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研究生： 徐豐麒
Fong Chi Hsu
論文名稱： 固態薄膜鋰二次電池正極與電解質製備
Preparation of Cathode and Electrolyte for Solid State Thin Film Secondary Lithium Battery
指導教授： 彭宗平 博士
Tsong P. Perng
吳茂昆 博士
Maw-Kuen Wu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2001
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 61
中文關鍵詞： 鋰電池 、薄膜 、射頻磁控濺鍍 、優選方位 、體積應變能 、表面能 、陰極 、電解質
外文關鍵詞： lithium battery, thin film, rf magnetron sputtering, preferred orientation, volume strain energy, surface energy, cathode, electrolyte
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    • 隨著電子產品日益要求輕薄短小，因此，電源供給就成了電路設計上的一大考量，許多傳統生產電池方法均已達到技術之極限，難以做到毫米以下，而且生產成本將大幅度上升，而唯有以半導體IC工業常用製程，能夠符合需求，無論是 CVD 或 PVD，均可輕而易舉製作出微米等級，並可直接與電子元件相連接，獨立提供元件電能所需，尤其適合小電流或低功率消耗的元件，例如：微機電系統（MEMS）、記憶體備用電源（Memory Back-up Power Source）。
    本實驗研究不同正極材料與電解質，以射頻磁控濺鍍方法在 ITO/glass基板上鍍製薄膜，正極材料種類為常見的 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4以及LiCo0.2Ni0.8O2，而電解質為延續本實驗室先前所研究的Li2.8(In0.9Ti0.1)2(PO4)3，導電度為9.39*10-5S-cm-1。

    結果顯示在適當濺鍍操作參數下，上述正極材料LiNiO2及LiCo0.2Ni0.8O2可在ITO/glass基板上成長出理論上有利於鋰離子擴散之優選方位（110）之薄膜。ICP-AES元素定量分析結果顯示，薄膜實際組成與理想組成相近，薄膜表面平整，並無裂縫或針孔，而且，導電性符合實際需求，此系列正極材料搭配適當固態電解質，將有機會可以作為未來薄膜鋰電池系統研究之考量之一。

    摘要------------------------------------i 目錄-----------------------------------ii 表目錄-------------------------------iv 圖目錄--------------------------------v 第一章 緒論及研究動機---------1 1-1薄膜鋰電池概論---------------1 1-2研究動機-------------------------2 第二章 理論與文獻回顧-------10 2-1鋰電池起源與簡介----------10 2-2薄膜鋰二次電池-------------12 2-3 正極材料----------------------13 2-3.1 LiCoO2-----------------------14 2-3.2 LiNiO2------------------------15 2-3.3 LiCoxNi1-xO2---------------16 2-3.4 LiMn2O4---------------------16 2-4負極材料-----------------------18 2-5 電解質-------------------------20 第三章 實驗方法----------------29 3-1靶材製備----------------------29 3-1.1 LiCo0.2Ni0.8O2------------29 3-1.2 Li2.8(In0.9Ti0.1)2(PO4)3-30 3-2薄膜製備----------------------30 3-2.1基板準備--------------------30 3-2.2薄膜鍍製--------------------31 3-3性質量測----------------------32 3-3.1薄膜厚度--------------------32 3-3.2結晶性-----------------------32 3-3.3導電性-----------------------32 3-3.4表面分析--------------------32 3-3.5薄膜組成分析-------------33 3-4實驗儀器----------------------34 3-5實驗藥品----------------------35 第四章 實驗結果與討論------39 4-1靶材製備----------------------39 4-1.1 LiCo0.2Ni0.8O2 靶材----39 4-1.2 Li2.8(In0.9Ti0.1)2(PO4)3 靶材------39 4-2結晶性--------------------------39 4-2.1 LiCo0.2Ni0.8O2------------39 4-2.2 LiNiO2-----------------------42 4-2.3 LiCoO2----------------------42 4-2.4 LiMn2O4--------------------42 4-2.5 Li2.8(In0.9Ti0.1)2(PO4)3-43 4-3導電性-------------------------43 4-4表面分析----------------------44 4-5薄膜組成分析---------------44 第五章 結論----------------------54 第六章 未來方向---------------55 參考文獻-------------------------56

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