[发明专利]一种3D结构的薄膜锂电池

摘要

本发明公开了一种3D结构的薄膜锂电池，包括硅基体，在硅基体表面两侧分别为正极集流体和负极集流体，在硅基体上加工很多规则排列的微孔，在微孔内沉积Li+扩散阻隔层TiN，然后以硅为负极，为固态电解质，LiCoO₂为正极制成电池，并在硅基体上形成封装保护层，包覆正极集流体、负极集流体和固态电解质，所述正极集流体、负极集流体均采用多单元包覆叠层电堆结构，均以集流片为主体，集流片与正极、负极之间依次均设有碳膜和隔膜，正极与负极之间为包覆绝缘环，将正极、负极和电解液之间的电解液空间通过包覆绝缘环隔离开来，有效阻止了相临单元电极间内短路的发生，保证了电池工作电压的稳定性和放电容量。

主权项

1.一种3D结构的薄膜锂电池，其特征在于，包括硅基体，在硅基体表面两侧分别为正极集流体和负极集流体，在硅基体上加工很多规则排列的微孔，在微孔内沉积Li+扩散阻隔层TiN，然后以硅为负极，LiPON为固态电解质，LiCoO2为正极制成电池，并在硅基体上形成封装保护层，包覆正极集流体、负极集流体和固态电解质，所述正极集流体、负极集流体均采用多单元包覆叠层电堆结构，均以集流片为主体，集流片与正极之间依次均设有碳膜和隔膜, 集流片与负极之间依次均设有碳膜和隔膜，正极与负极之间为包覆绝缘环，将正极与电解液空间通过包覆绝缘环隔离开来，将负极与电解液空间通过包覆绝缘环隔离开来，所述固态电解质合成最佳比例的电解质膜为Li2.88PO3.73N0.14，是通过在N2气氛下溅射得到的薄膜，且其化学性质和电化学性质稳定，所述封装保护层为利用弹性胶体在电池芯周围形成防振动、冲击的保护层，所述固态电解质是通过将 CH3COOLi、LiPON、La2O3和 ZrO 2混合研磨，在研磨后的混合物在惰性气氛下，先在 500‑580℃下预烧80‑120分钟，然后升至750‑850℃下煅烧 2‑4 小时，得到所述固态电解质。