Cates de Li x Mn2 − y  O 4 nanocristallins pour des batteries lithium rechargeables à film mince à état solide

Des cates en film mince d'oxyde de manganèse de lithium, épais de 0,3 à 3 μm, ont été déposés par pulvérisation magnétron rf d'une cible céramique LiMn2O4 sur des substrats non chauffés. Les films résultants étaient denses, environ 4,2 g/cm3, avec une structure spinelle nanocristalline d'environ 50 angströms. La composition du film était typiquement LixMn2-yO4 avec y d'environ 0,3 et 1,2 < x < 2,2. Lorsqu'ils étaient cyclés dans une batterie lithium rechargeable à film mince, des capacités spécifiques de cathode de 145±23 et environ 270 mAh/g ont été réalisées pour une décharge de 4,5 V à 2,5 ou 1,5 V, respectivement. Les densités de courant de décharge et de charge étaient limitées par la résistivité du transport du lithium dans et à travers la cathode. Après des milliers de cycles à 25 °C, il y avait une petite augmentation de la résistance de la cellule. Après plusieurs centaines de cycles à 100 °C, les courbes de décharge ont développé un genou stable à environ 4 V, caractéristique des cates LiMn2O4 cristallins. La polarisation des cycles de décharge/charge a été interprétée en termes de courbes d'énergie libre de mélange.