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記錄編號	6264
狀態	NC094FJU00065017
助教查核
索書號
學校名稱	輔仁大學
系所名稱	化學系
舊系所名稱
學號	493336111
研究生(中)	陳宏明
研究生(英)	Chen hung ming
論文名稱(中)	具奈米結構鋰鈷鎳正極材料合成與電化學分析
論文名稱(英)	Synthetic and electrochemical studies of nano-structured LiNiCoO2
其他題名
指導教授(中)	劉茂煌
指導教授(英)	Liu mao huang
校內全文開放日期	不公開
校外全文開放日期	不公開
全文不開放理由
電子全文送交國圖.	同意
國圖全文開放日期.	2008.08.01
檔案說明	電子全文
電子全文	01
學位類別	碩士
畢業學年度	94
出版年
語文別	中文
關鍵字(中)	奈米結構，陰極材料。
關鍵字(英)	Nano-structured, Cathode materials.
摘要(中)	本研究在於探討控制奈米結晶體之LiNi0.8Co0.2O2陰極材料的電化學性質，此奈米結構化材料的好處在於可提供鋰離子有較好的擴散途徑，在電化學上可以降低極化的行為，所以可以提高充放電特性。奈米結構的鋰鈷鎳材料為一次粒徑50~500 nm，而凝聚成二次粒徑1~10 μm的粉體，示意圖如下圖。奈米結構的合成控制可分為四個部份: (1)製備不同微結構的Ni0.8Co0.2(OH)2之前驅物(2)與不同的鋰之化合物混合(3)控制不同燒結溫度(4)控制不同燒結時間。在控制燒結時間的條件下，本實驗將固定先以750℃做為燒結溫度，藉由8小時、12小時及16小時之不同時間所燒結的材料，具有不同的奈米結構，先初步比較這三個燒結時間對材料的製備之優劣性做初步的比較，可由物理性質測試(ture-density , Tap-density , XRD , SEM , pH等)，得到材料特性的差異，再經由組裝鈕釦型電池測試後，可獲得充放電特性的結果，其中以12小時燒結時間得到的充放電行為最好，而以交流阻抗分析材料充放電的電化學特性，也以12小時燒結時間得到的材料具有最好的電傳與質傳能力，可驗證材料具有好的奈米結構，能提供好的電化學行為。隨後我們固定燒結時間為12小時，再藉由控制720、750及780℃的燒結溫度所作材料電性比較，其中以720℃所燒結的材料，擁有最高大電流放電容量；750℃所燒結的材料，擁有最好的循環壽命。進一步我們設定以750℃下燒結12小時為條件，比較Ni0.8Co0.2(OH)2先驅物混合氫氧化鋰與碳酸鋰所製備出來的材料特性，其中以混合氫氧化鋰所燒結出來的材料具有較好的大電流放電能力與循環壽命。最後我們比較在pH=10.00、10.50及11.00的緩衝溶液下所製備出來的Ni0.8Co0.2(OH)2先驅物和氫氧化鋰混合，固定以750℃下燒結12小時作探討，其中以pH=10.00的Ni0.8Co0.2(OH)2先驅物所合成的材料具有較高的大電流放電電容量；以pH=10.50的先驅物所合成的材料具有較好的循環壽命；以pH=11.00的先驅物所合成的材料具有較低的不可逆電容量。
摘要(英)	Recently, many researchers are interested in nano-structured cathode materials for lithium ion battery, because the nano-structured cathode materials have the better electrochemical performances, especially related to the capacity at high-rate discharge. The nano-structured effects of material can decrease the polarizations in electrochemistry, but it is not clear of the electron-transfer and mass-transfer mechanisms. In this study, we synthesized the nano-structured LiNiCoO2 and investigated the nano-structured effects in the electrochemistry. The nano-structured LiNi0.8Co0.2O2 were prepared by mixing various nano-structured Ni0.8Co0.2(OH)2 with LiOH．H2O or Li2CO3 then calcined at 720~780 ℃ for 8 ~16 hr. The nano-structured LiNi0.8Co0.2O2 is a 1 ~ 10 μm secondary particle consisted of many 50 ~500 nm primary particles which can aggregate to a porous or dense structure. We had analyzed the chemical and physical properties (XRD/SEM/TEM/density/pH/particle size) of the nano-structured LiNi0.8Co0.2O2 and achieved the electrochemical experiments for these materials. At the same times, the impedance-analysis of nano-structured LiNi0.8Co0.2O2 had been studied and the charge-transfer resistances (Rct) and diffusibilities (DLi+) of lithium ion in layer structure had been calculated. For the nano-structured effects of the materials, a LiNi0.8Co0.2O2 with little primary particles which closely contact each others to decrease the grain boundaries can have the better cycle-life for charge-discharge, because the charge-transfer resistance (Rct) of this material is small and varies slowly for cycling. On the other hand, a LiNi0.8Co0.2O2 with the small primary particles and porous structure can have the high capacities at high-rate discharge, because this material has the good diffusion- path of lithium ion.
論文目次	中文摘要……………………………………………………………I 英文摘要……………………………………………………………III 圖目錄………………………………………………………………VII 表目錄………………………………………………………………XIV 第一章緒論………………………………………………………1 　1.1研究計劃之背景………………………………………………1 1.2研究動機與目的………………………………………………2 1.3 鋰鎳鈷氧化物文獻回顧………………………………………6 1.3.1 材料合成法……………………………………………………6 1.3.2 鋰鎳鈷氧化物結構及其相關性質………………………………25 1.3.3 材料的顆粒大小與電容量的關係……………………………26 1.3.4 燒結溫度對材料電容量的影響………………………………31 1.3.5 燒結時間對材料的影響………………………………………33 第二章儀器設備和實驗方法………………………………38 2.1實驗方法……………………………………………………38 2.2儀器設備及實驗藥品…………………………………………39 2.3陰極材料合成…………………………………………………41 2.3.1 合成球狀粉末之Ni0.8Co0.2(OH)2………………………………41 2.3.2氫氧化鋰粉碎前處理…………………………………………43 2.3.3 氫氧化鋰與Ni0.8Co0.2(OH)2反應物混合…………………………45 2.3.4燒結材料……………………………………………………47 2.3.5物理性質測量目的……………………………………………48 2.3.6陰極極片製備…………………………………………………51 2.3.7 鈕釦型電池組裝………………………………………………53 2.4 電化學分析測試………………………………………………55 2.4.1 循環伏安法…………………………………………………55 2.4.2 鈕釦型電池充放電測試分析…………………………………55 2.4.3 交?阻抗電化學特性測試……………………………………55 2.4.4 陰極材料模擬阻抗…………………………………………55 第三章實驗結果…………………………………………………57 3.1比較合成Ni0.8Co0.2(OH)2的物性……………………………57 3.2熱重量分析……………………………………………………59 3.3 比較不同時間燒結的LiNi0.8Co0.2O2陰極材料的物理性質65 3.4 不同時間燒結的陰極材料之電化學特性……………………73 3.4.1 循環伏安法…………………………………………………74 3.4.2 充放電特性…………………………………………………79 3.4.3 交流電阻抗分析……………………………………………83 3.4.4 不同時間燒結的材料失效分析………………………………88 3.5 不同溫度燒結的陰極材料之電化學特性……………………88 3.5.1 充放電特性…………………………………………………88 3.5.2 交流電阻抗分析……………………………………………93 3.6 不同鋰鹽燒結的陰極材料之電化學特性……………………95 3.6.1 充放電特性…………………………………………………95 3.6.2 交流電阻抗分析……………………………………………98 3.7 不同的先導物合成燒結陰極材料之電化學特性……………101 3.7.1充放電特性…………………………………………………101 3.7.2交流電阻抗分析……………………………………………104 第四章結論………………………………………………………105 第五章參考文獻………………………………………………107
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論文頁數	108
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