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鋰離子電池矽鎳複合負極材料合成與分析

為了解決dell xps 13價格的問題，作者林宏侑 這樣論述：

本論文之主要目的為開發以矽為主體的鋰離子二次電池負極材料，欲透過簡易製備方法得到具高極板密度之矽基負極材料。矽(Si)因擁有絕佳的理論電容量(~3600 mAh/g)、蘊藏量豐富、價格低廉與安全無毒性等特性而受到重視，矽是目前極可能取代石墨(372 mAh/g)成為新時代高容量鋰離子電池的負極材料。然而，由於矽在充放電過程中伴隨著劇烈的體積膨脹與收縮及本身低導電特性，以及固態電解液界質(SEI)的負面影響，導致極板結構的不穩定和電化學特性的不可逆，使得矽負極在鋰電池上的應用受到限制。首先，以克服極板結構的問題為考量，將矽源與氧化鎳混合後藉由高能球磨與還原燒結的簡易製程，成功地製備出矽鎳複合材

料。初步實驗證明不同粒徑大小的矽源(微米矽與奈米矽)會影響其製備後的矽鎳複合物型態與晶相，含有NiSi合金可減緩在充放電過程時所造成的體積變化，進而影響其電化學循環穩定性。其次，將奈米矽與氧化鎳(Si:NiO)依不同比例(1:2, 1:1, 2:1)混合經由高能球磨與還原燒結製程，得到各別的矽鎳複合物。結果發現，矽含量多雖提高了電容量，但會犧牲循環穩定性，在電容量與循環穩定性的權衡中，1:1具有較佳結果。經過50圈(0.1A/g)循環壽命測試後，其可逆電容量仍保有694 mAh/g。由於奈米矽的高成本，將矽源換成來自太陽能板的廢棄物，矽-碳化矽(Si-SiC)。相同地，將矽-碳化矽與氧化鎳(S

i-SiC:NiO)依適合比例(1.5:1)混合經由高能球磨與還原燒結製程，得到矽-碳化矽-鎳複合物。結果顯示，此矽-碳化矽-鎳複合物在50圈(0.1A/g)循環壽命測試後仍保有443 mAh/g的可逆電容量，優於純矽-碳化矽(