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研究生:蘇祥瑞
研究生(外文):Hsiang-Jui Su
論文名稱:Li-Mn-Co-O鋰離子二次電池正極材料之研究
論文名稱(外文):Preparation and Characterization Studies of Li-Mn-Co-O Cathodic Materials for Secondary Lithium Ion Batteries
指導教授:吳溪煌魏萬益
指導教授(外文):She-Huang WuWan-Yi Wei
學位類別:碩士
校院名稱:大同工學院
系所名稱:材料工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:鋰離子二次電池正極材料溶膠-凝膠法結晶構造嵌入-嵌出循環伏安測試充放電測試
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摘要
以溶膠-凝膠法在不同熱處理條件下製備不同Li/Mn計量比及部份被Co取代之LiMn2O4鋰離子二次電池正極材料。實驗結果顯示,計量比之鋰錳氧化物(Li/Mn=0.5)的先驅體經200℃煆燒6小時後再經800℃ 8小時熱處理可得到只有尖晶石相存在的粉末。當Li/Mn計量比在0.35~0.55,尖晶石相晶格常數幾乎不變;但Li/Mn計量比大於0.55時,由於Li2MnO3的析出,使尖晶石相晶格常數隨Li/Mn計量比增大而變小。經800℃ 8小時熱處理之LiMn2-yCoyO4(y=0.1~1.0),除了尖晶石相外,尚有少量Li2MnO3、氧化鈷及氧化鈷錳生成;同時在取代量y=0~1.0間,尖晶石相的晶格常數隨鈷取代量的增加而變小。由三極電池的循環伏安試驗及鈕扣型電池的循環充-放電測試結果發現當鈷取代量增加,原本存在於LiMn2O4的兩階段式充-放電過程會因4.15V放電平台逐漸縮小甚至消失進而合併為單一且較可逆之充-放電過程。在首次充-放電循環中以LiMn2O4為正極材料之電池有較大之充-放電起始電容量,但其電容量衰減率也較大(約2.5%/cycle)。以LiMn2-yCoyO4(y=0.1~0.4)為正極材料所組成的電池其初始放電電容量與放電電容量衰減率有隨鈷取代量增加而減少的趨勢。在鈷的取代量y為0.2時,其初次放電電容量為110mAh/g,電容量衰減率為0.46%/cycle。

目錄
摘要 ------------------------------------------------------I
目錄 ----------------------------------------------------III
表目錄 ---------------------------------------------------VI
圖目錄 --------------------------------------------------VII
第一章 前言 ----------------------------------------------1
第二章 文獻回顧 -------------------------------------------4
2-1 溶膠—凝膠法之基本原理 -----------------------------4
2-1-1 何謂溶膠—凝膠法 -----------------------------4
2-1-2 螯合劑 ---------------------------------------5
2-1-3 Pechini Method -------------------------------6
2-2 溶膠—凝膠法合成正極材料 ---------------------------7
2-3 尖晶石(spinel)結構 -------------------------------8
2-4 嵌入式化合物 ---------------------------------------9
2-4-1 LixMn2O4系統 ----------------------------------10
2-4-2 LixMn2-yCoyO4系統 ------------------------------13
第三章 實驗方法 ------------------------------------------15
3-1 實驗儀器 ------------------------------------------15
3-2 實驗藥品器材 ---------------------------------------16
3-3 實驗步驟 -------------------------------------------17
3-3-1 配製金屬硝酸鹽母溶液並分析其濃度 -------------17
3-3-2 材料合成 -------------------------------------17
3-3-3 氧化物粉末組成及結構分析 ---------------------19
3-3-4 試驗電池組裝 ---------------------------------23
3-3-5 電池性能測試 ---------------------------------25
第四章 結果與討論 ----------------------------------------27
4-1 LiMn2O4的合成與結構性質 ----------------------------27
4-1-1 熱處理溫度對所合成LiMn2O4結構之影響 ----------27
4-1-2 熱處理時間對所合成LiMn2O4結構之影響 ----------28
4-1-3 熱處理氣氛對所合成LiMn2O4結構之影響 ----------30
4-2 不同Li/Mn比對LixMn2O4結構之影響 -------------------31
4-3 部份錳被鈷取代對LiMnyCo2-yO4結晶構造的影響 ---------32
4-4 循環伏安分析 --------------------------------------34
4-5定電流充放電性能測試 ------------------------------36
第五章 結論 ----------------------------------------------39
參考文獻 -------------------------------------------------42
附錄I ----------------------------------------------------49
附錄II ---------------------------------------------------55

參考文獻
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