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研究生:洪雅純
研究生(外文):Hung, Ya-Chuen
論文名稱:人造石墨負極材料表面改質對鋰離子電池之電性影響
論文名稱(外文):Electrical Effect of Surface Modification on Artificial Graphite Anode Materials as Lithium Ion Battery
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:80
中文關鍵詞:鋰離子電池人造石墨負極材料表面改質
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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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