배터리

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Veeco Cambridge Nanotech는 모든 솔리드 스테이트 3D 리튬 이온 배터리에 최적의 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 솔루션을 제공합니다. 낮은 오염, 삼차 및 4차 리튬화 필름의 조화 가능성, 신속한 공정 최적화와 필름 특성화를 위한 실시간 진단을 통해 완전 최적화된 리튬 산화물 박막.

박막 전극, 전해질 및 패시베이션 층

나노구조화 3D 리튬 이온 배터리에 리튬 기반 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 필름을 구현함으로써, 전력 밀도, 충전/방전 동안의 사이클 성능 및 안전성의 상당한 이득이 최근에 보고되었습니다.

Veeco CNT 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 플랫폼을 사용하여, LicoO2, Limn2O4 삼차 또는 리튬 전이금속 인산(예를 들어, LifePO4)과 같이 높은 비용량을 가지는 전기화학적 활성 물질은 높은 종횡비 3D 나노구조에 성공적으로 증착하여 고속 이온 운반을 유도하고 전력 밀도를 증가시켰습니다.

조절 가능한 높은 이온 전도성을 달성하기 위해 고체 상태 전해질(예: 리튬 인산염[8], 리튬 탄탈레이트[12] 또는 LipON[2])이 Savannah® 및 Fiji® 플랫폼에 모두 증착되었습니다.

산화 알루미늄(Al2O3)(< 1nm)과 같은 매우 얇은 패시베이션층은 또한 전이금속의 용해를 억제하면서 패시베이션층을 통해 리튬 이온의 확산을 가능하게 하여, 전기화학적 순환 동안에 LIB의 용량 보존을 상당히 향상시키는 것으로 증명되었습니다.[15] 최근 Xiao 등은 전기화학적 활성 FePO4 코팅을 사용하여 Lini0,5Mn1.5O4 음극 재료의 성능 층을 최적화했습니다[6].

3D 리튬 이온 배터리의 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 이점

  • 고전력
  • 3D 나노구조의 짧은 확산 경로로 인해 전력 밀도가 높아집니다.
  • 방전 속도
  • 높은 표면적 비율에서 충전/방전 속도 향상
  • 주기 수명
  • 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 패시베이션층 및 낮은 응력 필름을 사용하여 주기 수명 개선
  • 안전
  • 불연성 고체 상태 전해질

탄소 나노튜브에 증착된 컨퍼멀 LifePO4 음극 필름은 탁월한 방전 용량 및 속도 능력을 보여줍니다[10]

2E-8S/cm의 Li+ 이온 전도율을 갖는 높은 종횡비 AAO에서 Li5.1TaO2 고체 전해질의 증착[13]

Fiji®에서 LiOtBu / H2O를 사용한 실시간 XPS 데모 탄소 없는 Li2O 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의해 증착된 LipON 고체 전해질. 이온 전도성은 필름 내의 %N 함량에 의해 조정됩니다[2]



참고 자료 – Veeco CNT ALD 플랫폼에서 최근 발표된 연구 결과

  1. Liu, J. et al. Atomically Precise Growth of Sodium Titanates as Anode Materials for High-Rate and Ultralong Cycle-Life Sodium-Ion Batteries. J. Mater. A. A (2015). doi:10.1039/C5TA08435K
  2. Kozen, A. C., Pearse, A. J., Lin, C.-F., Noked, M. & Rubloff, G. W. Atomic Layer Deposition of the Solid Electrolyte LipON. Chem Mater150709110756002–13 (2015). doi:10.1021/acs.chemmater.5b01654
  3. Ahmed, B. et al. Surface Passivation of MoO3 Nanorods by Atomic Layer Deposition toward High Rate Durable Li Ion Battery Anodes. Acs Appl Mater Inter 150612140338000–10 (2015). doi:10.1021/acsami.5b03395
  4. Ahmed, B., Anjum, D. H., Hedhili, M. N. & Alshareef, H. N. Mechanistic Insight into the Stability of HfO2‐Coated MoS2 Nanosheet Anodes for Sodium Ion Batteries. Small n/a–n/a (2015). doi:10.1002/smll.201500919
  5. Kozen, A. C. et al. Next-Generation Lithium Metal Anode Engineering via Atomic Layer Deposition. ACS Nano 150513155622005–30 (2015). doi:10.1021/acsnano.5b02166
  6. Xiao, B. et al. Unravelling the Role of Electrochemically Active FePO4 Coating by Atomic Layer Deposition for Increased High‐Voltage Stability of LiNi0.5Mn1.5O4 Cathode Material. Advanced Science n/a–n/a (2015). doi:10.1002/advs.201500022
  7. Liu, J. et al. Atomic layer deposition of amorphous iron phosphates on carbon nanotubes as cathode materials for lithium-ion batteries. Electrochimica Acta (2014). doi:10.1016/j.electacta.2014.12.158
  8. Wang, B. et al. Atomic layer deposition of lithium phosphates as solid-state electrolytes for all-solid-state microbatteries. Nanotechnology 25, 504007 (2014).
  9. Kozen, A. C. et al. Atomic Layer Deposition and In-situ Characterization of Ultraclean Lithium Oxide and Lithium Hydroxide. J. Phys. Chem. C 141106012144006 (2014). doi:10.1021/jp509298r
  10. Liu, J. et al. Rational Design of Atomic-Layer-Deposited LiFePO4 as a High-Performance Cathode for Lithium-Ion Batteries. Advanced Materials n/a–n/a (2014). doi:10.1002/adma.201401805
  11. Yesibolati, N. et al. SnO2 Anode Surface Passivation by Atomic Layer Deposited HfO2 Improves Li-Ion Battery Performance. Small n/a–n/a (2014). doi:10.1002/smll.201303898
  12. Lecordier, L., Insitu process optimization of lithium-based multicomponent oxides, ALD2014, Kyoto Japan
  13. Liu, J. et al. Atomic Layer Deposition of Lithium Tantalate Solid-State Electrolytes. J. Phys. Chem. C 117, 20260–20267 (2013).
  14. Kim, H. et al. Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition of Ultrathin Oxide Coatings for Stabilized Lithium-Sulfur Batteries. Adv. Energy Mater. 3, 1308–1315 (2013).
  15. Bettge, M. et al. Improving high-capacity Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2-based lithium-ion cells by modifiying the positive electrode with alumina. J Power Sources 233, 346–357 (2013).
  16. Lee, J.-T., Wang, F.-M., Cheng, C.-S., Li, C.-C. & Lin, C.-H. Low-temperature atomic layer deposited Al2O3 thin film on layer structure cathode for enhanced cycleability in lithium-ion batteries. Electrochimica Acta 5,5 4002–4006 (2010).