全固态3D薄膜锂离子电池的研究进展
全固态锂电池研究报告
全固态锂电池研究报告
随着人们对环保和安全的要求日益提高，全固态锂电池作为新一代锂离子电池已逐渐受到关注。
本报告就全固态锂电池的研究现状、技术特点及应用前景进行分析和探讨。
一、全固态锂电池的研究现状
全固态锂电池是指电解质全部为固态材料的锂离子电池，其优点包括高安全性、高温度稳定性、高能量密度等。
目前，全固态锂电池的研究主要集中在电解质材料、电极材料以及电池构造等方面。
电解质材料包括硫化合物、氧化物、硅酸盐等，电极材料则包括硫化物、氧化物等。
近年来，全固态锂电池的研究进展较快，不断有新材料推出，但仍存在问题，如电阻率大、循环寿命短等。
二、全固态锂电池的技术特点
全固态锂电池相比液态锂电池，具有以下技术特点：
1.较高的安全性：全固态锂电池采用固态电解质，不含有液态电解质，相比液态锂电池更加安全可靠。
2.较高的能量密度：固态电解质的特性使得全固态锂电池具有更高的能量密度，有望超过目前的液态锂电池。
3.较高的温度稳定性：全固态锂电池能够在高温环境下运行，且有较好的稳定性，不会像液态锂电池那样发生“热失控”的问题。
三、全固态锂电池的应用前景
由于全固态锂电池具有高安全性、高能量密度、高温度稳定性等优点，其应用前景广泛。
目前，全固态锂电池已被应用于智能手表、
智能手环、无人机、电动汽车等领域。
随着全固态锂电池技术的不断完善，其应用范围将会越来越广泛。
总之，全固态锂电池是未来电池领域的重要发展方向，其研究和应用具有重要的意义和前景。
锂离子电池的研究进展及应用前景精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版锂离子电池的研究进展及应用前景近年来，新能源电池市场的发展迅猛，尤其是锂离子电池，在家用电器、电动车、太阳能等领域得到了广泛的应用。
对于锂离子电池的研究，不仅能够提高电池的性能，同时也能够为其更进一步的应用提供技术支持。
本文介绍了锂离子电池的研究进展以及其应用前景。
一、研究进展1. 电极材料改进电池的性能主要取决于电极材料的性质，因此在锂离子电池的研究中，电极材料的改进是必不可少的。
传统的电极材料为石墨，但石墨有低比容量、低导电性、易热化等问题。
近年来，锂离子电池的革新主要是基于正极和负极材料之间的平衡。
目前用于正极的材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等，用于负极的材料主要有石墨、金属锂、硅材料等。
这些材料科技的不断创新进步，使得锂离子电池的性能得到不断提升。
2. 电解质电解质是电池中极为重要的部分，因为它赋予电池主要的性能（如循环性能、电池容量、能量密度等）。
在传统的锂离子电池中，一般使用液态电解质，但液态电解质有泄漏的风险，而且易于氧化和燃烧。
为了提高电池的安全性和循环性能，目前锂离子电池中主要使用固态电解质。
固态电解质中，最为主流的是氧化铝、氧化锆等陶瓷材料。
固态电解质具有优异的化学稳定性，与高无效性的锂电求得更高电化学性能和更安全性的使用。
3. 电池系统除了电极材料和电解质的改进之外，电池系统的研究也是锂离子电池中一个必不可少的研究领域。
在电池工作过程中，电极和电解质之间的变化会影响电池的循环性能。
而电池系统从整体的角度出发，可以有效的解决这一问题。
电池系统研发的一个核心是电池管理系统（BMS），BMS在锂离子电池中起着重要的作用，它将对电池的使用和维护起到至关重要的作用。
同时，电池系统的研究还包括了钝化处理、电极的表面改性等专业技术的研发。
这些研究都可以有效的提高锂离子电池的研发与应用。
二、应用前景随着汽车、家用电器、通讯等领域的快速发展，锂离子电池在各个领域得到了广泛的应用。
全固态电池技术的研究与应用
全固态电池技术的研究与应用随着现代社会对于环保和可持续性的强调，能源领域也逐渐向着更加高效、环保的方向发展。
作为能源领域的重要组成部分之一，电池技术在近年来也有着快速的发展。
其中，全固态电池技术的研究与应用备受关注。
一、全固态电池技术的优势全固态电池相较于传统的液态电池具有许多优势。
首先，全固态电池可以大幅度提升电池的安全性。
传统液态电池中的电解液易燃易爆，而全固态电池采用固态电解质，不会发生泄漏和爆炸等安全隐患。
其次，全固态电池可以提高电池的能量密度，使得电池在单位体积内存储更多的能量。
由于全固态电池采用的是纳米级电极和电解质，其具有更大的比表面积和更高的离子传输速度，因此可以降低电池内部电阻，提高电池效率。
此外，全固态电池的生命周期也更长，大幅度降低电池的维护成本和更换成本。
二、全固态电池技术的研究进展目前，全固态电池技术正处于不断发展创新的阶段。
许多国内外科研机构和企业已经在全固态电池技术的领域拓展了大量的研究，推动了这一领域的快速进展。
1.全固态锂离子电池技术全固态锂离子电池是目前最为研究的类型之一。
固态电解质可以有效抑制金属锂在充放电过程中的形变和电极的电化学腐蚀，同时可以提升锂离子的扩散速度和电化学性能。
目前国内外研究机构和企业都在积极开展该领域的研究。
比如，清华大学研发的全固态锂离子电池，已经在实验室中实现了稳定运行1000小时。
2.全固态钠离子电池技术目前，研究者们还在专注于开发全固态钠离子电池。
与锂离子电池相比，钠离子电池采用的是大型海水资源，无须耗费更多的成本和资源。
钠离子电池也具有更高的电化学稳定性和更低的成本，可以成为备受关注的全固态电池类型。
三、应用前景全固态电池技术的研究与应用前景广泛。
首先，在电动汽车领域，全固态电池可以提高汽车的能量密度和安全性，同时也可以降低汽车运行过程中的噪音和污染。
其次，在无人机和无线电子产品领域，全固态电池也可以为产品带来更长的续航时间和更高的性能。
全固态电池的研究发展和应用
全固态电池的研究发展和应用随着科技的不断进步和人们对环保、安全的要求的提高，全固态电池作为一种新型电池备受关注，它不仅具备独特的优势，而且在许多领域都有广阔的应用前景。
本文将探讨全固态电池的研究发展、优势和应用。
一、全固态电池的研究发展全固态电池起源于20世纪90年代，最早应用于激光催化材料等领域。
全固态电池相比于传统电池有许多优点，如高能量密度、高安全性、长寿命等等。
虽然其研究发展时间相对较短，但近年来在材料科学、物理学及化学等领域的迅猛发展，使全固态电池成为了人们的关注焦点。
在全固态电池的研究发展中，材料的研究是至关重要的，固态电解质、电极材料等都起到了重要作用。
比如，典型的固态电解质材料包括氧化铝、氧化锆、氮化硅、氢氧化锂等几种，并且随着研究和发展，如官能化固态电解质的研究将进一步推动全固态电池的研究进程。
二、全固态电池的优势1. 高安全性在电化学反应中，使用固态电解质代替液态电解质，电池的热稳定性和安全性得到了极大提高。
相比于传统电池，全固态电池可以避免因液态电解质泄漏等突发情况造成的安全隐患。
2. 高能量密度固态电解质的使用，使得电池在相同体积下能够储存更多的电能，具有更高的能量密度。
同时，与锂离子电池相比，全固态电池在单位面积下能够贮存更多的电量，因此有着更高的功率密度。
这样就能让电池在使用中更持久，使其更受欢迎。
3. 长寿命全固态电池的电解质材料更为稳定，且由于没有铅极的溶解，可实现长寿命。
实际上，充电循环次数可以高达数千次,可以有效提高电池的使用寿命。
三、全固态电池的应用1. 能源领域全固态电池在能源领域有着广阔的应用前景。
比如，全固态电池可以被应用于充电宝等小型电子产品中，其体积小、重量轻、使用稳定性高，是一种很好的选择。
同时，随着环保意识的不断提高，全固态电池作为一种绿色新型电源也很受欢迎。
在新能源汽车中应用，可以有效的拓展电动汽车的行驶里程，为汽车电池技术提供更广阔的应用空间，使得电池技术更加稳定、可靠，使得新能源汽车水平得到不断提升。
(完整版)全固态锂电池技术的研究进展与展望
全固态锂电池技术的研究进展与展望周俊飞（衢州学院化学与材料工程学院浙江衢州324000）摘要：现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质，易泄露、易腐蚀、服役寿命短，具有安全隐患。
薄膜型全固态锂电池、大容量聚合物全固态锂电池和大容量无机全固态锂电池是一类以非可燃性固体电解质取代传统锂离子电池中液态电解质，锂离子通过在正负极间嵌入-脱出并与电子发生电荷交换后实现电能与化学能转换的新型高安全性锂二次电池。
作者综述了各种全固态锂电池的研究和开发现状，包括固态锂电池的构造、工作原理和性能特征，锂离子固体电解质材料与电极/电解质界面调控，固态整电池技术等方面，提出并详细分析了该技术面临的主要科学与技术问题，最后指出了全固态锂电池技术未来的发展趋势。
关键词：储能；全固态锂离子电池；固体电解质；界面调控1 全固态锂电池概述全固态锂二次电池，简称为全固态锂电池，即电池各单元，包括正负极、电解质全部采用固态材料的锂二次电池，是从20 世纪50 年代开始发展起来的[10-12]。
全固态锂电池在构造上比传统锂离子电池要简单，固体电解质除了传导锂离子，也充当了隔膜的角色，如图 2 所示，所以，在全固态锂电池中，电解液、电解质盐、隔膜与黏接剂聚偏氟乙烯等都不需要使用，大大简化了电池的构建步骤。
全固态锂电池的工作原理与液态电解质锂离子电池的原理是相通的，充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌，通过固体电解质向负极迁移，电子通过外电路向负极迁移，两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中。
放电过程与充电过程恰好相反，此时电子通过外电路驱动电子器件。
目前，对于全固态锂二次电池的研究，按电解区分主要包括两大类[13]：一类是以有机聚合物电解质组成的锂离子电池，也称为聚合物全固态锂电池；另一类是以无机固体电解质组成的锂离子电池，又称为无机全固态锂电池，其比较见表1。
通过表1 的比较可以清楚地看到，聚合物全固态锂电池的优点是安全性高、能够制备成各种形状、通过卷对卷的方式制备相对容易，但是，该类电池作为大容量化学电源进入储能领域仍有一段距离，主要存在的问题包括电解质和电极的界面不稳定、高分子固体电解质容易结晶、适用温度范围窄以及力学性能有提升空间；以上问题将导致大容量电池在使用过程中因为局部温度升高、界面处化学反应面使聚合物电解质开貌发生变化，进而增大界面电阻甚至导致断路。
全固态锂离子电池技术的研究与开发
全固态锂离子电池技术的研究与开发随着现代社会的发展，电子产品已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而这些产品所需要的能源更是不可或缺的，电池成为了人们日常生活中经常使用的能源媒介。
目前市场上主流的电池类型有很多，其中最受欢迎的电池类型之一就是锂离子电池。
但是锂离子电池的安全性和寿命一直是令人忧虑的问题，这也引起了人们对于锂离子电池的改进和研究。
全固态锂离子电池正是锂离子电池技术的重要进步，日益受到人们的重视。
一、全固态锂离子电池的定义全固态锂离子电池是指电解液全部被固态电解质所替代，并且正负极电极材料必须与固态电解质有良好的接触。
在固态电解质内离子的移动必须通过固态转移通道完成。
相比于传统锂离子电池，全固态锂离子电池具有更高的安全性、更长的寿命和更高的能量密度。
二、全固态锂离子电池技术的优点1、安全性好全固态锂离子电池由于采用的是固态电解质材料，在电池使用过程中几乎不会发生电解液泄露、燃爆或着火等危险情况。
因此，全固态锂离子电池的使用更加安全可靠。
2、寿命长传统锂离子电池的寿命受到极大的限制，主要原因在于电解液在循环过程中不断的蒸发、漏泄和分解，导致电池生成气体，电极材料的变化等。
而固态电解质几乎不会发生任何变化，因此，全固态锂离子电池的使用寿命很长。
3、能量密度高由于固态电解质的引入，全固态锂离子电池的体积可以大大减小，而能量密度却可以更高，因此可以实现更小体积的电池承载更高的能量。
这对于手机、笔记本电脑等小型便携设备的电池升级来说，是一个非常重要的突破。
三、全固态锂离子电池技术的研究进展目前，全固态锂离子电池的技术研究已经进入了实际应用阶段，但是还存在很多技术瓶颈需要突破。
从目前公开的研究成果来看，全固态锂离子电池的研发方向主要包括以下几个方面：1、固态电解质材料全固态锂离子电池的基础是固态电解质材料。
固态电解质材料的研究是全固态锂离子电池技术的核心。
目前，全固态锂离子电池研究中采用比较多的材料主要包括硫酸锂、磷酸锂等无机离子固态电解质材料以及聚合物、聚合物复合物等有机固态电解质材料。
锂离子电池的研究进展综述
锂离子电池的研究进展综述锂离子电池的研究进展刘文 2015200807近十年以来，通过对新电极材料和新存储机理的开发研究，基于锂的可重复充电电池技术得到了飞跃发展，电池性能不断提高。
得益于纳米技术的不断探索发现，传统电池材料存在的许多重难点基础问题极有希望得到解决。
一、纳米技术致力于解决传统电池领域的哪些重大问题？1. 体积变化导致活性颗粒和电极的开裂与破碎传统嵌入式电极材料在充放电过程中的体积变化较小。
而对于新型的高容量电极材料而言，由于充放电过程中，大量Li物种嵌入和脱嵌，发生巨大的体积变化。
经过多次循环之后，活性颗粒和电极材料会开裂和破碎，影响电学传导，并造成容量降低，最终导致电池失效，大大缩短了电池的使用寿命。
据报道，合金型负极材料的体积膨胀率中，Si为420%，Ge和Sn为260%，P为300%。
而传统的石墨负极只有10%。
图1. 活性颗粒和电极材料在充放电过程中开裂和破碎的过程硅极负极的解决方案纳米材料一个天然优势就在于，其尺寸较小，可以在颗粒和电极层面上有效抵抗力学上的破坏。
高容量电极材料有一个基本参数，叫做临界破碎尺寸。
这个参数值取决于材料的反应类型（譬如合金反应，转化反应）、力学性能、结晶度、密度、形貌以及体积膨胀率等一系列参数。
而且，电化学反应速率对于颗粒的开裂和破碎影响重大，充放电速率越快，产生的应力就越大。
当颗粒尺寸小于这个临界尺寸时，锂化反应引起的应力就能得到有效控制，从而缓解颗粒的的开裂和破碎行为。
研究表明，Si纳米柱的临界尺寸是240-360 nm，Si纳米线的临界尺寸是300-400 nm，这一区间范围主要是受到电化学发宁速率的影响。
晶化Si纳米颗粒的临界尺寸大约是150 nm。
图2. Si纳米线负极材料可以适应应力的影响因此，颗粒的破碎问题可以通过使用低于临界尺寸的各种纳米结构材料来实现，譬如纳米柱、纳米线、纳米颗粒、纳米管、纳米棒、以及纳米复合材料等。
至于电极的破碎问题主要是采用一系列胶粘方法将Si纳米颗粒粘结在集流器上实现。
2024年固态电解质和全固态锂电池研究报告
2024年是固态电解质和全固态锂电池研究的重要年份。
固态电解质作为一种新型电解质材料，具有高离子导电性、较高的安全性和良好的化学稳定性等特点，被广泛看作是解决锂电池安全性问题的关键技术之一、以下是对2024年固态电解质和全固态锂电池研究的概述。
一、固态电解质材料研究在固态电解质材料的研究方面，硫化锂玻璃（Li2S-P2S5）和氧化物固态电解质是2024年的热门研究方向。
硫化锂玻璃作为一种传统的固态电解质材料，具有较高的离子导电性能。
研究者通过调控硫化锂玻璃的成分和结构，提高了其离子导电性能和电化学稳定性。
此外，还有研究对硫化锂玻璃进行表面涂层或者插入基质，进一步提高了其电化学性能。
氧化物固态电解质由于其较高的化学稳定性和电化学稳定性，被认为是一种很有潜力的固态电解质材料。
氧化物固态电解质主要有氧化锂钇（Li7La3Zr2O12，LLZO）和氧化锂硅（Li10GeP2S12，LGPS）等。
研究者通过掺杂和改性的方法，提高了氧化物固态电解质的离子导电性和稳定性，为全固态锂电池的应用提供了关键材料。
二、全固态锂电池研究全固态锂电池是一种具有高能量密度、长寿命和良好安全性的锂离子电池。
2024年，固态电解质和全固态锂电池的研究取得了很大进展。
固态电解质的高离子导电性和稳定性为全固态锂电池的应用提供了可行性。
研究者通过在电极和电解质之间形成良好接触的界面，进一步提高了全固态锂电池的性能。
此外，为了提高全固态锂电池的电化学性能，还有研究对电极材料进行改性和优化，使其更适合全固态锂电池的工作条件。
全固态锂电池的研究重点还包括制备工艺和尺寸效应的研究。
制备工艺的研究主要关注如何实现高效制备全固态锂电池并提高其可扩展性。
尺寸效应的研究探索了全固态锂电池的微观结构和性能之间的关系，旨在寻找最佳的电池设计和优化策略。
三、全固态锂电池的挑战和展望尽管固态电解质和全固态锂电池在2024年取得了重要进展，但仍然面临一些挑战。
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全固态3D薄膜锂离子电池的研究进展作者：邓亚锋钱怡崔艳华刘效疆来源：本站浏览数：289 发布时间：2013-8-8 16:28:160 引言全固态薄膜锂离子电池主要由正/负极薄膜、电解质和集流器薄膜组成．整个电池厚约10 μm，可设计成任意形状和大小集成在IC电路中，是便携式电子设备、微电子机械系统(MEMS)以及微型国防技术装备(如微型智能武器)的理想能源。
全固态平面薄膜电池(图1)受限于几何结构，能量和功率密度难以满足快速发展的MEMS、微型医疗器械、无线通信、传感器等领域对微电源的要求。
全固态三维薄膜锂离子电池(简称3D锂电池)通过独特的构架设计(图2)，增大单位立足面积内电极活性物质负载量，并缩短锂离子扩散半径，提高了电池的容量和充放电速率。
是解决未来微电子器件能量需求的一种有效方式，引起了人们的极大关注。
1 不同构架的全固态3D薄膜锂电池1．1 叉指碳柱3D电池叉指碳柱3D电池由加利福尼亚大学Wang小组于2004年首次提出(图3)，在Si/SiO2衬底上涂覆感光胶，光刻得到图形，再经过高温热解及后处理，即制得正/负极叉指状碳柱3D电池。
叉指碳柱既可以直接作为电极，又可以作为集流器，在其表面沉积各种电化学活性物质。
2008年，Min等研究了在叉指碳柱上电镀十二烷基苯磺酸盐掺杂聚吡咯(PPYDBS)导电聚合物薄膜的方法。
结果表明，覆盖约10 μm厚PPYDBS的叉指阴极(C-PPYDBS)，电极电位从碳电极的3．2 V提高到了3．7 V(相对于Li/Li+)，但自放电较为严重，电池的放电容量远小于充电电容。
为改善叉指碳柱电极性能，Teixidor等制备出包覆中间相碳微球的叉指碳柱(C-MCMB)，有效提高了电极不可逆容量，但可逆容量仍较低。
Chen等在叉指碳柱上包覆碳纳米管(CNT／C-MEMS)使单位立足面积电容达到8．3 F/cm2，充放电循环性能得到显著提高。
叉指碳柱电极成本低、热力学和化学稳定性好、易制成各种形貌、能包覆不同的活性材料(图4)，光刻-热解工艺较为成熟，适合工业化生产。
但是，叉指结构放电不均匀、漏电流较大、碳柱在锂离子嵌入和脱出过程中易变形破损，这些问题需进一步研究解决。
1．2 微通道衬底3D电池1998年，以色列特拉维夫大学的Peled小组首次报道了微通道衬底3D 电池(3D-MCP)；在Si片或玻璃上蚀刻出均匀分布、直径为15～50 μm的微通孔(图5)，然后依次沉积集流体、电极和电解质薄膜即制得3D-MCP电池。
这种构架的3D电池有效利用了衬底的整个表面，面积增益因子高达40，而且能通过微通孔的数量和孔径进行调节。
2005年，Peled等制备了MoOySz阴极薄膜与锂离子聚合物电解质(Li--HPE(杂化聚合物电解质))构成的3D-MCP半电池(Li/HPE/MoOySz半电池)。
其单位立足面积容量约为平面电池的20倍，法拉第电流效率高，1000次循环后容量衰减不到0．2 ％。
随后，Peled小组进一步开发了石墨/HPE/ MoOySz全3D微通道电池，其可逆电容是相同单位立足面积3D-MCP半电池的1．5倍，达到3．5 mAh/cm2。
微通道衬底3D电池可采用电/化学镀等工艺制备，其成本低廉，电池结构机械性能良好，不会因锂离子嵌入/脱嵌发生形变。
但电镀制备的MoOySz薄膜容易开裂。
为改善薄膜机械性能，Peled等研究了在电镀液中掺杂不同分子量的聚乙二醇二甲醚(PEGDME)和聚氧化乙烯(PEO)对MoOySz薄膜的影响。
研究发现，PEGDME和PEO的加入能有效防止薄膜开裂，并改善电化学性能。
微通道板3D电池的整个外表面都被有效利用，给集成封装带来了不便。
另外，现在所报道的3INMCP电池使用的都是Li+-HPE电解质。
在使用过程中，HPE 电解质会使电极形成固体电解质界面膜(SEI)或枝晶，导致性能急剧恶化。
因此这些问题还有待深入研究解决。
1．3 全固态集成3D微电池2008年，荷兰埃因霍温大学Notten小组提出了一种全固态可集成的3D微电池(图6)。
通过各向异性刻蚀技术，在硅衬底上蚀刻出宽1～30 μm、深10～100 μm的深沟(图7)，然后用原子层沉积(ALD)、减压气相沉积(LPCVD)、磁控溅射等方法，在硅衬底上表面和深沟内表面依次沉积Ta/TiN／TaN锂离子扩散阻挡层、多晶硅阳极薄膜、LiPON电解质层和LiCoO2阴极薄膜，即制得硅衬底3D 集成微电池。
与其他构架的3D微电池相比．全固态集成3D微电池有着明显的优势：(1) 以硅作为衬底，结构稳定不易形变，可以直接集成至芯片中；(2) 可方便地改变蚀刻样式、孔径和孔深，调节面积增益因子，提高电池容量密度；(3)电池功率密度高，可以进行100 C大速率充放循环；(4) 全固态阴/阳极和电解质膜接触紧密，不会产生固体电解质界面膜(SEI)，提高了电池循环性能：(5)可以与光伏、生物等微电池进一步集成，形成微型供能系统。
全固态3D集成微电池的电化学性能优异，制备技术与微电子工业技术基本通用，产业化前景良好。
但是，由于硅衬底密度较高，占电池总质量比例大，电池能量密度受到一定限制。
提高电池比容量的关键在于增大衬底比表面积。
因此，对硅衬底蚀刻样式的研究引起了人们的关注。
Notten等研究了不同纵横比的壕沟和圆孔蚀刻样式硅衬底对电池比容量的影响。
研究发现，衬底比表面积主要取决于纵横比，纵横比相同的壕沟、圆孔比表面积相当。
T．Ripenbein等结合微通道法，开发了一种两面交错蚀孔样式(图8)。
这种样式有效利用了硅衬底的两面，比表面积增加近1倍，但是与微通道衬底电池一样，存在不易封装的问题。
Goldman等设计了一系列硅阳极样式(图9)，包括准一维条状(1D bars)、准二维方柱(2D posts)、准三维阶梯柱(3D tiered)，其容量可以在677～2833 mAh/g 范围内调节。
这种类似叉指电极的硅电极样式，面积增益因子较高、集成特性好，是硅衬底3D电池的又一发展方向。
1．4 三维模板3D电池多孔模板法制备3D电池如图10所示。
在覆盖微/介孔模板的平面衬底上，以电镀或气相沉积(CVD)等方法沉积金属集流体或电极物质，然后去除模板，获得能自支撑的三维阵列结构，再逐层沉积电解质/电极薄膜，即制得3D电池。
这种方法有效继承了传统平面薄膜电池的成熟制备技术，因而发展较为迅速。
Simon等以阳极氧化铝(AAO)为模板，通过脉冲电镀在Cu衬底上预先沉积排列规整的Cu短棒(直径200 nm，高60 μm)作为集流体，然后再电镀包覆Fe3O4、TiO2、Sn等电极活性材料，制成可用于微电池的3D电极，并取得良好的电化学性能。
Ajayan等用电镀和CVD结合的办法，通过AAO模板在Au/Ag 薄膜衬底上制得性能优异的Au/碳纳米管和同轴MnO2/碳纳米管杂化电极。
最近。
Ajayan小组研究了在Ni-Sn纳米线上均匀包覆PMMA电解质的方法，向制备完整的模板法3D微电池又迈出了关键一步。
多孔模板法沉积的纳米线/棒电极．有效提高了3D电池的有效表面积，但由于纳米线/捧之间间距小，在电池循环过程中易劣化．导致电池性能迅速下降。
1．5 无定形模板法无定形模板3D电池是在气凝胶或液晶等不定形态的材料上沉积各层电解质与电极材料构成的。
2004年，Rolison等成功地在MnO2气凝胶上自限性电镀聚苯醚(PPO)隔离层，开启了气凝胶3D电池研究的大门。
气凝胶比表面积可达106 m3／kg量级。
是理想的超高容量电池材料载体。
但是，气凝胶机械性能差，在锂离子嵌入／脱出过程中容易碎裂。
气凝胶为孔洞骨架互穿结构，如何在气凝胶骨架上紧密、均匀沉积电解质和电极薄膜是制约气凝胶3D电池发展的技术瓶颈。
Young等巧妙利用物质间的表面张力、范德华力等短程作用力，制备了自组装的LiCoO2/石墨胶质3D电池(图11)，为制备不定形3D电池开辟了新的思路。
液晶、三维结构和比表面积可通过表面活性剂和反应温度等参数进行调控。
Attard等以液晶为模板制备了SiO2、Pt、Sn等电池薄膜材料，为研究液晶3D电池奠定了基础。
与气凝胶一样，在微米尺度的液晶上均匀沉积电池材料，同样存在技术挑战。
因此，开发其他材料的不定形3D电池引起了人们的重视。
Lang小组在泡沫金上沉积MnO2和Sn，制备出可用于微电池的3D电极。
泡沫金属比表面积大，容易沉积各种电极物质，是一种新型的3D微电极。
无定形模板3D电池比表面积极大，具有制备超大容量电池的潜力，但是，现在技术水平还难以在微米尺度下精确控制不定形态。
因此，无定形3D电池受技术条件制约，发展较为缓慢。
1．6 生物模板3D电池生物模板(如M13、烟草花叶病毒、DNA、蛋白质、多肽等)以其固有的纳米三维结构和分子级精确识别、复制、自组装功能，在制备性能优异的纳米导线、晶体管、存储器件、场发射器件和电池材料等领域表现出极大的优势。
M13病毒，直径6．5 nm，长880 nm，外壳由2700个可基因转化的蛋白质亚单元构成(图12)，是一种安全可控的常规病毒模板。
Nam等在聚二甲基硅氧烷(PDMS)图形印章上静电组装聚合物高分子电解质层(LPEI／PAA)，然后在电解质层上自组装M13病毒，并包覆Co2O3，形成Co2O3@ M13/ LPEI/PAA/PDMS复合层，最后将复合层转移至Pt／Si3N4集流体上形成病毒模板3D半电池，为制备病毒模扳全3D电池提供了有力的技术支撑。
烟草花叶病毒(TMV)是另一种常用病毒模板。
与M13不同的是，TMV具有中空结构，这为开发高容量微电极提供了有力条件。
Chen等制备的TMV/Si三维微电极表现出极其优异的电化学性能．比容量高达2300 mAh/g，173次循环后容量衰减仅为O．25 ％，4 C放电时比容量仍高达985 mAh/g。
生物模板3D电池能量密度和功率密度大，能方便地集成到挠性衬底上，制备出透明的挠性3D薄膜电池。
但是，生物质模板对环境控制、制备技术等要求很高，制约了生物模板微纳器件的发展。
2 结语全固态3D薄膜锂电池是高附加值的新能源产品，以其优越的性能备受人们的青睐。
近年来，科研人员对其构架设计、制备方法和电极材料等展开了大量的研究，并取得了较大进展。
但大部分研究还处在概念设计、电极制备或半3D电池制备状态，完整的全固态3D薄膜锂电池报道极少。
而制约全固态微型锂电池实际应用的关键因素是固态电解质离子电导率过低、电流输出小、大部分为微安量级。
因此，应加强对常温高电导率固态电解质的研究，突破技术瓶颈，加快电池结构设计及电极材料、电池密封保护层、封装技术等相关研究，为全固态3D薄膜锂电池产业化奠定基础。
相信在产业需求和技术进步的推动以及科研工作者的努力下，全固态微型锂电池将在日常生活、医疗卫生、军事国防等领域发挥重要作用。