全固态薄膜锂电池（TFBs）被认为是微电子器件的一种理想电源。然而，LiCoO₂和LiMn₂O₄等正极薄膜的高温（>500℃）退火工艺严重限制了TFBs的片上集成和潜在应用。

有鉴于此，南京理工大学夏晖教授，中科院物理所谷林研究员报道了采用简易的电解质Li⁺离子注入方法，在180 °C的极低温度下制备了具有通道结构的Li_xMnO₂纳米片阵列作为TFBs的三维（3D）正极。

文章要点

1）研究发现，Li_xMnO₂正极具有独特的通道共生结构，由1×3和1×2个通道道交替组成，在2.0~4.3 V（vs.Li⁺/Li）范围内表现出高的比容量和良好的结构稳定性。

2）研究人员利用3D Li_xMnO₂正极成功构建了全固态Li_xMnO₂/LiPON/Li TFB（3DLMO-TFB），其突出优点是极大地丰富了正极/电解液界面，缩短了Li⁺在3D结构中的扩散长度。

3）实验结果显示，3DLMO-TFB器件具有较高的比容量（在50 mA g⁻¹下为185mAh g⁻¹）、良好的倍率性能和优异的循环性能（1000次循环后容量保持率为81.3%），优于采用高温制备的尖晶石型LiMn₂O₄薄膜正极的TFBs。重要的是，这种通过低温制备高性能正极薄膜，可以在各种刚性和柔性衬底上制备TFBs，进而有望极大地拓展TFBs在微电子领域的潜在应用。

参考文献

Qiuying Xia, et al, Tunnel Intergrowth Li_xMnO₂ Nanosheet Arrays as 3D Cathode for High-Performance All-Solid-State Thin Film Lithium Microbatteries, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202003524

https://doi.org/10.1002/adma.202003524