率要低叁个数量级。循环伏安测试LLZWO陶瓷电解质的电化学窗口大于5 V。另外,通过Ta元素掺杂制备了致密度为99.5%,离子电导率为1.01×10~(-3) S·cm~(-1)的Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)陶瓷电解质。(2)为了研究硅负极与LLZTO陶瓷电解质的界面特性,通过磁控溅射在LLZTO陶瓷电解质上生长非晶硅薄膜,构建Li/LLZTO/Si全固态薄膜锂电池。研究发现硅负极薄膜的厚度对Li/LLZTO/Si全固态薄膜锂电池的循环性能有很大影响。当硅负极薄膜的厚度小于180 nm时,硅负极薄膜在充放电过程中可以与LLZTO陶瓷电解质始终保持良好接触,100次循环后电池的容量保持率在85%以上。当硅负极薄膜的厚度大于300 nm时,100次循环后电池的容量保持率为77%。当硅负极薄膜的厚度在900 nm时,固态电池只能循环几次,原因是由于界面处硅负极薄膜剧烈的体积变化。将硅负极应用于Si/LLZTO/LFP固态全电池可以在室温下稳定工作,电池的首次放电容量达到120 mAh g~(-1),100次循环后的容量保持率为72%。(3)为了研究锗负极与LLZTO陶瓷电解质的界面特性,采用磁控溅射的方法在LLZTO陶瓷电解质上生长锗负极薄膜,构建Li/LLZTO/Ge全固态薄膜锂电池。该电池在充放电过程中容量衰减严重,原因是由于体积变化导致的电极/固体电解质界面恶化。通过在Ge与LLZTO之间加入Au中间修饰层,提高了Li/LLZTO/Ge全固态薄膜锂电池的电池性能。其中对50 nm的锗负极薄膜效果明显,50次充放电循环后的容量保持率从28%提高到90%,原因是Au中间修饰层提供了更好的接触。但是当锗负极薄膜厚度增加时,在巨大的体积变化下Au中间修饰层的作用有限。(4)基于两相界面的缺陷化学,从热力学基础角度讨论了空间电荷层产生的原理,评述了典型导电体系中存在的空间电荷层效应及其对宏观性能的影响。在此基础上,探讨了固态电池中的空间电荷层效应以及相关的表征方法。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)》期刊2018-06-01）
严旭丰[9]（2018）在《超薄锂镧锆氧固体电解质薄膜的制备与应用》一文中研究指出相比传统的液态锂离子电池,全固态锂离子电池具有优秀的安全性能、高的能量密度、好的循环性能等优点,近些年受到越来越多的关注。固体电解质作为全固态电池中的核心材料,直接决定了全固态电池的性能。在众多的固体电解质中,立方相的Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)具有较高的离子电导率、宽的电化学窗口和优异的对锂稳定性。是目前报道出的最具发展潜力的氧化物固体电解质。然而,LLZO电解质在发展应用中遇到了一些问题,如离子电导率不够高、界面问题等。这些问题严重制约LLZO的应用。如果将固体电解质制备成薄膜型材料,会大大降低锂离子的扩散时间与全固态电池的总阻抗,可以弥补LLZO在离子电导率方面的不足。目前已报道的LLZO薄膜中,由于制备方法、基底要求等问题,这些LLZO电解质薄膜还不能在全固态电池中取得应用。综合以上因素,本论文主要的研究内容是制备出超薄LLZO电解质薄膜,并将其应用在全固态电池中。研究过程包括LLZO纳米颗粒的制备、LLZO纳米浆料的制备、LLZO薄膜的成型、LLZO薄膜的应用。最后对LLZO全固态电池进行电化学性能的表征与研究。具体研究内容如下:(1)分段式固相烧结法能够保证烧结过程中原料的充分接触,反应产物杂质少。利用该方法制备出高纯度、高离子电导率的立方相LLZO材料。其室温离子电导率为2.10 x 10~(-4) S·cm~(-1)。利用高能球磨法制备出LLZO固体电解质纳米颗粒,纳米颗粒粒径分布在50 nm-80 nm之间。(2)优化纳米浆料的组分及比例,既能保证电解质薄膜的离子电导率,又能提高电解质薄膜的力学性能。加入LiTFSI作为锂盐来提高离子电导率,SPEEK-PSI-Li作为粘结剂来提高薄膜的致密度、Piuronic?F127作为表面活性剂,选取NMP作为溶剂,调配出LLZO纳米电解质纳米浆料。(3)流延法制备LLZO固体电解质薄膜,保证了正极材料与电解质层的良好的接触,制备出的LLZO薄膜厚度最小在2μm左右。该薄膜具有0-5 V的电化学窗口、优异的对锂稳定性。在20℃下的离子电导率为5.55 x 10~(-6) S·cm~(-1),100℃下的离子电导率为6.69 x 10~(-5) S·cm~(-1)。(4)选取LCO作为正极材料、金属锂作为负极材料、LLZO薄膜电解质,装配出LCO/LLZO/Li全固态电池。该电池在室温条件下,首次充电比容量为131.6mAh g~(-1),放电比容量为117.3 mAh g~(-1),首次库伦效率为85.3%。经过45周循环之后,放电比容量为119.3 mAh g~(-1)。1 C的大电流密度下,首次充电比容量为73.0mAh g~(-1),放电比容量为58.6 mAh g~(-1),库伦效率为80.2%。利用溶胶凝胶法制备出LCO@LiNbO_3正极材料,缓解了电池界面的空间电荷效应。(5)LFPO正极材料性能稳定,空间电荷效应较小。利用其作为正极材料,金属锂作为负极材料、LLZO薄膜电解质,装配出LFPO/LLZO/Li全固态电池。该电池首次充放电过程中极化电压只有0.08 V,说明了该电池的阻抗较小。在室温下第1周的充电比容量为178.4 mAh g~(-1),放电比容量为160.4 mAh g~(-1),库伦效率为89.9%。经过100周循环之后,放电比容量为136.8 mAh g~(-1),库伦效率接近99.8%。60℃条件下经过100周循环之后,放电比容量保持率为95.6%。LFPO/LLZO/Li全固态电池还表现出优异的倍率性能。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)》期刊2018-05-01）
李林[10]（2018）在《LiPON固态电解质与全固态薄膜锂离子电池制备及特性研究》一文中研究指出薄膜技术使全固态薄膜锂(锂离子)电池的制造由设想变为现实。微芯片、微机电系统以及微型存储器等微小器件在低能领域的供电需求,使全固态薄膜锂(锂离子)电池成为未来电池微小型化技术与产业发展的重要方向。基于此应用需求,本论文比较全面地开展了全固态薄膜锂离子电池中LiPON固态电解质薄膜、LiMn_2O_4阴极薄膜、ZnO和Si两种阳极薄膜的制备与特性研究;在此基础上,制备并研究了四种膜系结构的全固态薄膜锂离子电池,电池阴极为退火或未退火的LiMn_2O_4薄膜,阳极材料根据电化学可逆反应机理分为ZnO(过渡金属氧化物型)与Si(锂合金型)两种。根据基底不同,制备的电池又分为刚性石英玻璃基底(厚度为1 mm)和柔性聚酰亚胺(PI)基底(厚度为125μm)两类。本论文取得的主要结论与创新如下。以Li_3PO_4为靶材、采用射频磁控溅射法在氮气下反应溅射LiPON固态电解质薄膜与Al/Li PON/Al叁明治结构,研究固态电解质电化学特性。通过优化关键制备参数,包括靶基距、溅射功率、工作压强以及氮氩流量比,研究并确定了LiPON固态电解质薄膜的最佳特性与制备参数。在纯氮气、低压强条件下,通过射频磁控溅射法可得到致密、无缺陷的高品质LiPON薄膜。通过溅射手段制备Al/LiPON/Al叁明治结构中不同粗糙度的底层Al电极,进而得到不同的电解质与电极界面粗糙度,研究不同界面粗糙度时电解质的体电容、体电阻、有效面积以及激活能的变化,发现界面粗糙度的增大对离子电导率的提升有较大帮助。在不改变LiPON靶材组分与溅射工艺参数的情况下,通过增大电解质界面粗糙度使其离子电导率由1.09μS/cm增加到2.70μS/cm,达到文献报道的较高水平。研究了退火对LiPON薄膜本征结构和电化学特性的影响规律。退火会改变LiPON薄膜中氮叁配位键N与氮双配位键N的比例关系,在经历300℃1小时退火处理后,LiPON薄膜的离子电导率显着提升,从1.10μS/cm提高到3.28μS/cm。首次发现,LiPON薄膜可承受400℃-500℃的高温热处理,400℃退火1小时后LiPON薄膜具有1.55μS/cm的离子电导率,500℃退火1小时后仍具有0.13μS/cm的离子电导率。证明LiPON固态电解质薄膜具有极佳的热稳定性,这对拓展全固态薄膜锂离子电池的高温应用具有参考意义。通过射频磁控溅射法制备了LiMn_2O_4阴极薄膜。研究发现不同氩氧流量比制备的LiMn_2O_4薄膜均为非晶态。为了避免使用贵金属(Pt、Au)作薄膜电池集流极,制备了LiMn_2O_4/Ti薄膜(Ti为集流极),研究氩气下退火对Li Mn_2O_4薄膜的影响规律,发现氩气下退火处理无法使LiMn_2O_4薄膜转变为尖晶石晶相。制备了LiMn_2O_4/Pt/Ti薄膜(Pt为集流极、Ti为过渡层),研究氧气下退火对LiMn_2O_4薄膜的影响规律,当温度达500℃时薄膜出现尖晶石晶相,随着退火温度继续增加,结晶程度进一步提高,800℃氧气下退火后薄膜综合性能最优。通过射频磁控溅射法制备了具有单一(002)晶向的六方纤锌矿结构ZnO阳极薄膜。发现大气下300℃退火不会对ZnO薄膜结晶状态产生显着影响。ZnO是典型的过渡金属氧化物型阳极材料(转化型与锂合金型的复合),在充放电过程中,ZnO与Li存在两种作用:一是ZnO的分解/形成;二是Li-Zn合金的形成/分解。通过射频磁控溅射法制备了非晶Si阳极薄膜。非晶Si嵌锂后一般形成非晶态Li_xSi。电极材料的薄膜化有助于缓解其在充放电过程中的体积膨胀与收缩,控制容量的衰减,有效缩短锂离子在嵌入脱出过程中的迁移路径,从而改善电极材料的电化学性能。通过全磁控溅射法制备了首个ZnO阳极全固态薄膜锂离子电池(Ti/ZnO/LiPON/LiMn_2O_4/Ti)LiPON~1。该电池以未退火的非晶态LiMn_2O_4薄膜为阴极、LiPON薄膜为固态电解质、晶态ZnO薄膜为阳极。在0.5 V–5 V电压区间,以5μA/cm的电流密度充放电时,电池可逆容量为22μAh/cm,证明了非晶态LiMn_2O_4具有一定的储锂性能;充放电循环50次后放电容量为20μAh/cm,说明非晶态LiMn_2O_4薄膜与ZnO薄膜均具有良好的循环稳定性;该电池还具有良好的倍率性能;电化学阻抗谱分析表明充放电循环在一定程度上导致电池内阻的增大,但不会对电池性能产生显着影响。该电池制备过程中阴极材料无需高温退火,具有一定的容量、良好的循环稳定性与倍率性能,适用于低功率、低温基底材料领域。以全磁控溅射法制备了(Pt/ZnO/LiPON/LiMn_2O_4/Pt)LiPON全固态薄膜锂离子电池,并对电池整体进行了大气下300℃2小时退火处理。首次发现全固态薄膜锂离子电池能够承受大气环境下300℃高温且不丧失电池特性,电池容量无明显衰减,验证了全固态薄膜锂离子电池优异的高温环境适应性。在0.5 V-5V电压区间,以5μA/cm的电流密度充放电时,最大可逆容量为20μAh/cm;充放电循环50次后放电容量为17μAh/cm,具有良好的循环稳定性;电化学阻抗谱分析表明退火大幅增加了电池界面阻抗,增大了电池的内阻,导致了库伦效率的下降;另外,退火还导致了电极材料的“钝化”,致使电池的初始可逆容量下降,但通过5次以上的充放电循环“激活”,电池容量可得到有效恢复。通过全磁控溅射法制备了非晶Si阳极全固态薄膜锂离子电池(Ti/Si/LiSiPON/LiMn_2O_4/Pt/Ti)LiSi PON。该电池以尖晶石LiMn_2O_4(经800℃氧气下退火形成)薄膜为阴极、LiSi PON薄膜为电解质、非晶Si薄膜为阳极。通过循环伏安测试可知电池具有比ZnO阳极高的放电电压,在1.5 V-5 V电压区间,以20μA/cm的电流密度充放电时,电池可逆容量达47μAh/cm,50次充放电循环后放电容量为41μAh/cm,具有较高的容量与良好的循环稳定性。另外,电池可在80μA/cm的大电流密度下稳定充放电,且具有25μAh/cm的放电容量,倍率性能优异;电化学阻抗谱分析表明充放电循环未对电池阻抗产生显着影响。该电池的高容量建立在尖晶石LiMn_2O_4阴极薄膜与非晶Si阳极薄膜的基础上。电池特性研究表明,薄膜化的非晶Si较好地抑制了Si材料嵌锂后的体积效应,Si的高容量特性得到证明;因不存在显着的界面损耗,电池表现出良好的循环稳定性;验证了非晶Si薄膜作为全固态薄膜锂离子电池阳极材料的可行性。通过全磁控溅射法制备了以聚酰亚胺薄膜(Polyimide,PI)为基底的柔性全固态薄膜锂离子电池(Ti/Si/LiSiPON/LiMn_2O_4/Ti)LiSiPON。该电池以125μm厚的聚酰亚胺薄膜为基底,以未退火的LiMn_2O_4薄膜为阴极、LiSiPON为电解质、非晶Si薄膜为阳极。电池在1 V-5 V的电压区间以5μA/cm的电流密度下充放电时,可得到32μAh/cm的最大可逆容量,充放电循环50次后仍具有28μAh/cm的放电容量,循环稳定性优异;电池具有优异的倍率性能,可在20μA/cm的电流密度下稳定充放电,且具有20μAh/cm的放电容量;另外,电池在弯曲受力状态下仍可保持电池性能的稳定,具备柔性薄膜电池的基本特征。本论文研究的全固态薄膜锂离子电池及其所有功能层全部使用磁控溅射法制备。另外,本论文所述薄膜电池都覆盖LiPON或LiSiPON保护膜(封装成器件),全部电化学测试均是在室温大气下完成,性能测试结果具有实际应用意义。(本文来源于《兰州大学》期刊2018-05-01）
电解质薄膜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的新型纯固态发电装置,由于其出色的高效和清洁等能力被人们认为是解决目前能源短缺和高污染问题的一个重要发展方向,被众多研究者们青睐。Y203稳定的Zr02(YSZ)作为目前最常用的固体电解质材料,目前限制它广泛应用的主要原因还是过高的工作温度,这对组成电池的关键材料提出了更高的要求,限制了材料的选取,增加了成本。本文通过将其制备成薄膜以及高离子电导率的Bi203掺杂,可以降低中温工作时的欧姆阻抗,提高电池在中温下的工作效率。同时本文通过在阳极和电解质之间制备了阳极功能层,增大了阳极的叁相反应界面。本文选用淀粉、活性炭、微球石墨、碳纤维四种不同造孔剂,使用干压成型的方法制备多孔NiO/YSZ阳极,观察造孔剂种类和加入量对阳极性能的影响,实验发现活性炭制备出的气孔分布更均匀,连通性更好,阳极气孔率随活性炭的加入量增加呈现递增趋势,弯曲强度则随其递减。当活性炭加入量为1 Owt%时,1250℃烧结的阳极的弯曲强度可达57.38MPa,经过还原后阳极气孔率增加到41%,此时可以满足SOFC对阳极材料性能的基本要求。使用旋涂法在阳极基体上制备了阳极功能层,探究了浆料固相含量、预烧温度、旋涂转速和层数对于功能层结构的影响。使用微球石墨作为造孔剂制备阳极功能层,选用950℃预烧的阳极支撑体,旋涂制备的阳极功能层比较平整,气孔细小。配置3 0%固相含量的浆料,选用转速3000r/min,旋涂30s,旋涂4层的可以在阳极支撑体上制备出厚度30μm左右的阳极功能层,增加了阳极的叁相反应界面。使用浆料旋涂法制备8YSZ电解质薄膜,对影响电解质薄膜性能的关键参数进行了研究,其中包括电解质浆料的性质、旋涂的工艺参数和氧化铋掺杂等。将超声分散8h后的YSZ颗粒配制成浆料涂覆到阳极支撑体上,通过多层旋涂并热处理可以得到了致密的厚度为7μm的电解质层,晶粒大小为3μm左右。有机浆料中乙基纤维素添加量为3wt%时,阳极支撑体预烧温度为1000℃时,电解质薄膜的致密度和平整度最好,没有大的颗粒凸起和明显的裂痕及气孔。实验分析可得Bi203掺杂降低了 YSZ电解质的烧结温度,提高了致密度。掺杂Bi203后YSZ电解质在1100℃烧结温度就可以获得致密的电解质层,而未掺杂Bi203的电解质薄膜达到相同致密度至少需要1350℃,并且Bi2O3掺杂后使得晶粒生长更加的均匀,5mol%氧化铋掺杂的YSZ晶粒大小普遍在2-4μm。通过溶胶凝胶法制备了LSM粉体,通过测定粉体的结构和比表面、孔径等,发现煅烧后可以获得晶体结构好,颗粒细小均匀的LSM粉体,颗粒孔径主要为介孔,比表面可达到20.568m2/g。将LSM粉体制成复合阴极浆料,旋涂到电解质层上,研究了烧结温度对于阴极结构的影响。1100℃烧结得到的复合阴极薄膜结构疏松,气孔细小,便于气体流通和阴极反应的进行,同时烧结过程中LSM和YSZ不发生化学反应,1100℃是最合适的复合阴极烧结温度。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
电解质薄膜论文参考文献
[1].张磊,张海霞,何佳,薛康,格日乐.退火温度对(STO/YSZ/GDC)_4超晶格电解质薄膜的影响[J].稀土.2019
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[9].严旭丰.超薄锂镧锆氧固体电解质薄膜的制备与应用[D].中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所).2018
[10].李林.LiPON固态电解质与全固态薄膜锂离子电池制备及特性研究[D].兰州大学.2018
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