臺灣博碩士論文加值系統

由於人造石墨擁有高倍率充放電之優異特性，但礙於其電容量較低，所以將人造石墨進行氧化及酸洗之表面改質。本研究以不同氧化及酸洗之水溶液，將人造石墨攪拌並靜置於溶液中兩天，來達到表面改質的目的，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。實驗以硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、高鐵酸鉀(K2FeO4)的氧化及鹽酸(HCl)、氫氟酸(HF) 的酸洗與王水(HNO3+3HCl) 的氧化酸洗之水溶液作為改質材料，其濃度分別為1 M、1 M、0.2 M、1 M、1 M、10 vol.%，來達到改質的目的。以X光繞射分析（XRD）分析改質後人造石墨粉體特性，由層間距d(002) 的增加與石墨化度降低，顯示石墨特性的改變；經由王水改質後之人造石墨，電性測試結果最為優異，擁有第一次放電電容量354 mAh/g，高於未改質之石墨328 mAh/g，第一次不可逆性由14.4%降低至13%，於0.2C充電5C放電仍有329 mAh/g之電容量，有效改善其高倍率的電容量。

摘要……………………………………………………………………………..i
Abstract……………………………………………………………………........ii
誌謝……………………………………………………………………………iii
目錄……………………………………………………………………………iv
表目錄………………………………………………………………………...vii
圖目錄………………………………………………………………………..viii
式目錄…………………………………………………………………………xi

第一章 緒論………………………………………………………………….1
1-1 前言………………………………………………………………1
1-2 研究目的與動機…………………………………………………1
1-3 研究方法…………………………………………………………2
第二章 文獻回顧…………………………………………………………….3
2-1　鋰離子電池………………………………………………………3
2-2 鋰離子電池的發展………………………………………………4
2-3 鋰離子電池的工作原理…………………………………………6
2-4 鋰離子電池的材料……………………………………………..10
2-4-1 正極材料………………………………………………...10
2-4-2 負極材料………………………………………………...14
2-4-3 碳材的構造……………………………………………...17
2-4-4 石墨化度計算…………………………………………...21
2-4-5 隔離膜材料……………………………………………...23
2-4-6 電解質材料……………………………………………...24
2-5 固態電解質界面……………………………………………......27
2-6 石墨材料改質方式……………………………………………..28
第三章 實驗方法與步驟……………………………………………...........34
3-1 實驗設備與分析儀器………………………………………….34
3-2 實驗材料……………………………………………..................36
3-2-1 實驗濃度…………………………………………….......36
3-2-2 石墨之表面改質………………………………………...37
3-3 鋰離子電池材料的塗佈與組裝………………………………..38
3-3-1 負極極片製作…………………………………………...38
3-3-2 電池組裝…………………………………………….......39
3-4 石墨檢測分析……………………………………………..........41
3-4-1 掃描式電子顯微鏡……………………………………..41
3-4-2 X光繞射分析儀………………………………………...41
3-4-3 比表面積分析儀………………………………………..42
3-4-4 雷射粒徑分析…………………………………………..42
3-4-5 充放電測試儀…………………………………………..42
第四章 結果與討論………………………………………………………...44
4-1 掃描式電子顯微鏡分析……………………………………….44
4-2 X光繞射分析…………………………………………………...52
4-3 比表面積分析…………………………………………………..58
4-4 雷射粒徑分析…………………………………………………..59
4-5 充放電測試分析………………………………………………..60

第五章 結論………………………………………………………………………………………75
參考文獻………………………………………………………………………………………………77

作者簡介…………………………………………………………………………………………………80

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