《表4 薄膜型全固态锂电池存在的问题及可能的解决思路Table 4 The major problems and possible solutions for all-solid-state thin

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《薄膜型全固态锂电池》

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综上所述，尽管薄膜型全固态锂电池具有高的安全性、超长的循环寿命、较宽的使用温度范围、较低的自放电率等优点，但是其应用范围以及进一步的产业化发展仍受制于单体电池容量低、制备成本高以及制备工艺效率低等缺点。例如，天津瑞晟晖能科技有限公司开发的以玻璃片为基底，2μm厚正极薄膜的Li Co O2//Li PON//Li薄膜型全固态锂电池，单位面积比容量只能达到0.11 m A·h/cm2，远远低于商业化锂离子电池的单层面积比容量（1~3m A·h/cm2）。由于正极材料直接决定着薄膜锂电池的容量，因此高性能正极厚膜的制备是薄膜锂电池单体电池容量提升的关键。表4中展示了基于不同厚度Li Co O2正极膜（1μm、3μm、10μm、20μm和30μm）的薄膜锂电池截面扫描电镜图像以及对应的阻抗谱图，可以看出，随着钴酸锂膜厚度的增加，电池的阻抗并没有出现明显的增大，说明电池的阻抗主要来自于电解质阻抗和电极/电解质界面阻抗。当Li Co O2膜电极的厚度从1μm增加到30μm时，薄膜电池的容量从0.056 m A·h/cm2增加到1.2m A·h/cm2，证明了正极厚膜在薄膜型全固态锂电池上应用的可行性。然而，正极膜厚度的增加会增加膜表面的粗糙度，需要更厚的电解质膜层来防止短路，造成薄膜电池内阻的增大和电池效率的降低。到目前为止，关于膜厚度对薄膜电池整体性能影响的研究较少，亟需进一步深入系统的研究来推动大容量单体薄膜型全固态锂电池的发展。另一方面，堆垛结构也是解决单体电池容量低、效率差的有效方式。BABA等[49]基于Li Mn2O4//Li3PO4//V2O5的薄膜电池结构，成功制备出多层叠加的堆垛型薄膜电池，实现容量的成倍提升。需要指出的是，堆垛结构对薄膜电池的制备工艺要求很高:大多数正极材料如钴酸锂等只有在高温退火后才能获得良好的电化学性能，但是高温处理对电解质膜或负极薄膜（尤其熔点低的负极）的结构和性能会造成影响，容易造成电池失效。因此，选取无锂正极例如V2O5、Mo O3等对退火温度要求较低且理论比容量高的正极材料是解决堆垛结构中正极工艺问题的一个重要思路。