全固态薄膜锂蓄电池研究进展
程玉龙，盘毅，李德湛
（国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙４１００７３）
摘要：全固态薄膜锂蓄电池是目前国内外电池研究的新热点，其在未来微电子器件中具有广泛的应用前景。综述了全固态薄膜锂蓄电池国内外研究状况。介绍了全固态薄膜锂蓄电池的结构、工作原理及制备方法，并对全固态薄膜锂蓄电池的正负极膜及电解质膜研究情况作了详细的阐述。
关键词：薄膜锂蓄电池；正极膜；负极膜；电解质膜
中图分类号：ＴＭ９１２．９文献标识码：Ａ文章编号：１００２—０８７Ｘ（２００７）０８—０６６３—０４
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ＣＨＥＮＧＹｕ—ｌｏｎｇ，ＰＡＮＹｉ，ＬＩＤｅ—ｚｈａｎ
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邑前，对于固态锂蓄电池的研究按电解质分主要有两大
类：一类是以有机聚合物电解质组成的锂离子蓄电池，也称为
聚合物（或塑料）锂蓄电池；另一类是以无机固体电解质组成
的锂离子蓄电池，又称为无机电解质锂蓄电池，是真正意义上
的全固态锂蓄电池。全固态无机电解质锂蓄电池作为电源主
要有以下优点：具有比传统的镉镍、氢镍电池更高的比能量；
几乎可以制备成任何形状和尺寸，可直接集成在电路中，基片
的选择范围很广，包括玻璃、陶瓷、硅片、塑料、金属片等；具有
优越的充放电循环性能，自放电速率小、无记忆效应；具有很
好的安全性能，工作时无气体产生；具有保护层，将电池材料
与空气隔开，性能十分稳定；工作温度范围大（一５０～１８０℃），
可用于许多极端的场合。
由于以上优点，全固态薄膜锂蓄电池用途很广泛，包括：
微型无人驾驶侦察飞机动力电源（包括摄像装置电源）、多种
微型传感器、ＣＭＯＳ集成线路、智能卡（ＳｍａｒｔＣａｒｄ）、便携式设
备等，这种电池可以直接集成在微电子器件上。在航天航空设
备中，全固态锂蓄电池同太阳电池联合组成供电电源，特别是
对小型化、轻量化的航天飞行器，全固态锂离子蓄电池的薄膜
化可以很好地满足其使用要求［１］。
１薄膜锂蓄电池的结构及基本原理
美国橡树岭国家实验室（ＯＲＮＬ）提出了一种典型的薄膜
电池结构，见图ｌ。在基体上依次沉积集电极、阴极膜、固体电
收稿日期：２００７＿０１—０３
作者简介：程玉龙（１９８１－－），男。河南省人，硕士生．主要研究方向
为薄膜锂蓄电池正极材料研究。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣＨＥＮＧＹｕ－ｌｏｎｇ（１９８１?－），ｍａｌｅ，ｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒｍａｓｔｅｒ．
６６３解质膜和阳极膜构成电池，最后再涂上一层保护层。通常沉积、晶化、成型一次完成。此外，还有一种无“锂”阳极薄膜锂蓄电池，即在电解质层上直接沉积一层金属集电极，充放电时锂在集电极上沉积和脱离［２１。
图１薄膜锂蓄电池截面结构图
Ｆｉｇ．１Ｃｒｏｓｓ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｉｎｆｉｌｍｂａｔｔｅｒｙ
图２是薄膜锂蓄电池工作原理示意图，充电时外加电压使锂离子从正极脱出，经电解质传输，嵌入负极，实现电能的存储；放电时锂离子从负极脱出，经电解质嵌入正极，同时有等量的电荷以电子转移的形式在外电路传输，对外电路供电［３１。全固态薄膜锂蓄电池的一个特点在于使用固态电解质。固态电解质又叫快离子导体或超离子导体，是指在固体状态下，具有某种选择性的高离子电导率，离子迁移活化能Ｅａ较低，而电子电导率很低的材料。全固态薄膜锂离子蓄电池常用的是含锂玻璃态电解质，由于玻璃是不规则的网络结构，锂离子半径较小，可以在玻璃网络中传导而不会发生阻塞问题。
２薄膜锂蓄电池的制备方法
薄膜锂蓄电池各层膜的制备采用了多种物理或化学制
２００７。８Ｖｅｌ．３１
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万方数据