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2023-06-23
微型锂电池制造技术探析
【摘要】：图8-7 微型锂电池的制造技术通过化学气相沉积技术产生的薄层通常是结晶化的，并具有良好的黏附性，而且该方法的沉积速度可以加快。因此，尽管CVD可以给电池的性能带来较大提升，但似乎无法进一步发展，该技术仅仅用于加工正极。通过物理气相沉积技术产生的薄层要求热蒸发和阴极雾化。由于许多材料是绝缘的或低导电性的，因此，为了获得较快的沉积速度和降低雾化压力，可以将射频阴极雾化技术与磁控效应配合使用。
只有化学气相沉积技术（CVD）或物理气相沉积技术（PVD）可以产生性能较好的薄层（见图8-7）。
通过化学气相沉积技术产生的薄层通常是结晶化的，并具有良好的黏附性，而且该方法的沉积速度可以加快。由于基板需要加热到几百摄氏度，所以在此项技术无法使用如塑料等柔性的薄层材料，而这些材料对于微型电源及其辅助系统降低厚度又是不可缺少的。因此，尽管CVD可以给电池的性能带来较大提升，但似乎无法进一步发展，该技术仅仅用于加工正极（TiS2）。
通过物理气相沉积技术（PVD）产生的薄层要求热蒸发和阴极雾化。热蒸发技术并不是制造电极和电解质材料的最佳方法，这是由于随着易挥发元素在热蒸发过程中的损失，众多化合物将会部分或全部地分解。蒸发粒子的能量约为几十电子伏，使得与基板的黏附性低，因此不适合建立多层薄层。
相反地，阴极雾化技术却是上述应用的可选择方法，其沉积物的组分往往非常接近靶材的组分。化合物（例如氧化物和硫化物）通常可以在室温下以非结晶的方式获得，这对于阳极来说是一个重要的优点。由于沉积材料的低密度，插入的锂将作为均质物质而不会带来太多的尺寸改变。这一优点使微型电源在不受损的情况下可进行多次的充放电循环。这些粒子的能量约为几电子伏，使得层与层之间的粘附性较好，但偶尔也会出现内部张力，从而产生撕裂的问题。
由于许多材料是绝缘的或低导电性的，因此，为了获得较快的沉积速度和降低雾化压力，可以将射频阴极雾化技术与磁控效应配合使用。由此，薄层的质量将会得到提高，特别是其上的孔隙率将会更低。为防止短路，电解质薄膜应该是完全无孔的。
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2023-06-23
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