薄膜电池供给了紧凑且高效的能量存储，但其功能受限于界面不安稳性和低能量密度。为了克服这些应战，我们选用了富镍NCM622薄膜正极，并引进了面临靶溅射（FTS）Al 2 O 3维护层。FTS完成了准确且无损的堆积，经过最大极限地减少等离子体诱导缺点，明显改进了正极-电解质界面。在500 °C下退火优化了结晶度，一起减少了外表裂纹。FTS-Al 2 O 3涂层增强了电化学安稳性，在液体电解质中经过400次循环后完成了91 %的循环容量坚持率。一个选用带有FTS-Al 2 O 3维护的薄膜NCM622正极和碳负极的全电池完成了325.3 mAh cm −3的容量，并在100次循环后坚持了77.8 %的容量。此外，一种选用LiPON和锂金属薄膜负极的全固态薄膜电池完成了50.98 mWh cm −3的能量密度。这些发现强调了FTS堆积的Al 2 O 3在安稳界面以及推进用于微型化运用的全固态薄膜电池方面的关键作用。
图文摘要
紧凑、高能量密度、轻量化且易于集成的储能器材对于为远程或边际环境中的自给自足型Internet-of-Things（IoT）设备供电至关重要。这些器材使智能卡、医疗植入物、军事装备和便携式电子产品等微型化运用可以独立运行[1,2]。在lithium-ion battery（LiB）研究中，一个极具远景的方向是开发运用薄膜组件的微型化LiBs，包括正极[3,4]、负极[5,6]和固态电解质[[7], [8], [9]]。先进的全固态薄膜电池（ASSTFB）体系由于具有轻量化、小型化、规划可调以及与小规模电子产品兼容等许多优势，成为传统液态电解质电池的一种极具远景的代替计划。这些优势源于用固态组件替换了约占电池重量15%的部分（一般由EC（ethylene carbonate）、DEC（diethyl carbonate）和DMC（dimethyl carbonate）等易燃液体电解质组成），然后一起提升了安全性和功能。为了充分发挥薄膜电池的潜力，高功能组件必不可少，特别是对Li+离子表现出高反应性的薄膜形式的正极。
富镍薄膜正极资料（如NCM622 (LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 )）因其高能量密度和优异的电化学功能，已成为先进薄膜电池中极具远景的候选资料[[10], [11], [12]]。增加的镍含量经过促进多种氧化态（Ni 2+ ↔ Ni 4+ ）明显提升了容量，而钴和锰则供给了结构安稳性和热鲁棒性。虽然具有出色的能量密度和功能潜力，但固-固界面（薄膜电池的关键部分）给富镍薄膜正极带来了严重应战。然而，这种正极与电解质之间的界面简单出现不安稳现象，这一般是由界面副反应、粘附力差以及充放电循环过程中的机械应力所引起的[13,14]。这些问题因外表开裂和结构降解而进一步加剧，特别是在高镍含量的情况下，这将加速容量衰减[[15], [16], [17]]。
各种正极涂层，如Al 2 O 3 [18]、AlPO 4 [19]、ZrO 2 [20]、MgO [21]和TiO 2 [22]，已经过不同的涂覆工艺引进到Ni-rich正极上，以安稳界面。氧化铝（Al 2 O 3）因其在正极-电解质界面（CEI）处具有高安稳性而成为一个突出的候选资料[23,24]。Negi等人优化了Ni-rich正极（如NCM622、NCM71.51.5和NCM811）上的低温（原子层堆积）ALD Al 2 O 3涂层，然后改进了长期循环功能[25]。Zhao等人发现，Al 2 O 3涂层可防止过渡金属溶解并最大极限地减少循环过程中的络绎效应，这进步了锂离子电池的循环能力和倍率功能[26]。然而，由于运用了H 2 O基前驱体，可能会引发不良的副反应或降解，因而经过ALD或溶液法工艺运用于TF NCM正极资料的Al 2 O 3涂层的功能受到了限制。
本研究重点探讨了选用面临面靶材溅射（FTS）堆积法在根据NCM622的薄膜正极资料上堆积超薄Al₂O₃层以进步界面安稳性的运用。FTS办法无等离子体损伤且高效，可以在正极外表构成细密均匀的Al₂O₃层[27,28]。这是因为经过FTS制备的TF是经过低动能的小分子堆积而成的[29]。相比之下，等离子体增强原子层堆积（PEALD）可能会导致等离子体诱导的损伤，然后导致电化学功能下降[30,31]。该研究体系地比较了FTS和PEALD，证明了FTS堆积的Al₂O₃层可作为一种无损维护涂层，然后增强正极-电解质界面（CEI）安稳性及整体电池功能[32]。在400次循环后，FTS办法完成了优于等离子体增强原子层堆积（51.3%）的循环安稳性（91%）。谨慎的分析表明，经过FTS堆积的Al₂O₃薄层在安稳CEI方面发挥着关键作用，这明显提升了Li⁺离子电池的功能。一个选用F_AO@NCM500正极和碳负极的全电池显示出325.3 mAh cm⁻³的放电容量，并在100次循环后坚持了77.8%的容量，凸显了其在实践运用中的潜力。此外，运用NCM500、LiPON和锂的ASSTFB达到了50.98 mWh cm⁻³的能量密度，使其适合为……供电。
