原子層沉積ALD在鋰電池方面的應(yīng)用

c、SSEs固態(tài)電解質(zhì)的制備
歸功于其安全性及循環(huán)穩(wěn)定性，全固態(tài)鋰離子電池近來(lái)成為了研究的熱點(diǎn)。ALD可以解決全固態(tài)鋰離子電池所面臨的兩大關(guān)鍵性挑戰(zhàn)a.高界面阻抗，b.低離子電導(dǎo)率。 最近采用ALD制備的固態(tài)電解質(zhì)有LiPON, Li₇La₃Zr₂O₁₂, LixAlySizO, LixTayOz, LixAlyS and Li₂O-SiO₂.這些含鋰SSEs提供了一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)平臺(tái)來(lái)制備高能量密度，長(zhǎng)壽命以及安全的可充放電池。如下圖所示，ALD制備的LLZO為制備3D全固態(tài)鋰離子微電池提供了一條技術(shù)路線(xiàn)。

 

2、ALD在電池電極，隔膜，集流體等表面修飾領(lǐng)域的應(yīng)用

a、ALD對(duì)負(fù)極表面修飾的應(yīng)用
在負(fù)極材料中，ALD表面/界面修飾技術(shù)主要為了解決從SEI膜引發(fā)的系列問(wèn)題。在循環(huán)過(guò)程中，SEI膜的大量形成以及體積變化會(huì)引起電極的破壞，從而引發(fā)新的暴露面導(dǎo)致容量的衰減。如在石墨負(fù)極表面沉積Al₂O₃可以在電池循環(huán)了200圈之后有效地保持98%的首圈容量。
鋰金屬作為負(fù)極材料的未來(lái)之星，在鋰金屬的沉積跟剝離過(guò)程中，鋰枝晶的生長(zhǎng)導(dǎo)致電池短路的問(wèn)題亟待解決。采用ALD技術(shù)在鋰金屬表面構(gòu)建例如有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合人工SEI膜，可以有效地抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。
 

b、ALD對(duì)正極表面的修飾作用
為了解決正極材料表面所面臨的電解液分解，相變，析氧以及過(guò)渡金屬溶解等問(wèn)題,采用ALD技術(shù)在正極材料表面沉積保護(hù)層可以作為物理阻擋層或者HF清除層，從而有效地提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性跟倍率性能。在正極材料（層狀結(jié)構(gòu)：LiCoO₂, LiNixMnyCozO₂,富鋰(Li-rich)xLi₂MnO₃·(1 − x)LiMO₂(M = Mn, Ni, Co)，尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn₂O₄)表面沉積的ALD鍍層主要可以分為四類(lèi)：a金屬氧化物：Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, MgO, CeO₂, Ga₂O₃; b氟化物：AlF₃, AlWxFy; c磷化物：AlPO₄,FePO₄; d含鋰化合物：LiAlO₂, LiTaO₃, LiAlF₄。