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研究生:蕭震宇
研究生(外文):Hsiao, Chen-Yu
論文名稱:軟硬碳披覆天然石墨之鋰離子電池負極材料研究
論文名稱(外文):Natural Graphite Coated with Soft and Hard Carbon as Lithium-ion Battery Anode Materials
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:79
中文關鍵詞:天然石墨軟硬碳披覆表面改質鋰離子電池
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本研究是以表面改質之碳披覆方式,於天然石墨表面披覆一層非晶質
碳膜,來穩定石墨的層間結構,改善鋰離子電池負極材料表面結構與電化
學特性,並降低充放電中第一次不可逆性與電容量衰退。實驗以軟碳(煤
焦瀝青)與硬碳(酚醛樹脂)作為碳披覆材料,其含量為15wt.%,並將軟碳/
硬碳比分別取為10:90、30:70、50:50、70:30、90:10 之比例,丙酮作為溶
劑形成混合液,再將石墨與混合液以磁石攪拌機均勻攪拌,於70℃加熱
去除丙酮,加入去離子水以磁石攪拌機均勻攪拌,於100℃中加熱使去離
子水去除,加熱至150℃能使瀝青與樹脂硬化,最後將表面披覆碳材之石
墨置於氧化鋁坩堝,並放入管型爐中通入氮氣,以10°C/min 升溫至1100°C
持溫3 小時熱處理而形成非晶質碳膜。以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察
表面形態;以X 光繞射(XRD)分析石墨特性;以比表面積(BET)分析
包覆的均勻性。結果顯示煤焦瀝青含量越多比表面積越小,而酚醛樹脂含
量越多比表面積越大,酚醛樹脂披覆在石墨表面上會形成微小的孔洞,造
成較大的比表面積。改質前後的表面型態由粗糙變為較平滑,披覆碳材會
造成層間距離d(002) 的增加與石墨化度降低,以及菱面晶比例增加,而改
變石墨的表面結晶特性,以不同比例軟碳(煤焦瀝青)與硬碳(酚醛樹脂)
90:10 披覆改質後,確實能有效改善石墨表面結構的問題,進而改善其不
可逆性及提高循環穩定性。
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 研究背景…………………………………………………………1
1-2 研究動機與目的…………………………………………………2
1-3 研究方法…………………………………………………………3
第二章文獻回顧…………………………………………………………….4
2-1 鋰離子電池簡介…………………………………………………4
2-2 鋰離子電池工作原理……………………………………………7
2-3 鋰離子二次電池的電極材料響…………………………..........11
2-3-1 負極材料種類………………………………………...…11
2-3-2 碳系列負極材料………………………………………...18
2-3-3 碳材的構造……………………………………………...22
2-3-4 固態電解質介面(SEI)膜………………………………..27
2-3-5 石墨化度計算…………………………………………...29
2-3-6 電解液材料……………………………………………...30
2-3-7 隔離膜…………………………………………………...32
2-4 石墨材料碳披覆表面改質………………..………………..…33
目錄
v
第三章實驗方法與步驟…………………………………………………...41
3-1 實驗設備與分析儀器……………………………………...…...41
3-2 實驗材料………………………………………………………..42
3-2-1 材料來源………………………………………………...42
3-2-2 碳披覆之石墨樣品的配製……………………………...42
3-3 鋰離子電池電極材料之塗佈與電池組裝……………………..45
3-3-1 負極極片製作…………………………………………...45
3-3-2 電池組裝………………………………………………...46
3-3-3 充放電測試……………………………………………...48
3-4 碳披覆石墨鑑定分析…………………………………………..49
3-4-1 掃描式電子顯微鏡 (SEM) …………………………….49
3-4-2 X 光繞射分析儀 (XRD)………………………………49
3-4-3 比表面積分析儀 (BET)………………………………. 50
3-4-4 熱重分析儀 (TGA)……………………………………50
第四章結果與討論………………………………………………………...51
4-1 掃描式電子顯微鏡(SEM)分析…………………….…………..51
4-2 X-ray 繞射分析 (XRD)分析………………………….……….58
4-3 比表面積(BET)分析………………………………….………..64
4-4 熱重 (TGA)分析……………………………….………….65
4-5 充放電循環測試…………………………………….………….66
第五章結論………………………………………………………….……..74
參考文獻……………………………………………………………….……..76
作者簡介……………………………………………………………………………79
[1] 曾柏尹, 「二次電池之電學特性與應用」,工業材料,197期 (2003) 118.
[2]吳尚恩,「以檸檬酸法製備鋰離子電池陰極材料 LiMn2O4 之合成機構」,國立成功大學材料科學及工程學系碩士論文 (2002).
[3]J. R. Owen, Chemical Society Reviews 26 (1997) 259.
[4] 林育潤、陳金銘,「奈米複合材料技術在鋰離子電池負極材料之應用」,工業材料,215期(2004)87.
[5] 黃裕豪,「高容量含錫氧化物在鋰電池電極材料之應用」,工業材料,180期(2001)116.
[6] A. M. Wilson, B. M. Way, J. R. Dahn, Journal of Applied Physics 77 (1995) 2363.
[7]W. J. Weydanz, M. Wohlfahrt-Mehrens, R. A. Huggins, Journal of Power Sources 81-82 (1999) 237.
[8]H. Li, X. J. Huang, L. Q. Chen, Z. G. Wu, Y. Liang, Electrochemical and Solid-State Letters 2 (1999) 547.
[9]D. Larcher, C. Mudalige, A. E. George, V. Porter, M. Gharghouri, J. R. Dahn, Solid State Ionics 122 (1999) 71.
[10]Y. N. Jo, Y. Kim, J. S. Kim, J. H. Song, K. J. Kim, C. Y. Kwag, D. J. Lee, C. W. Park, Y. J. Kim, Journal of Power Sources 195 (2010) 6031.
[11]I. A. Courtney, J. R. Dahn, Journal of Electrochemical Society 144 (1997) 2025.
[12]J. O. Besenhard, J. Yang, M. Winter, Journal of Power Sources 68 (1997) 87.
[13]J. Yang, M. Watchler, M. Winter, J. O. Besenhard, Electrochemical and Solid-State Letters 2 (1999) 161.
[14]R. Wiesendanger, D. Anselmetti, V. Geiser, H. R. Hidber, H. J. Güntherodt, Synthetic Metals 34 (1989) 175.
[15]姚慶意,陳金銘,「鋰離子二次電池負極材料介紹」,工業材料,110期(1996)57.
[16]楊模樺「鋰電池材料技術發展」,工業材料,237期 (2006) 135.
[17]李源弘編譯,雷永泉主編,「新能源材料」,新文京開發出版公司 (2004).
[18] K. Kinoshita, K. Zaghib, Journal of Power Sources 110 (2002) 416.
[19]蕭金柱,「硼與碳在鑄鐵中的冶金效應」,國立台灣大學材料科學與工程學研究所碩士論文 (2000).
[20]E. Rosalind, Franklin, Acta Crystallographica 4 (1951) 253.
[21]G. E. Bacon, Acta Crystallographica 4 (1953) 558.
[22]Mering and Maire, Les Carbons 1 (1965) 129.
[23]J. Biscoe, B. E. Warren, Journal of Applied Physics 25 (1954) 1503.
[24]J. C .Hunter, Journal of Solid State Chemistry 142 (1981) 39.
[25]陳翁釧、謝登存,「鋰離子電池隔離膜(Separator)材料應用介紹」,工業材料,215期(2004)100.
[26] 謝登存,「鋰離子電池負極鈍化膜之探討」,工業材料,223期(2005)94.
[27]W. Qiu, G. Zhang, S. Lu, Q. Liu, Solid State Ionics 121 (1999) 73.
[28] T. Tsumura, A. Katanosaka, I. Souma, T. Ono, Y. Aihara, J. Kuratomi, M. Inagaki, Solid State Ionics 135 (2000) 209.
[29]H. Y. Lee, J. K. Baek, S. W. Jang, S. M. Lee, S. T. Hong, K. Y. Lee, M. H. Kim, Journal of Power Sources 101 (2001) 206.
[30]K. Guo, Q. M. Pan, S. B. Fang, Journal of Power Sources 111 (2002) 350.
[31]W. Guoping, B.Zhang, M. Yue, X. Xu, M. Qu, Z. Yu, Solid State Ionics 176 (2005) 905.
[32] H. Zhao, J. Ren, X. He, J. Li, C. Jiang, C. Wan, Electrochimica Acta 52 (2007) 6006.
[33]L. Zou, F. Kang, X. Li, Y. P. Zheng, W. Shen, J. Zhang, Journal of Physics and Chemistry of Solids 69 (2008) 1265.
[34]N. Ohta, K. Nagaoka, K. Hoshi, S. Bitoh, M. Inagaki, Journal of Power Sources 194 (2009) 985.
[35]J. Li, K. Naga, Y. Ohzawa, T. Nakajima, A. I. Shames, A. M. Panich, Journal of Fluorine Chemistry 126 (2005) 265.
[36]T. Nakajima, V. Gupta, Y. Ohzawa, M. Koh, R. Niwas, A. Tressaud, E. Durand, Journal of Power Sources 104 (2002) 108.
[37] M. Lu, Y. Tian, Y. Yang, Electrochimica Acta 54 (2009) 6792.
[38]H. Buqa, P. Golob, M. Winter, J. O. Besenhard, Journal of Power Sources 97-98 (2001) 122.
[39] S. M. Jang, J. Miyawaki, M. Tsuji, I. Mochida, S. H. Yoon, F. Y. Kang, New Carbon Materials 25 (2010) 89.
[40] H. Fujimoto, K.Tokumitsu, A. Mabuchi, N. Chinnasamy, T. Kasuh, Journal of Power Sources 195 (2010) 7452.
[41] 謝宗坤,「低溫固化樹脂改質石墨作為鋰電池負極材料研究」,中華科
技大學機電光研究所碩士論文 (2010)

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