本發明涉及一種高離子電導率電解質薄膜的制備方法，具體涉及一種用于薄膜儲能鋰離子電池的電解質層的制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。
背景技術：
薄膜儲能鋰離子電池在微納電子器件領域具有重要的應用。但是目前商業化鋰離子薄膜電池中的電解質材料-鋰磷氧氮的離子電導率只能達到10-6S/cm量級，與大電流放電的應用要求存在一定的差距。因此亟需一種離子電導率高的電解質薄膜，以適于大電流放電的應用要求。
技術實現要素：
鑒于上述需求，本發明的目的在于提供一種高離子電導率電解質薄膜的制備方法，所述方法可以實現電解質薄膜的化學鍵和方式和薄膜結構的高度無序化控制，使薄膜電解質層的離子電導率在現有的基礎上提高一個量級，解決電解質薄膜不能適應較大放電電流的應用場合。
為實現本發明的目的，提供以下的技術方案：
選擇硅酸鋰和磷酸鋰摩爾比為0.2:1～0.5:1的復合靶材，抽真空至5～6×10-4Pa，降低基體溫度至100～220K之間并維持此溫度。通入高純氮，流量為10～30sccm，保持壓強為0.1～3Pa。打開射頻磁控濺射，功率為50～300W，預濺射清洗復合靶材表面5～30min，以去除表面污物。進行100～220K低溫沉積1～8h，得到一種高離子電導率電解質薄膜。
所述的，高純氮為純度大于99.999％的氮氣。
優選的，所述的復合靶材采用陶瓷燒結方法制備。
優選的，降低基底溫度至100～220K是通過通液氮實現的。
有益效果
(1)本發明所述方法通過IV族元素摻雜，形成網狀導電通道，并合理控制材料的氮含量及化學鍵合方式，并且通過低溫薄膜沉積方法實現薄膜高度無序的電解質薄膜的制備，能夠使電解質薄膜的離子電導率提高一個量級，相應地顯著提高了薄膜儲能電池同等條件下的放電能力，極大地解決現有薄膜儲能電池放電能力不足的缺點，拓展了薄膜儲能電池的應用方向。
(2)本發明所述方法可適用于各類微納型儲能裝置，特別適合一體化集成的信息存儲器件。
具體實施方式
以下實施例中測試方法
離子電導率：由求解金屬Al/實施例所得電解質薄膜/金屬Al組成的“三明治”結構的電化學阻抗譜得到，所述“三明治”結構為基底上鍍附一層金屬Al，金屬Al上通過以下實施例鍍附一層高離子電導率電解質薄膜，再在上述電解質薄膜上鍍附一層金屬Al這樣一種結構。電化學阻抗譜由CORRTEST INSTRUMENTS CS350電化學工作站進行測量，選用阻抗～頻率掃描，頻率范圍為1Hz-100000Hz，直流電位為1V，交流幅值為5mV。
實施例中所用磁控濺射鍍膜機為庫爾特萊思科公司(Kurt J.Lesker Company)3000C磁控濺射鍍膜機。
實施例1
選取硅酸鋰和磷酸鋰摩爾比為0.2：1的復合靶材，放入磁控濺射鍍膜機真空室，抽真空至5×10-4Pa，將液氮注入基底托盤下方的盤狀循環管路對基底降溫至100K并保持，向真空室通入高純氮(純度大于99.999％的氮氣)，流量控制為10sccm，保持壓強為0.1Pa，打開射頻磁控濺射電源，功率為50W，預濺射清洗復合靶材表面30min。打開磁控濺射鍍膜機擋板，進行100K低溫沉積8h，得到一種高離子電導率電解質薄膜。
測試所得電解質薄膜的離子電導率為1.03×10-5S/cm。
實施例2
選取硅酸鋰和磷酸鋰摩爾比率為0.5：1的復合靶材，放入磁控濺射鍍膜機真空室，抽真空至6×10-4Pa，將液氮注入基底托盤下方的盤狀循環管路對基底降溫至220K并保持，向真空室通入高純氮(純度大于99.999％的氮氣)，流量控制為30sccm，保持壓強為3Pa，打開射頻磁控濺射電源，功率為300W，預濺射清洗復合靶材表面5min。打開磁控濺射鍍膜機擋板，進行220K低溫沉積1h，得到一種高離子電導率電解質薄膜。
測試所得電解質薄膜的離子電導率為1.45×10-5S/cm。
實施例3
選取硅酸鋰和磷酸鋰摩爾比率為0.33：1的復合靶材，放入磁控濺射鍍膜機真空室，抽真空至5.5×10-4Pa，將液氮注入緊貼放置基底的工件轉盤的盤狀循環管路對其降溫至150K并保持，向真空室通入高純氮(純度大于99.999％的氮氣)，流量控制為20sccm，保持壓強為0.5Pa，打開射頻磁控濺射電源，功率為200W，預濺射清洗復合靶材表面10min。打開磁控濺射鍍膜機擋板，進行150K低溫沉積2h，得到一種高離子電導率電解質薄膜。
測試所得電解質薄膜的離子電導率為3.2×10-5S/cm。
本發明包括但不限于以上實施例，凡是在本發明精神的原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發明的保護范圍之內。