中國粉體網(wǎng)訊 全固態(tài)薄膜鋰離子電池擁有較當前鋰離子二次電池更小的尺寸、更高的能量密度、更長的循環(huán)壽命及更高的可靠性，目前在低電流元件的應用上備受青睞，將成為鋰離子電池發(fā)展領域的重要一環(huán)。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池主要由集流體薄膜、陰極薄膜、電解質薄膜以及陽極薄膜組成，實際使用時，根據(jù)需要在薄膜電池上沉積3.0～5.0μm厚度的封裝層對薄膜電池進行保護。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池的分類
根據(jù)全固態(tài)薄膜鋰離子電池采用陽極薄膜及電池結構的不同，將全固態(tài)薄膜鋰/鋰離子電池簡單分為四類：
第一類以金屬鋰薄膜作為陽極，稱為全固態(tài)薄膜鋰電池；
第二類以氧化物或氮化物薄膜作為陽極，被稱為全固態(tài)薄膜鋰離子電池；
第三類為全固態(tài)薄膜 “無鋰”電池，直接以金屬集流體作為 “陽極”；
第四類為其他結構的鋰/鋰離子微電池。
全固態(tài)薄膜鋰離子電池的優(yōu)點
(1)可根據(jù)產(chǎn)品的要求設計任何形狀；
(2)可組裝在不同材料的基底上；
(3)可用標準的沉積條件實現(xiàn)薄膜電池的制備；
(4)工作溫度窗口寬(-15—150℃)；
(5)沒有固液接觸界面，減小了固液界面電阻；
(6)安全系數(shù)高，電池工作時沒有氣體產(chǎn)物。
制約全固態(tài)薄膜鋰離子電池性能的因素
目前，全固態(tài)薄膜鋰離子電池的正極材料一般采用LiCoO2、LiFePO4等較為成熟的商業(yè)化材料，尤以使用LiCoO2最多；負極則選取Sn、Si、SnO、Li2MnO4等無機單質及化合物。但它們的實際比容量、結構穩(wěn)定性及抗過充能力仍有待進一步提高。
LiPON是目前研究最為廣泛、并在全固態(tài)薄膜鋰離子電池中有實際應用的固體電解質。如果能夠解決低成本大面積LiPON薄膜的制備技術以及開發(fā)相應成熟的大容量電池技術，則有望進一步拓展其應用空間。
硫化物電解質的研究始于1980年，但是硫化物在空氣中不穩(wěn)定，容易與空氣中的水發(fā)生反應。相應的全固態(tài)薄膜鋰離子電池的制造需要開發(fā)專門的生產(chǎn)線。
制約全固態(tài)薄膜鋰離子電池性能的另一瓶頸是界面問題，主要包括：
(1)固-固界面阻抗較大。一方面與固-固接觸面積較小有關；另一方面，在全固態(tài)電池制備或者充放電過程中，電解質與電極界面化學勢與電化學勢差異驅動的界面元素互擴散形成的界面相導致的離子傳輸?shù)淖枇^大。
(2)界面應力問題。在充放電過程中，多數(shù)正負極材料在嵌脫鋰過程中會出現(xiàn)體積比電解質變化大，這致使電池在充放電過程中固態(tài)電極/固態(tài)電解質界面應力增大，可能導致界面結構破壞。
(3)固體電解質與電極的穩(wěn)定性問題，電解質有可能在接觸正極或者負極的界面進而發(fā)生氧化或者還原反應。
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專家簡介
夏暉（教授、博士生導師），生于1978年，于2000年和2003年分別獲得北京科技大學無機非金屬材料專業(yè)的本科和碩士學位（導師李福燊）。于2007年在新加坡國立大學，新加坡麻省理工學術聯(lián)盟(Singapore-MIT Alliance)，微系統(tǒng)用先進材料專業(yè)獲得博士學位。博士師從新加坡國立大學機械工程系呂力(Li Lu)教授（http://serve.me.nus.edu.sg/luli/）。博士畢業(yè)后在新加坡國立大學機械工程系從事博士后研究工作至2011年。于2011年初被引進到南京理工大學材料科學與工程學院。攻讀博士學位以來，一直從事有關能源存儲材料及器件的研究，研究對象主要包括二次鋰離子電池及超級電容器。
參考來源：
曹乾濤.全固態(tài)薄膜鋰離子電池負極和電解質材料的研究進展
劉文元.全固態(tài)薄膜鋰/鋰離子電池的研究進展
宋杰.全固態(tài)薄膜鋰離子電池
邵思遠.全固態(tài)薄膜鋰離子電池
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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