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研究生:黃家維
研究生(外文):Wong, Ka-Wai
論文名稱:煤焦瀝青披覆天然石墨之鋰離子電池負極材料電化學影響研究
論文名稱(外文):Coal Tar Pitch Coated Natural Graphite as Anode Materials of Lithium Ion Batteries for Electrochemical Effect.
指導教授:吳玉祥
指導教授(外文):Wu, Yu-Shiang
口試委員:張文固
口試委員(外文):Chang, Wen-Ku
口試日期:2011-06-11
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:機電光工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:天然石墨煤焦瀝青鋰離子電池負極材料
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本研究使用表面改質的方式,將不同比例之煤焦瀝青(Coal tar pitch),披覆於天然石墨表面,形成一層非晶質碳材。天然石墨表面披覆煤焦瀝青,使BET變小,減少SEI膜的形成,進而降低第一次不可逆性,並增進循環性能,達到改善天然石墨電化學性能的目的。實驗中以X射線繞射儀(XRD, X-Ray Diffractometer)和掃描式電子顯微鏡(SEM, Scanning Electron Microscope)分析碳披覆石墨的結晶構造與表面型態,以BET 法檢測粉末之比表面積,並利用真密度計測量密度,使用循環充放電測試儀探討電池之電化學特性,且以其結果探討披覆碳材料之不同對電化學特性之影響。於披覆不同添加量之煤焦瀝青中,其電性結果顯示天然石墨披覆15 wt.%之煤焦瀝青,第一次放電電容量為350 mAh/g,第一次不可逆性從原始之12.7%降低至6.9%,充放電循環於50次後,仍有優異的344 mAh/g之放電電容量。因此天然石墨披覆15 wt.%的煤焦瀝青,能有效改善天然石墨之第一次不可逆性及循環穩定性,擁有最佳電化學性能。
摘要……………………………………………………………………………..i
Abstract…………………………………………………………………………ii
誌謝………………………………………………………………………..…..iii
目錄………………………………………………………………………..…..iv
表目錄…………………………………………………………………...…..vi
圖目錄………………………………………………………………………vii

第一章 緒論………………………………………………………………….1
1-1 前言………………………………………………………………1
1-2 研究目的………………..………………………………………4
第二章 文獻回顧…………………………………………………………….5
2-1 鋰離子電池發展…………………………………………………5
2-2 鋰離子電池種類與基本構造…………………………………11
2-3 鋰離子電池充放電原理…..…………….……………..........13
2-3-1 鋰離子電池原理………………………………...…13
2-3-2 鋰離子電池固態電解質………..…………………...16
2-4 鋰離子二次電池的電極材料………………………………..18
2-4-1 正極材料………………………….………….…18
2-4-2 負極材料…………………………………..……22
2-5 碳系列負極材料…………………………………………..……24
2-5-1 傳統碳材…….…………………….…………27
2-5-2 高容量碳材……….……………………………31
2-5-3 電解液材料………………………………..…36
2- 5- 4 隔離膜……………….………………….…...………37
2-6 石墨材料改質的方式……….………………………..………38
第三章 實驗方法與步驟…………………………………………………...43
3-1 實驗設備…………………………………………………...…...43
3-2 分析儀器………………………………………………………44
3-3 實驗材料………………………………………………………..45
3-3-1 材料來源………………………………………………...45
3-3-2 碳披覆之石墨樣品的配製……………………………...45
3-4 鋰離子電池電極材料之塗佈與電池組裝……………………..48
3-4-1 負極極片製作…………………………………………...48
3-4-2 電池組裝………………………………………………...50
3-4-3 充放電測試……………………………………………...52
3-5 碳披覆石墨鑑定分析…………………………………………..53
3-5-1 掃描式電子顯微鏡 (SEM) …………………………….53
3-5-2 X光繞射分析儀(XRD)………………………………53
3-5-3 比表面積分析儀(BET)…………………………………53
3-5-4 雷射粒徑分析 (Laser particle size)…………………54

第四章 結果與討論…………………………………………………………………56
4-1 掃描式電子顯微鏡(SEM)分析…………………………………56
4-2 X-ray繞射分析 (XRD)分析……………………………………60
4-3 比表面積分析 (BET)………………………………67
4-4 雷射粒徑分析 (Laser particle size…………………………68
4-5 充放電循環測試………………………………………………69

第五章 結論……………………………………………………………………78

參考文獻…………………………………………………………………………79

作者簡介…………………………………………………………………………82


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