鋰電池分析-充放電與循環(huán)伏安

1、1鋰電池分析鋰電池分析充放電與循環(huán)伏安充放電與循環(huán)伏安微電能實驗室一.實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模航陙砀鞣N電子機器之小型、輕量化及手提化之進展，從經(jīng)濟性，環(huán)保性及便利性上著眼，一次電池用完即丟的缺點將被取代，也促進了高性能二次電池之研發(fā)。故本課程將針對鋰離子二次電池作簡單介紹，使同學(xué)們了解鋰離子二次電池工作原理，並且透過本實驗實際操作，使同學(xué)們對於放電曲線圖、循環(huán)伏安測試圖形有進一步的認知。二.實驗原理：實驗原理：鋰電池（LithiumBat

2、tery）的構(gòu)想最早出現(xiàn)於1947年，由法國工程師Hajek所提出，第一代的鋰電池採用鋰金屬作為負極，並以LiCoO2作為正（陰）極材料，雖然鋰金屬提供了重量輕及高操作電壓之優(yōu)點，但是因為高成本及電池反覆充放過程中，鋰離子會在鋰金屬表面反覆地進行電沉積（Electrodeposition）與電溶解（Electrodissolution），形成樹枝狀結(jié)晶物（DendriticStructure）與充放電反應(yīng)之「呆鋰」（DeadLi）的現(xiàn)象

3、。當樹枝狀結(jié)晶物累積至一定程度後，有可能會刺穿隔離膜，穿越過電解質(zhì)液，並與正極相接觸，進而造成電池內(nèi)部短路，放出大量的反應(yīng)熱，導(dǎo)致電池失效甚至引起爆炸。由於使用鋰金屬作為負極會有電池性能欠佳、使用安全上的疑慮及成本過高的考量，因此許多取代鋰金屬的方案在1980、1990陸續(xù)被提出，在1980年，Arm[12]提出“搖椅式電池”（RockingChairBatteryRCB）的概念，並採用嵌入式非金屬化合物負極材料（如碳材）來取代鋰金屬，

4、得以大幅提昇鋰電池之操作安全性。由於石墨態(tài)碳材具有層狀架構(gòu)，因此負極表面發(fā)生的反應(yīng)不再是單純的鋰金屬氧化還原反應(yīng)，而是鋰離子的嵌入（Intercalation）及嵌出（Deintercalation）的機制。圖2.2為此種鋰離子電池之充放電原理。當電池進3時，電容量仍在原容量80％以上）。鋰離子電池充飽時，在無負載時電壓為4.1～4.2V，電位若是低於3.6V左右會產(chǎn)生電壓陡降，一般手機會以沒電來表示，事實上是電壓不足不能再工作了。好的

5、座充是依照鋰電池特性而設(shè)計的。第一段充電是定電流充電，等到快充飽時再以定電壓﹝4.1～4.2V﹞充電的方式讓電池達到最佳狀態(tài)。循環(huán)伏安法循環(huán)伏安法(CyclicVoltammetryCV)：乃是以控制電極電位，以三角形電波之電位輸入待測物中，待電位線性增加至某一設(shè)定值後，再反向操作至原電位，電位改變期間若有氧化或還原反應(yīng)發(fā)生，則會有電流產(chǎn)生，而可得一電流對電位之關(guān)係。循環(huán)伏安法的分析應(yīng)用於電池研究，主要可利用在不同操作條件下（如循環(huán)次數(shù)