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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳盈助
研究生(外文):Ying-Chu Chen
論文名稱:電解液配方對鋰離子電池性能之研究
論文名稱(外文):Influencesof Electrolyte Formula on the Performance of Lithium Ion Batteries
指導教授:溫添進
指導教授(外文):Ten-Chin Wen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:化學工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:電解液鋰金屬鋰電池
外文關鍵詞:lithium metalelectrolytelithium ion battery
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本研究係以ethylene carbonate與propylene carbonate以及diethylcarbonate 三種有機溶劑以實驗設計法配置不同比例的電解液組裝鈕釦型電池進行測試,將測試結果利用迴歸方程式並繪製成等高線圖,由迴歸結果顯示第一次充放電的最大不可逆電容量損失落在X2(EC:PC:DEC=1:2:2),而低溫下充放電的效率以及0.2C充放電的效率均落在X1(EC:DEC=3:2),此結果可以從電解液之特性上獲得合理之解釋。
更進一步,我們研究12-Crown-4和Butane Sultone兩種添加劑加入PC為主體的電解液中對於電池性能的影響,結果顯示兩種添加劑的加入均可減少第一次充放電的不可逆電容量,另外由CV圖結果顯示12-Crown-4的添加確實可以抑止電解液的分解,以及提高鋰離子在碳極上的嵌入以及反嵌入的可逆性。
In this research, ternary organic electrolyte consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and diethylcarbonate (DEC) were prepared using the methodology of mixture design. The performance of the mixed electrolytes were tested via sealing the electrolyte into a coin cell. The results were fitted by empirical regression equation and then plotted as the contour diagrams. The data show that the maximum coulombic efficiency and the rate capability were appeared at point X1(EC:DEC=3:2) . The results can be reasonably explained from the physical properties of these organic electrolyte.

Furthermore, we aslo studied the effect of the addition of 12-Crown-4 and Butane Sultone, respectively, for the performance of the lithium ion batteries. Results revealed that the addition of these two additives will reduce the irreversible capacitance of the first charge and discharge cycle. Cyclic voltammorgam shows 12-Crown-4 additive can prevent the decomposition of the electrolyte with the graphite and increase the reversible for intercalation and deintercalation of lithium ion.
中文摘要…………………………………………………………………...Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………...Ⅱ
誌謝………………………………………………………………………...Ⅲ
目錄………………………………………………………………………...Ⅳ
圖目錄……………………………………………………………………...Ⅵ
表目錄……………………………………………………………………...Ⅷ
第一章 緒論……………………………………………………………….01
1-1 二次電池系統…………………………………………………........01
1-2 鋰電池與電解質……………………………………………………05
1-3 研究動機與大綱………………………………………………........12
1-4-1研究動機…..…………………………………………………......12
1-4-2大綱………………………………………………………………12
第二章 電解液配方之研究………………………………………………..14
2-1 前言…………………………………………………………….........14
2-2 混和物實驗設計法…………………………………………….........16
2-2-1基本原理…………………………………………………............16
2-2-2典型多項式…………………………………………………........16
2-2-3典型多項式的參數估計……………………………………........21
2-2-4有限制的混和物實驗設計…………………………………........26
2-2-5三成分混和物實驗設計……………………………………........29
2-3 EIS理論……………………………………………………………..31
2-3-1等效電路…..……………………………………………………..34
2-3-2電化學系統模擬……………………………………………........37
2-3-3擬電感阻抗現象……………………………………………........39
2-3-4擴散現象……………………………………………………........43
2-3-5常見電路元件之物理電化學性質…………………………........47
2-4實驗………………………………………………………………….50
2-4-1藥品與裝置…………………………………………………........50
2-4-2電解液配製…………………………………………………........50
2-4-3電極製作……………………………………………………........50
2-4-4錢幣型電池之組裝……………………………………………....51
2-4-5充放電測試…………………………………………………........52
2-5 結果與討論………………………………………………………....54
2-5-1充放電曲線探討………………………………………………....54
2-5-2迴歸分析……………………………………………………........54
2-5-3特性分析………………………………………………………....63
2-6 結論……………………………………………………………....68
第三章 添加劑效應……………………………………………………...69
3-1前言………………………………………………………………...69
3-2實驗………………………………………………………………...70
3-2-1藥品………………………………………………………..........70
3-2-2添加劑之配製…………………………………………………..70
3-2-3循環伏安測試…………………………………………………..70
3-2-4電解液與碳極界面分析………………………………………..70
3-3 結果與討論…………………………………………………..........71
3-3-1 12-Crown-4添加劑的影響…………………………………….71
3-3-2 Butane sultone添加劑的影響………………………………….82
3-4 結論…………………………………………………………..........86
第四章 總結與未來工作建議…………………………………………...87
4-1 總結………………………………………………………………..87
4-2 未來工作建議……………………………………………………..87
參考文獻…………………………………………………………………...89
自述………………………………………………………………………...94
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