鳳谷技術(shù)團(tuán)隊(duì)此次研究了鋰鈷氧化物作為可充電鋰電池的陰極材料。LiCoO2的結(jié)構(gòu)由占據(jù)菱面體晶格八面體位置的鋰和鈷原子交替層組成，通過(guò)鈷氧化的相應(yīng)變化，可以可逆地從這些層中提取鋰離子。近年來(lái)，氧化鈷鋰薄膜被用作電致變色窗的對(duì)電極和鋰離子電池的陰極(7-10)。本實(shí)驗(yàn)室對(duì)基于V20s和LiMn2O4陰極的薄膜鋰電池進(jìn)行了多年的研究(11-13)。為了將我們的研究擴(kuò)展到其他陰極材料，我們研究了磁控濺射沉積的LiCoO2薄膜的性能及其在薄膜可充電鋰電池中的行為。

采用平面射頻磁控濺射的方法，在Coors的ADS-996氧化鋁板上制備了鋰鈷氧化物薄膜。在幾種情況下，薄膜同時(shí)沉積在石墨上用于離子束和核反應(yīng)分析的襯底。以純LiCoO2 (Aifa, 99.5%)為原料，在900℃下冷壓制燒結(jié)2小時(shí)，制得目標(biāo)物。經(jīng)過(guò)處理，目標(biāo)測(cè)量2英寸直徑約3毫米厚。Ar和02進(jìn)入真空室的流量被調(diào)節(jié)在12-5 sccm總流量，以保持3/1 Ar/O2比和20 mTorr的恒定壓力。假設(shè)膠片密度5.06克/立方厘米的沉積速率測(cè)量之前和之后與石英晶體沉積厚度監(jiān)控定位5厘米以上的目標(biāo)通常是7 - 12 /分鐘的凈功率應(yīng)用40 - 50 w。濺射目標(biāo)1 h后,底物被旋轉(zhuǎn)到位5厘米以上的目標(biāo)。等離子體的發(fā)射光譜用前面描述的裝置(i4)周期性地記錄下來(lái)。鋰發(fā)射線在-671納米處的強(qiáng)度幾乎與氬發(fā)射線在-750納米處的強(qiáng)度相同，沉積速率在沉積前后大致相同，表明濺射過(guò)程是穩(wěn)定的。陰極薄膜是通過(guò)鋁掩膜沉積的，鋁掩膜的面積為11毫米x11毫米。陰極的厚度從用輪廓儀測(cè)量的0.3-0.5 um不等，與假設(shè)理論密度為5.06 g/cm3的速率測(cè)量值估計(jì)的厚度很好地一致。根據(jù)這種密度，陰極的估計(jì)質(zhì)量為0.2-0.3 mg。沉積后，部分陰極在500-700℃的鳳谷實(shí)驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯中退火2小時(shí)，慢慢冷卻至室溫。

采用質(zhì)子誘導(dǎo)yray發(fā)射分析(PIGE)和盧瑟福背散射光譜法(RBS)測(cè)定了沉積在石墨襯底上的陰極薄膜的組成，得到了鋰/鈷比。RBS頻譜的一個(gè)例子。如圖1所示;實(shí)線是模擬后向散射得到Co/O比值。PIGE和RBS測(cè)定的Li/Co和O/Co比值為1.15。(±0.02)和2.16(±0.13)，平均得到Lil15Co02.16的膜組成采用銅Ka輻射閃爍衍射儀和高純鍺探測(cè)器對(duì)薄膜進(jìn)行了粉末x射線衍射測(cè)量。數(shù)據(jù)采集范圍為20 ~ 70，掃描速度為3/min。沉積薄膜為x射線非晶態(tài)。圖2顯示了在Coors氧化鋁襯底上退火后的LiCoO2薄膜的衍射圖樣示例。退火后，在20 = 18.64處出現(xiàn)一個(gè)峰，可以從LiCo02的d-NaFeO結(jié)構(gòu)的(003)平面進(jìn)行衍射。用四探針?lè)ê豌y漆觸點(diǎn)測(cè)量了其中一種退火薄膜的直流電阻率隨溫度的變化。結(jié)果如圖3所示。薄膜電阻率隨溫度的降低而增大，半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的降低而增大，室溫電阻率為-2 s2 cm。以往對(duì)體和薄fims的熱電研究表明，LiCoO2是p型半導(dǎo)體，電子空穴是主要的載流子(7)。

（未完待續(xù)）