ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................... 5
ГЛАВА 1. Обзор применения молекулярного наслаивания в области создания тонкопленочных литиевых источников тока ............................................................... 13
1.1 Тонкопленочные аккумуляторы ..................................................................... 13
1.2 Катодные материалы ЛИА .............................................................................. 14
1.3 Получение катодных тонкопленочных материалов с применением молекулярного наслаивания ....................................................................................... 17
1.4 Функциональные покрытия ЛИА, полученные с использованием
молекулярного наслаивания ....................................................................................... 26
1.4.1 Нанесение покрытий на катодные материалы методом МН .................... 26
1.4.2 Физико-химические эффекты, ведущие к улучшению функциональных
свойств катодов ........................................................................................................ 29
1.4.3 Обобщение влияния покрытий МН на электрохимические свойства катодов ...................................................................................................................... 38
Заключение к ГЛАВЕ 1. Постановка задач .............................................................. 39
ГЛАВА 2. Получения пленок методом МН и проведение исследований ............. 44
2.1 Установка по получению пленок методом МН ............................................. 44
2.2 Используемые реагенты .................................................................................. 44
2.3 Методы исследования и оборудование .......................................................... 45
ГЛАВА 3. Разработка подходов по получению анодных материалов на базе оксида никеля с использованием метода молекулярного ........................................................ 50
3.1 Влияние параметров синтеза на состав, структуру и морфологию пленок оксида никеля, исследование электрохимических характеристик ......................... 50
3.1.1 Анализ металлоорганических соединений никеля .................................... 50
3.1.2 Исследование параметров роста пленок оксида никеля ........................... 55
3.1.3 Фазовый состав пленок оксида никеля ...................................................... 58
3.1.4 Химический состав пленок оксида никеля ................................................ 61
3.1.5 Морфология поверхности пленок оксида никеля на кремнии ................. 63
3.1.6 Морфология поверхности пленок оксида никеля на стали ...................... 64
3.1.7 Электрохимическая активность пленок оксида никеля на стали ............ 66
3.2 Влияние параметров синтеза на СПЦ, состав, структуру и морфологию
пленок оксида кобальта .............................................................................................. 69
3.2.1 Анализ металлоорганических соединений кобальта ................................ 69
3.2.2 Исследование процесса получения покрытий оксида кобальта .............. 74
3.3 Влияние параметров синтеза на СПЦ, состав, структуру и морфологию
пленок Ni-Co-O, исследование электрохимических характеристик ...................... 79
3.3.1 Исследование процесса получения пленок Ni-Co-O ................................. 79
3.3.2 Химический состав пленок системы Ni-Co-O ........................................... 82
3.3.3 Фазовый состав пленок системы Ni-Co-O ................................................. 85
3.3.4 Морфология поверхности пленок системы Ni-Co-O на кремнии и стали
87
3
3.3.5 Механизм образования нитевидных кристаллов на поверхности
образцов NCO-1/1 .................................................................................................... 91
3.3.6 Электрохимические исследования пленок Ni-Co-O на стали .................. 92
3.4 Влияние параметров синтеза на состав, структуру и морфологию пленок Ni-Al-O, исследование электрохимических характеристик .................................. 103
3.4.1 Исследование процесса получения пленок Ni-Al-O ............................... 103
3.4.2 Химический состав пленок системы Ni-Al-O .......................................... 106
3.4.3 Рентгеновская дифракция и рефлектометрия пленок NAO ................... 108
3.4.4 Морфология поверхности пленок системы Ni-Al-O ............................... 109
3.4.5 Химический состав пленок системы Ni-Al-O .......................................... 112
3.4.6 Электрохимические исследования пленок системы Ni-Al-O ................. 114
Заключение к ГЛАВЕ 3 ............................................................................................ 119
ГЛАВА 4. Разработка подходов по получению тонкопленочных катодных
материалов на базе никелата лития с использованием метода молекулярного
наслаивания для твердотельных тонкопленочных литий-ионных аккумуляторов 122
4.1 Разработка подходов по получению тонкопленочных катодных материалов
системы Li-Ni-O с использованием LiHMDS ......................................................... 122
4.1.1 Обзор металлорганических соединений лития ........................................ 122
4.1.2 Исследование получения системы Li-O с использованием LiHMDS ... 124
4.1.3 Химический состав пленок системы Li-O, полученных с LiHMDS ...... 125
4.1.4 Определение устойчивости пленок Li-O на воздухе .............................. 128
4.1.5 Пассивация пленок Li-O покрытием Al2O3 .............................................. 129
4.1.6 Морфология пленок Li-O с покрытием Al2O3 ......................................... 132
4.1.7 Химический состав пленок Li-O с покрытием Al2O3 .............................. 132
4.2 Разработка подходов по получению катодных материалов на базе никелата лития с использованием метода молекулярного наслаивания для твердотельных
тонкопленочных аккумуляторов .............................................................................. 138
4.2.1 Влияние условий синтеза на параметры роста, состав, структуру, морфологию пленок системы Li-Ni-O ................................................................. 138
4.2.2 Химический состав пленок системы Li-Ni-O .......................................... 140
4.2.3 Структурные особенности пленок системы Li-Ni-O .............................. 144
4.2.4 Программа синтеза многослойных тонких пленок Li-Ni-O ................... 147
4.2.5 Рентгенофазовый анализ многослойных пленок LNO-M ....................... 148
4.2.6 Спектральная эллипсометрия и рентгеновская рефлектометрия многослойных пленок Li-Ni-O ............................................................................. 149
4.2.7 Химический состав многослойных пленок Li-Ni-O ................................ 151
4.2.8 Исследование морфологии, структуры и состава Li-Ni-O после термообработки ...................................................................................................... 157
4.2.9 Электрохимические исследования тонкопленочных катодных материалов .............................................................................................................. 160
4.2.10 Заключение по разделу 4.2 .................................................................... 165
4
4.3 Исследование процесса формирования системы Li-O с применением LiOtBu ......................................................................................................................... 166
4.3.1 Анализ литературных данных по получению покрытий системы Li-O с
LiOtBu ..................................................................................................................... 166
4.3.2 Оценка СПЦ покрытий системы Li-O с LiOtBu ...................................... 168
4.4 Исследование возможности получения покрытий Li-Ni-O c использованием LiOtBu при применении подхода суперциклов ......................... 170
4.5 Получение покрытий Li-Ni-Co-O при мультислойном подходе ............... 173
4.6 Исследование влияния ТО мультислойных структур Li-Ni-Co-O на
фазовый и химический составы тонкопленочных систем на кремнии ................ 178
4.7 Исследование влияния термообработки на состав и морфологию
мультислойных пленок на стальной подложке ...................................................... 185
4.8 Исследование влияния времени термообработки на электрохимические
характеристики положительных электродов .......................................................... 187
ГЛАВА 5. Разработка подходов по получению тонкопленочной системы катод-
твердый электролит ...................................................................................................... 190
5.1 Разработка процесса получения системы Та-О с использованием метода молекулярного наслаивания ..................................................................................... 190
5.1.1 Анализ металлоорганических соединений тантала ................................ 190
5.1.2 Исследование параметров роста пленок системы Та-О ......................... 193
5.1.3 Исследование химического состава пленок системы Та-О .................... 196
5.1.4 Фазовый состав пленок системы Та-О ..................................................... 198
5.1.5 Электрохимические исследования покрытий Та-О ................................ 200
5.2 Разработка процесса получения твердого электролита на базе системы Li-
Ta-O с использованием метода молекулярного наслаивания ............................... 202
5.3 Разработка подхода по формированию системы катодный материал-
твердый электролит на базе никелата лития и Li-Ta-O ......................................... 209
Заключение к ГЛАВЕ 5 ................................................................................................ 220
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................. 222
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ................................ 226
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................ 228
