Людям, желающим использовать электронные устройства меньшего размера, необходимы системы хранения энергии меньшего размера. Исследователи из Университета Аалто в Финляндии продемонстрировали изготовление тонких пленок электрохимически активных органических литиевых электродов, которые помогают сделать микробатарейки более эффективными, чем раньше. Исследователи использовали комбинированный метод атомно-молекулярного осаждения слоев (ALD/MLD) для приготовления терефталата лития, недавно обнаруженного анодного материала для литий-ионного аккумулятора.
При производстве микробатарей основной задачей является обеспечение возможности хранения большого количества энергии в небольшом пространстве. Одним из способов повышения плотности энергии является производство батарей на основе трехмерных микроструктурированных архитектур. Это может увеличить эффективную поверхность внутри батареи даже в десятки раз. Однако производство материалов, подходящих для них, оказалось очень сложным.
- ALD - отличный метод изготовления аккумуляторных материалов, подходящих для трехмерных микроструктурных архитектур. «Наш метод показывает, что с помощью ALD можно даже производить органические электродные материалы, что расширяет возможности производства эффективных микробатарей», - говорит докторант Микко Нисула из Университета Аалто.
Показано, что процесс осаждения литий-терефталата, предложенный исследователями, хорошо соответствует основным принципам роста ALD-типа, включая последовательные поверхностные реакции с самонасыщением, что необходимо при стремлении к микролитий-ионным устройства с трехмерной архитектурой. Установлено, что осажденные пленки являются кристаллическими в диапазоне температур осаждения 200–280 °C, что является очень желательным для электродного материала, но довольно необычным для гибридных органических и неорганических тонких пленок. Для пленок литерефталата установлены превосходные показатели скорости без необходимости в проводящих добавках. Характеристики электрода могут быть дополнительно улучшены за счет нанесения тонкого защитного слоя твердотельного электролита LiPON поверх литий-терефталата. Это дает очень стабильные структуры с сохранением емкости более 97% после 200 циклов заряда/разряда при 3,2 C.
Исследование этого метода опубликовано в последнем выпуске Nano Letters.