以交流阻抗探討鋰離子電池之老化行為

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題名:	以交流阻抗探討鋰離子電池之老化行為
作者:	林權澤杜景順
貢獻者:	化工與材料工程系
關鍵詞:	老化機構鋰離子電池交流阻抗分析等效電路
日期:	2012
上傳時間:	2013-07-23 16:04:44 (UTC+8)
出版者:	台中;國立勤益科技大學
摘要:	本論文研究商用18650圓柱型鋰離子電池之老化行為，首先建立應用來評估鋰離子電池之交流阻抗分析的等效電路模型，利用擬合交流阻抗圖譜，求出最佳等效電路並藉以了解電池老化原因。在實驗方面，以定電流充放電循環法進行鋰電池之老化，在適當電容量老化階段，利用交流阻抗法(Ac impedance)、循環伏安法(Cyclic voltammetry, CV)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、X-光繞射分析(XRD)，配合拉曼光譜分析(Raman spectoscopy)，分析鋰電池的老化行為，最後確立此商用18650鋰離子電池之老化交流阻抗分析等效電路模型及其老化機構。本論文中提出四種鋰電池等效電路模型，應用於鋰電池老化程序中交流阻抗分析圖譜之擬合。四種等效電路模型經分析後，確認模型IV最為合理，其模型如下: 當鋰電池以1C速率進行充放電循環1300次之後，電池的平均電容量衰退54.3%，根據交流阻抗分析、循環伏安分析、SEM、拉曼光譜、X光繞射分析與EDX分析，我們得知電池老化之主要原因有: (1) 電解液老化分解與鋰離子反應形成固態電解質膜(SEI)沉積在隔離膜與正、負電極表面，影響鋰離子的嵌入與嵌出，使電荷轉移阻抗與質傳阻抗增加，造成電池的電化學反應效率降低。 (2) 由於充放電過程，造成正極材料老化並產生部份溶解，使導電劑石墨碳粉脫落和正極活性物質LiNiO2, LiCoO2, LiMn2O4等溶出，使正極材料的電化學活性下降，造成阻抗增加，導致電池之電容量衰退。另外，負極之銅箔集電板在充放電循環過程，被氧化並溶解，最後沉積在正極材料上。 (3) 正極材料中的氧化活性物經過充放電循環後，其結晶型態改變與導電性變差，使電池的電容量衰退。
顯示於類別:	[化工與材料工程系(所)] 【化工與材料工程系】博碩士論文

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