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利用電漿輔助化學沉積提升鋰離子電池中富鎳三元正極材料電化學性能之應用

為了解決xps 15筆記型電腦的問題，作者曾子芯 這樣論述：

鋰離子電池作為一種新型的綠色能源，且具有多方面的優點，被廣泛應用於手機和筆記型電腦等數碼電子產品，純電動及混合動力新能源汽車，以及能源儲能系統之中。正極材料是鋰離子電池的關鍵組成，其不僅作為電極材料參與電化學反應，同時還要充當鋰離子源。理想的正極材料首先要有較高的化學穩定性和熱穩定性以保證充放電的安全，同時要有良好的電化學性能，具備較大的電容量與工作電壓、優良的循環和倍率性能。本實驗以廠商提供的商用富鎳正極材料粉末LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)在經過混漿塗佈後，再利用電漿濺鍍的方式進行表面改質，其中我們選擇了氮化鈦以及氧化鈦作為改質材料，而在電漿處理上因應不同改質材料

的性質需選擇直流或射頻濺鍍。在電漿改質後，由於TiN良好的導電性與導熱性使其提升初始電容量至218.3 mAh/g，並且高溫下的循環穩定性在40圈以前依然維持在200 mAh/g，而後才漸漸有下降的趨勢，以及透過DSC可以看到放熱峰後移了53oC，安全性能也得到改善；TiO2因為是絕緣體，相對導電性沒有像TiN來的好，因此我們著重討論TiN改質。將TiN改質後的極片放在大氣環境下五天後，透過XPS可以明顯看出因TiN披覆而有效保護極片，使NCM811不與空氣中的CO2反應產生Li2CO3。將極片進行充放電50圈後，從SEM可以看出改質後的NCM顆粒被完整的保護，而原始的NCM811出現巨大的裂

痕，進而影響電化學表現。經由一系列改質後的極片之結構分析與電化學分析，認為電漿濺鍍能有效控制改質膜厚以及品質穩定性，並且在正極材料的安全性與循環穩定性皆有提升，值得注意的是電漿改質的方式是有望一次生產大量，因此是具有發展潛力的改質方式應用於正極材料。

高能量鋰離子電池於高電壓下 LiCoO2正極與電解質間人造界面的研究和性質檢測

為了解決xps 15筆記型電腦的問題，作者Endazenaw 這樣論述：

摘要由於使用化石燃料的環境和經濟問題，對太陽能電池、燃料電池、風力發電機和電池等清潔和可再生能源系統的需求正在增加。汽車是溫室氣體排放的主要來源之一，因為它們由化石燃料提供動力。因此，向電動交通系統轉移過程的排放控制是社會的目標。在這方面，可充電電池系統可以提供實現目標的可行途徑。在過去的幾十年裡，各種電池系統已經被開發和商業化。鋰離子電池（LIB）是最成功的可充電式電池之一，已廣泛應用於手機、平板電腦、筆記型電腦等可攜式電子設備，同時也在大力拓展其應用至電動汽車等新興領域和電網。隨著這些電池的應用越來越多，安全問題也越來越重要，因為在個人電子設備和電動汽車中已經報導了幾起 LIB 與火災相

關的事故。因此，對能夠提供優異的循環性能、大的可逆電容量且安全性高的正極材料的需求是相當強烈的。LiCoO2 一直是 LIB 的重要正極材料，因其具有良好的電化學特性，例如良好的容量保持率、良好的倍率性能和低於 4.2 V Li/Li+ 的高結構可逆性。然而，在充電電位的極限值（4.2 V）之下，LiCoO2 電極的可用電容量不超過 140 mAh g-1，這幾乎只是其理論電容量（274 mAh g-1）的一半。提高正極材料的截止電壓是提高電容量的有效途徑之一。然而在高電壓操作下，電極材料的降解行為導致其電化學性能衰退及熱不穩定性。高度脫鋰的 LiCoO2的降解主要是由於氧空位遷移和氧相關的相

互作用減弱所引起，從而導致表面點蝕和結構斷層的形成。本研究中利用3-氨基丙基三乙氧基矽烷 (APTES) 為偶合劑，接枝到 LiCoO2 表面形成交聯結構。通過aza-Michael加成反應，由巴比妥酸和雙酚 A 二縮水甘油醚二丙烯酸酯形成的寡聚物與交聯的 APTES 反應形成正極與電解質中間的人造界面 (ACEI)。具有 ACEI人造界面的高度脫鋰 LiCoO2 可以降低材料表面因氧的釋放所引起的降解現象。在高脫鋰和高溫操作中阻止了 O1 相的形成。本研究顯示ACEI 可以增強 Co-O 鍵強度，這對於防止氣體析出和 O1 相形成至關重要。此外，ACEI 可防止電解質與 LiCoO2 的高活

性表面直接接觸，從而防止形成厚且高阻抗的正極與電解質的中間相。本研究的結果亦顯示，含有 ACEI 的高度脫鋰的 LiCoO2 在 60°C 下表現出優異的循環保持率和電容量，以及在完全脫鋰狀態下的低熱容量的釋放，亦即 ACEI 有效地保護和保持了高度脫鋰的 LiCoO2 的電化學性能，因此非常適用於高能量密度鋰離子電池之應用，例如電動汽車和電動工具。