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　　研究人員開發(fā)確定電化學(xué)容量的方案微電子學(xué)的發(fā)展上邁出了新的一步

　　彼得大帝圣彼得堡理工大學(xué)(SPbPU)的研究人員開發(fā)了一種新的方法來確定固態(tài)鋰離子電池的最佳電極材料組成。這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在第一份四分之一期刊《納米材料》上，獲得俄羅斯科學(xué)基金會(huì)的項(xiàng)目支持。

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　　傳感器和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備等微型設(shè)備的開發(fā)需要建立具有高能量密度的小型復(fù)雜電源。專家表示，傳統(tǒng)的鋰離子電池生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了極限。在要求的納米和微米尺寸內(nèi)，很難進(jìn)一步減小功率源的尺寸和控制其形狀。與此同時(shí)，原子層沉積等微納電子技術(shù)可以幫助生產(chǎn)高比能的微型固態(tài)鋰離子電池。

　　圣彼得堡理工大學(xué)的研究小組研究了鋰離子電池電極的新型納米材料，開發(fā)了一種測定“鎳鈷氧化物”體系各組分的電化學(xué)容量的方法。過渡金屬氧化物具有容量大、成本相對(duì)較低的特點(diǎn)，是鋰離子電池發(fā)展所需要的。在研究中，用原子層沉積(ALD)獲得的薄膜作為陽極材料，并顯示了在高電流密度下的高電荷容量。

　　通過鎳和鈷茂金屬與氧等離子體結(jié)合使用原子層沉積(ALD)獲得的Ni-Co-O(NCO)薄膜的研究。通過ALD循環(huán)提供了具有不同Ni和Co比率的NCO膜的形成，從而導(dǎo)致在一個(gè)超循環(huán)(a和b循環(huán)的線性組合)中形成氧化鎳(a)和氧化鈷(b)。

　　膜厚度由超級(jí)循環(huán)數(shù)設(shè)定。合成的薄膜在整個(gè)深度范圍內(nèi)具有均勻的化學(xué)組成，并且金屬鎳和碳的混合物含量最高為4at。%。所有樣品的特征是具有一個(gè)面心立方立方且密度均勻的單一NixCo1-xO相。

　　在本文中，我們提出了一種處理循環(huán)伏安曲線的方法，以揭示單個(gè)組分(氧化鎳，氧化鈷和固體電解質(zhì)界面—SEI)對(duì)電化學(xué)容量的影響。NCO薄膜的初始容量隨氧化鎳含量的增加而增加。NCO膜的表面均勻，很少夾雜直徑為15–30nm的納米顆粒。鋼上所有膜的生長速率均高于硅基底上的生長速率，并且這種差異隨著膜中鈷濃度的增加而增加。

　　我們獲得了從鎳氧化物到鈷氧化物的廣泛成分的鎳鈷氧化物材料，并提出了一種方法來確定充電/放電過程中每個(gè)電化學(xué)活性成分的容量貢獻(xiàn)。這種多用途技術(shù)可以用來確定鋰離子電池的最佳材料組成，材料物理與技術(shù)高中，機(jī)械工程，材料和運(yùn)輸研究所的馬克西莫夫博士說。

　　在未來，科學(xué)家們計(jì)劃利用他們的發(fā)展來創(chuàng)造改進(jìn)的陰極和固體電解質(zhì)，以生產(chǎn)薄膜固態(tài)鋰離子電池的原型。