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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王博生
論文名稱:聚丙烯腈系/奈米複合高分子電解質之合成、物性與其在聚苯胺/鋰二次電池應用之研究
指導教授:陳壽安
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學工程學系
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
中文關鍵詞:高分子電解質奈米材料聚苯胺二次電池鋰離子電池
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本實驗室開發出之PVdF/PAN交聯複合電解質膜在室溫下之離子導電度達2×10-3 S/cm,並具有穩定的熱、化學、電化學穩定性。但製作成厚度薄的電解質膜其機械強度較差,不適用於組裝電極面積較大的卡片型電池。
添加奈米級SiO2、Al2O3 和PVdF/PAN共混製備得複合材料電解質膜,以塗佈法可以製得面積大、厚度薄(50μm)的,結構組成非常均勻,具有高的離子導電度,強度好並具備一定的柔軟性能,滿足卡片型電池極片捲繞製程的要求。
根據實驗結果發現,含有10wt% SiO2的奈米複合電解質膜,有良好的離子導電度(1.89×10-3 S/cm),對於與鋰金屬界面的鈍化層成長也較未添加前之電解質膜有更佳的抑制效果。製成厚度約50μm的電解質膜,擁有足夠的機械強度與正負極極片捲繞成大面積之卡片型電池。
使用上述之複合電解質膜與聚苯胺、鋰金屬組成鈕扣型電池之充放電測試結果發現,與使用PP膜當成隔離膜之電池比較,有較為穩定之充放電效率。在同樣的測試條件下聚苯胺/鋰二次電池使用LiPF6為鹽類可得到最穩定的充放電效能。此一複合電解質膜亦可作為一般鋰離子二次電池之隔離膜使用。

第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 本文目的 4
第二章 文獻回顧 6
2-1 鋰二次電池之發展過程 6
2-2 聚苯胺有機二次電池 9
2-3 高分子電解質簡介 13
2-3-1 高分子電解質的發展過程 15
2-3-2 高分子電解質的傳導機構 20
2-3-3 高分子電解質的電化學穩定性 28
2-3-4 高分子電解質的界面性質 31
第三章 研究方法 38
3-1 儀器 38
3-2 藥品 39
3-3 高分子電解質與正極膜之製備方法 40
3-3-1 PVdF/PAN交聯複合膜之製備 40
3-3-2 添加奈米材料之PVdF/PAN交聯複合膜之製備 40
3-3-3 聚苯胺(Polyaniline, PAn)正極膜之製備方法 41
3-4 交流阻抗分析法原理與應用 42
3-4-1 交流阻抗分析法之原理 42
3-4-2 交流阻抗分析法之應用 45
3-4-3 交流阻抗圖譜的分析與等效電路的建立 45
3-5 高分子電解質導電度之量測 50
3-6 電化學穩定度之量測 52
3-7 電池的組裝與電化學性質的量測 54
3-7-1 鈕釦型電池 (Coin cell 2032) 之組裝 54
3-7-2 卡片電池設計及組裝 55
3-7-3 導電度之量測 57
3-7-4 界面性質之量測 57
3-7-5 電化學穩定視窗之量測 58
第四章 PVdF/PAN複合電解質膜之物性與電化學特性 59
4-1 複合電解質膜之物性與材料表面型態分析 59
4-1-1 TGA(熱重量差分析儀)分析 59
4-1-2 複合電解質膜之材料表面型態 61
4-2 複合電解質膜之電化學特性分析 65
4-2-1 複合電解質膜之離子導電度量測 65
4-2-2 奈米複合電解質對於鋰金屬鈍化層形成之抑制作用 71
4-2-3 奈米複合電解質的電化學穩定性量測 78
第五章 PVdF/PAN奈米複合電解質膜在聚苯胺/鋰二次電池之應用 80
5-1複合電解質膜作為聚苯胺/鋰二次電池之隔離膜 80
5-2 使用不同鋰塩的複合電解質膜對於聚苯胺電池充放電效能之影響 82
5-3複合電解質膜作為鋰離子二次電池之隔離膜 83
第六章 結論 84
第七章 參考文獻 85

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