这个功能齐全的系统是为一个合作伙伴定制的,它将专用的锂热蒸发、锂氧化物多源溅射和快速热加工整合到一个超高纯度的氩气环境中,提供理想的工艺灵活性,便于材料处理和安全。
领先的技术电池平台无疑是锂离子(Li-ion)电池。锂离子技术具有高能量密度(约250Wh/kg)[1],与其他电池化学成分相比,记忆效应更低[2]。随着新的、更复杂的、随之而来的更耗电的技术的出现,对安全、轻质和长效电池的要求也急剧增加。因此,锂离子电池市场预计将在未来10年内增加到500亿美元以上(USD)。特别是,基于物联网(IoT)、可穿戴设备和便携式电子产品的技术需求正在推动薄膜电池的市场。
阴极和阳极材料都是层状结构,选择它们是因为它们能够在保持结构完整性的同时进行锂的插层和去插层。电解质在薄膜电池中是固体,由氧化锂磷(LiPON)制成,尽管目前的研究倾向于陶瓷,如氧化镧锂(LLZO)和氧化镧锂(LLTO)。最佳的电解质应该是一个有效的离子导体和一个良好的电绝缘体,使电池能够安全地运行。这些材料的最佳组合可以产生一种轻、薄、持久和安全的电池。
Lithium based thin film battery schematic
我们的沉积系统可以沉积全系列的电池材料,从锂的热蒸发到陶瓷和锂氧化物的溅射。由于这些薄膜的敏感性,我们的工具可以很容易地与手套箱集成,因此基片和材料处理可以在惰性气氛下进行。与我们经验丰富的工艺工程师交谈是决定如何准确处理您的独特工艺要求的最好方式。我们很乐意听到你的意见。
电池,这个装置的起源可以追溯到17世纪末至19世纪初富兰克林和伏尔塔的时代,一直是现代技术进步的重要贡献者。多年来,有各种不同的电池化学和配置,从伏特的简单电化学电池,用盐水溶液分隔的铜和锌电极,到现代薄膜电池的复杂锂氧化物阴极、固体电解质和石墨阳极。
随着对安全性、更高的能量密度和其他性能指标要求的提高,对阳极、阴极和电解质材料的研究也在迅速进展。阴极材料通常是复杂的锂氧化物,如LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4。阳极材料通常由碳基材料组成,如石墨、金属锂或其他金属材料。
构成薄膜电池的阳极、阴极和电解质的层名副其实,其厚度在微米(0.001毫米)左右。它们通常使用物理气相沉积,通常是通过热蒸发和溅射。
[1] Panasonic NCR18650b, https://na.industrial.panasonic.com/sites/default/pidsa/files/ncr18650b.pdf
[2] Tsuyoshi Sasaki, Yoshio Ukyo, Petr Novák, Nature Materials 12, 569–575 (2013)
AE公司的电池沉积系统
薄膜电池结构
薄膜电池
References