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摘要
目的本文探究了磁控溅射法制备符合化学计量比的循环性能良好的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)薄膜工艺，有利于进一步提高全固态薄膜电池能量密度。方法从溅射功率、氩氧比、衬底温度中各选取3个水平组成L9(34)正交试验，在不锈钢衬底上沉积制备NCM811薄膜。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对薄膜进行表征。利用EDS和ICP对薄膜成分进行分析。利用蓝电测试系统对以NCM811为正极的电池进行循环曲线测试。结果根据极差分析结果发现影响前50圈放电容量保持率的因素排序是温度>功率>氩氧比。其中功率和温度对循环性能有很大的影响，极差R值分别为18.45和26.79；氩氧比对循环性能有较小影响，极差R值为3.17。增大溅射功率，提高衬底加热温度，增加氩氧比中氩气的含量有利于制备出符合化学计量比的NCM811薄膜。随着溅射功率的提升，NCM811薄膜的结晶度增强，材料中Ni2+/Li+阳离子的混排程度越低；随着衬底温度升高，薄膜由非晶逐渐转化为晶态，表面由无序非晶形貌过渡到小三角片状晶粒，厚度变薄、更加致密。薄膜的循环性能也随着功率和衬底温度的增加有着明显的提升。结论正交实验结果表明薄膜制备最优工艺条件为：溅射功率110 W，衬底温度650℃，Ar：O2=2:1，验证试验表明NCM811薄膜中主元素原子百分比Ni：Co：Mn = 79.9 ：10.2 ：9.9 ，接近理想原子百分比8:1:1，且前50圈放电容量保持率达到了72.33%。
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