全固态3D薄膜锂离子电池的研究进展.pdfVIP

· 138 · 材料导报 A：综述篇 2012年 9月(上)第 26卷第9期 全固态 3D薄膜锂离子电池的研究进展 邓亚锋 ，钱 怡，崔艳华，刘效疆 (中国工程物理研究院电子工程研究所，绵阳 621900) 摘要 全固态三维薄膜锂离子电池能量密度高、自放电率低、充放 电循环性能优 良、安全可靠，可以设计成任 意形状集成至微电子器件中，是最具前景的微电池之一。从电池构架角度，对全固态3D薄膜锂电池进行分类并概述 其发展现状，分析 了不同构架3D电池的优势和存在的问题，同时展望了薄膜电池的发展方向和应用前景。 关键词 全固态 3D 薄膜 锂离子电池 中图分类号：TM911 文献标识码 ：A Research Progressin3D All--Solid__StateThinFilm Lithium Battery DENGYafeng，QIANYi，CUIYanhua，LIUXiaojiang (InstituteofElectronicEngineering，ChineseAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900) Abstract All—solid—statethinfilm lithium batteryistheoneofthemostpromisingmicro-batteriesbecauseof itshighdensity，low self-dischargerate，goodpointcycle，safeandreliable，itcandesignanyshapeintomicroelectronic devices．TheresearchprogressinsoIlleconceptsof3D allsolid—statelithium micro-batteriesandpreparationtechnolo— gYisreviewed．Andtheadvantagesandproblemsofdifferentarchitectureof3D batteriesareanalysised．Furthermore， thefuturedevelopmentofthe3D all-solid-statefilm lithium batteriesisexpected． Keywords all—solidstate，3D，thinfilm，lithium battery 咯(PPYDBS)导 电聚合物薄膜的方法。结果表 明，覆盖约 0 引言 lOb~m厚 PPYDBS的叉指阴极 (C-PPYDBS)，电极 电位从碳 全固态薄膜锂离子电池主要 由正 ／负极薄膜 、电解质和 电极的3．2V提高到了3．7V(相对于 Ii／Ii)，但 自放电较为 集流器薄膜组成 ，整个电池厚约 lO~／m，可设计成任意形状和 严重 ，电池的放电容量远小于充电电容。 大小集成在Ic电路中，是便携式电子设备、微电子机械系统 (MEMs)以及微型国防技术装备(如微型智能武器)的理想 能源[ 。全固态平面薄膜电池 (图1)受限于几何结构，能 量和功率密度难以满足快速发展的MEMS、微型医疗器械 、 无线通信 、传感器等领域对微 电源的要求 ]。全 固态三维 薄膜锂离子电池 (简称 3D锂电池)通过独特 的构架设计 (图 2)，增大单位立足面积 内电极活性物质负载量，并缩短锂离 图 1 平面薄膜锂离子电池示意图 子扩散半径，提高了电池的容量和充放 电速率，是解决未来 Fig．1 Imageofplanarthinfilm lithium