PLD制备LiMnO薄膜及参数对薄膜微观结构的影响

摘要

由于锂离子电池的能量密度高等原因，已经引起许多研究者广泛关注．在过去的几十年当中，研究者们对锂离子电池材料进行了大量的研究．在这些材料当中，由于锰（Mn）在自然界中资源丰富，其成本比较低，且合成工艺简单，热稳定性高，耐过充性好，放电电压平台高，对环境友好等．因此LiMn2O4是最重要锂离子电池的正极材料，自然成为研究的热点。在锂离子电池电极材料的研究中，虽然有很多国内外学者利用PLD技术制备了LiMn2O4薄膜，但是研究主要集中在电化学性质上，对薄膜的制备技术和物理性质方面所做的工作较少。本论文拟通过利用PLD技术，把材料做成薄膜材料，特别是通过对薄膜生长条件的控制，得到定向或择优取向的薄膜材料，并研究生长条件对薄膜微观结构的影响，通过对薄膜本征物理性质的测试，分析其物理性能，为材料的实际应用提供实验指导。因此我们在不锈钢衬底和单晶硅衬底（111）上用PLD制备了LiMn2O4薄膜，讨论了衬底和脉冲频率对薄膜表面形态的影响，并对衬底和脉冲频率对薄膜的厚度和生长率的影响进行了详细的研究。主要工作如下： 1．有文献认为两种不同的衬底对薄膜的厚度和生长率的影响是等价的．然而，在本文当中，我们认为不同衬底对薄膜的厚度和生长率的影响是不等价的，而是随脉冲数的增加强烈地依赖衬底。在薄膜的沉积过程当中，衬底对薄膜的微观结构和表面形态起重要作用。 2．薄膜的厚度和生长率也同样强烈地依赖于脉冲频率，不同的脉冲频率，其薄膜的厚度和生长率是不同的，脉冲频率对薄膜的微观结构和表面形态同样起重要作用。

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第一章绪论

1.1锂离子电池的诞生与发展

1.1.1金属锂电池的发展

1.1.2二次锂离子电池的发展

1.1.3锂离子电池的工作原理

1.1.4锂离子电池的特性

1.2锂离子电池正极材料的研究进展

1.2.1锂离子电池正极材料的要求

1.2.2锂钴氧(LiCoO2)正极材料

1.2.3层状LiNiO2

1.2.4 LiMnO2

1.2.5尖晶石结构的LiMn2O4

1.2.6本论文研究的内容及目的

第二章制备LiMn2O4薄膜的方法

2.1新型薄膜LiMn2O4电极的制备方法

2.1.1溶胶—凝胶法

2.1.2化学酸基溶解法

2.1.3激光焙烧法

2.1.4等离子体增强化学气相淀积法(PECVD)

2.1.5电子束喷射沉积法(ESD)

2.1.6射频磁控溅射法(RFMS)

2.1.7脉冲激光沉积

2.2小结

第三章实验设备与方法

3.1脉冲激光沉积技术(PLD)

3.1.1 PLD技术简介

3.1.2 PLD系统介绍

3.2薄膜的结构表征技术

3.2.1 X-射线衍射技术(X-Ray Diffraction，XRD)

3.2.2扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)

第四章采用PLD技术制备LiMn2O4薄膜

4.1原料及其处理

4.2采用PLD技术制备LiMn2O4薄膜的操作程序

第五章衬底、脉冲频率等参数对LiMn2O4薄膜微观结构的影响

5.1引言

5.2实验

5.3结果和讨论

5.4小结

参考文献

硕士期间论文发表情况

致谢