一种反应共溅射制备固态电解质薄膜及其制备方法与应用

技术特征：
1.一种反应共溅射制备固态电解质薄膜，其特征在于，所述固态电解质薄膜的化学式为li4–
x
m
x
sn1–
x
s4(0≤x<1)，所述固态电解质薄膜通过将li靶、sns2靶和m靶对溅射基底进行共溅射制成。2.根据权利要求1所述的固态电解质薄膜，其特征在于，所述m靶选自as、sb、ta、la、sb2s3、as2s3、tas2、la2s3中的一种。3.根据权利要求1所述的固态电解质薄膜，其特征在于，所述固态电解质薄膜的厚度为0.5～3μm。4.一种电池，其特征在于，所述电池包含权利要求1～3任一项所述的固态电解质薄膜。5.根据权利要求1～3任一项所述的固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)靶材选择：按照所述化学式li4–
x
m
x
sn1–
x
s4选择所述li靶、所述sns2靶、所述m靶作为溅射靶材；(2)共溅射制备前驱体薄膜：将所述溅射基底置于溅射炉中，再以ar和h2s为溅射气体，用所述溅射靶材对所述溅射基底进行共溅射处理制备前驱体薄膜；(3)制备固态电解质薄膜：将所述前驱体薄膜密封，在惰性气体和h2s气体氛围下退火制备所述固态电解质薄膜。6.根据权利要求5所述的固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，ar气体流量为20～40sccm，h2s气体流量为0.5～5sccm，腔体压强为0.5～2pa，衬底温度为150～200℃，沉积时间为2～4h，所述靶材的射频溅射功率依照所述化学式调节。7.根据权利要求6所述的固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，所述li靶的射频溅射功率为100～150w，所述sns2靶的射频溅射功率为50～65w，所述m靶的射频溅射功率为40～70w。8.根据权利要求5所述的固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，所述溅射基底选自钠钙玻璃、石英玻璃、高导硅片、镀au/mo硅片中的至少一种。9.根据权利要求5所述的固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，h2s占所述惰性气体的比例为1～10％，所述退火温度为400～550℃，所述退火时间为2～4h。10.根据权利要求5所述的固态电解质薄膜的制备方法，所述溅射靶材尺寸为6*75mm，铜背靶尺寸为3*75mm。

技术总结
本发明公开一种反应共溅射制备固态电解质薄膜及其制备方法与应用。该方法包括以下步骤：a.选择Li靶、SnS2靶、M靶作为溅射靶材；b.采用射频磁控溅射设备进行共反应溅射制备电解质薄膜；c.退火后处理，制备获得所需的固态电解质薄膜。本发明的方法实现了多靶共溅射制备固态电解质薄膜，相对于LiPON的电解质薄膜不仅避免了特定靶材的制作，同时提高了溅射制备的速率。更为难得的是其在空气中能够稳定存在，其最高离子电导率可达3.5*10-4


技术研发人员：谭中营 李文杰 杨春雷 吴唯 邓立刚 陈曦 刘旭辉 孙传奎 胡航炜 宋世璇 罗杰 吴莉芸
受保护的技术使用者：中国科学院深圳先进技术研究院
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2023/1/13