新型薄膜锂離子電池是什麽電池？
锂離子電池的超小型化設計長期以來都是一個困擾锂離子電池发展的难题，薄膜锂離子電池本质上来讲是一种采用固態電解質的全固态电池。薄膜锂離子電池的设计生产类似于锂离子半导体集成电路，需要使用到紫外光刻蚀技术，但是光刻过程中使用的有机/无机化学试剂会对薄膜锂離子電池的正极材料LiMn2O4材料结构产生破坏，影响锂離子電池的性能。
薄膜锂離子電池需要首先在硬质基体上进行制备，然后再转移到柔性材质上。为了提升电池的性能，并减少光刻过程中对于LMO材料的破坏，直接在整个基体上沉积了一层LiPON电解质，然后采用SiO2对需要的部分进行保护，采用等离子体进行干法刻蚀，这一过程中不会用到光刻溶液，从而避免了对LMO材料的破坏。
完成電池制備後，還需要將電池從Si/SiO2基體上剝離到柔性襯底上，采用聚二甲基矽氧烷PDMS作爲剝離材料，將PDMS旋塗到上述電池上，25℃鍵合24h後將上述制備的電池從Si/SiO2基體上剝離下來，然後通過電子束真空蒸鍍的方式在PDMS的表面沈積一層SiO2。
在過去的許多研究中都表明LMO材料在光刻過程中使用的有機和無機溶液中會發生O2的釋放，從而造成晶體結構的衰變，進而影響材料的電性能。因此通過改變電池結構設計和采用幹法侵蝕工藝，避免了光刻溶劑對LMO材料的破壞。
早期的研究傾向于將采用晶態LMO材料，但是更多的研究表明晶態LMO材料由于不可逆相變的原因，在容量衰降和循環性能存在一系列的問題，因此爲了改善電池的性能，可以采用非晶態的LMO材料。
對于LiPON電解質而言，晶態和非晶態的選擇也非常重要，因爲有研究表明晶態LiPON材料會導致材料的離子電導率降低，從而影響電解質薄膜的電化學特性。
通过对比了堆叠式结构和平行式两种结构对锂離子電池的电性能影响，堆叠式电池结构的充电电压平台在3.3V左右，但是在放电的过程中电池的电压衰降非常快，正极的比容量仅为10mAh/g左右，这可能是由于在光刻过程中使用的有机/无机溶液对LMO材料的破坏，导致其无法再次嵌锂。采用平行式结构和干法刻蚀工艺避免了光刻溶液对LMO材料的破坏，因此平行式结构电池具有非常好的充放电曲线，充电电压平台在3.7V左右，比容量也达到了150mAh/g。经过13uA/cm2的小电流密度对电池进行了循环测试，表明平行式电池结构具有非常好的稳定性。
通过将薄膜微型锂離子電池原有的堆叠式电池结构改变为平行式电池结构，并对原有的光刻工艺进行优化，采用干法刻蚀替代了传统的光刻溶液，从而避免了有机/无机光刻溶液对LMO材料的破坏，提升微型锂離子電池的电化学性能微型薄膜锂離子電池由于微小的尺寸适合应用在一些对电流要求较低的微型机械机构中，例如微型医疗机器人，具有广阔的应用前景。
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