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新能源材料與器件

為了解決超級電容 鋰電 池的問題，作者王新東,王萌 這樣論述：

　　本書全面系統闡述了新能源材料與器件，包括能源物理化學、能源存儲與轉化原理、關鍵材料與器件、發展概況和應用前景。在風能、太陽能發電、二次電池、超級電容器、燃料電池和金屬-空氣電池等材料製備與器件技術的基礎上，還針對目前電動汽車和規模儲能應用，介紹了固態鋰電池、質子交換膜純水電解、氫能等前沿材料與器件。本書內容豐富，資料和理論新穎，結構嚴謹。書中有大量習題和思考題，並附有最新文獻，便於深入學習。 　　本書是大學「新能源材料與器件」專業教材，兼顧大學材料、能源、冶金、化學、化工專業高年級及研究生教材；同時也是從事新能源、太陽能電池、鋰電池、燃料電池、電動汽車、規模儲能等領域

研究與應用人員的必備基礎參考書。  

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鎳資源物質流布分析與高值化循環利用之研究

為了解決超級電容 鋰電 池的問題，作者陳薏慈 這樣論述：

鎳具抗腐蝕、抗氧化及催化性，廣泛應用於電鍍及合金，然由於全球為達成淨零排放及碳中和目標，各國開始致力於發展電動車，使電動車電池中鎳需求大增。我國缺乏天然鎳礦，故大多向國外進口，而為確保產業所需鎳關鍵物料得以穩定供應，本研究針對鎳資源進行物質流布分析，並探討其循環現況及進行產業鏈與循環高值化分析，以掌握我國鎳之實際流動情形，並作為我國鎳資源循環發展之參考依據。 本研究採用文獻分析與特定物質流布分析法，並透過蒐集政府及產業資訊，針對本研究之含鎳產品包括鎳氫電池、鋰電池、印刷電路板及多層陶瓷電容器，調查我國2020年鎳物質之流向及流量。根據本研究結果顯示，本研究所界定之鎳物質於2020年總進

口量為18,485,272公斤；總出口量為90,734,597公斤；總製造量為46,265,836公斤；總銷售量為46,347,877公斤；總廢棄量為52,601,056公斤，而若可將全數含鎳廢棄物循環再利用，推估出高值化潛勢約為7億7千萬元，然於鎳需求大幅增加且供應不穩定之趨勢下，應加速鎳資源高值化循環利用發展，以確保鎳資源於未來供應無虞。

稀土納米材料

為了解決超級電容 鋰電 池的問題，作者張洪傑等 這樣論述：

本書依據作者研究團隊以及國內外稀土納米材料的研究進展，從稀土元素的特點和性質出發，系統介紹了稀土有機-無機雜化發光納米材料、白光LED稀土發光材料、稀土上轉換發光納米材料、場發射顯示器用稀土發光材料、稀土單分子磁性材料、稀土巨磁電阻材料、稀土陶瓷材料、稀土催化材料以及稀土電化學能源材料，內容涵蓋稀土納米材料在光、電、磁、催化等領域的應用。 本書可供從事稀土納米材料及其相關領域的研究人員及高等院校相關專業師生參考使用。

用於高性能超級電容器和無負極鋰金屬電池的碳基和聚合物基複合電解質

為了解決超級電容 鋰電 池的問題，作者Haylay Ghidey Redda 這樣論述：

尋找具有高容量、循環壽命、效率和能量密度等特性的新型材料，是超級電容器和鋰金屬電池等綠色儲能裝置的首要任務。然而，安全挑戰、比容量和自體放電低、循環壽命差等因素限制了其應用。為了克服這些挑戰，我們設計的系統結合垂直排列的碳奈米管 (Vertical-Aligned Carbon Nanotubes, VACNT)、塗佈在於VACNT 的氧化鈦、活性材料的活性炭、凝膠聚合物電解質的隔膜以及用於綠色儲能裝置的電解質。透過此研究，因其易於擴大規模、低成本、提升安全性的特性，將允許新的超級電容器和電池設計，進入電動汽車、電子產品、通信設備等眾多潛在市場。於首項研究中，作為雙電層電容器 (Electr

ic Double-Layer Capacitor, EDLC) 的電極，碳奈米管 (VACNTs) 透過熱化學氣相沉積 (Thermal Chemical Vapor Deposition, CVD) 技術，在 750 ℃ 下成功地垂直排列生長於不銹鋼板 (SUS) 基板上。此過程使用Al (20 nm) 為緩衝層、Fe (5 nm) 為催化劑層，以利VACNTs/SUS生長。為提高 EDLC 容量，我們在氬氣、氣氛中以 TiO2 為靶材，使用射頻磁控濺射技術 (Radio-Frequency Magnetron Sputtering, RFMS) 將 TiO2 奈米顆粒的金紅石相沉積到 V

ACNT 上，過程無需加熱基板。接續進行表徵研究，透過掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy, SEM)、能量色散光譜 (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS)、穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy, TEM)、拉曼光譜 (Raman Spectroscopy) 和 X 光繞射儀 (X-Ray Diffraction, XRD) 對所製備的 VACNTs/SUS 和 TiO2/VACNTs/SUS 進行研究。根據實驗結果，奈米碳管呈現隨機取向並且大致垂直於SUS襯底的表面。由拉

曼光譜結果顯示VACNTs表面上的 TiO2 晶體結構為金紅石狀 (rutile) 。於室溫下使用三電極配置系統在 0.1 M KOH 水性電解質溶液中通過循環伏安法 (Cyclic Voltammetry, CV) 和恆電流充放電，評估具有 VACNT 和 TiO2/VACANT 複合電極的 EDLC 的電化學性能。電極材料的電化學測量證實，在 0.01 V/s 的掃描速率下，與純 VANCTs/SUS (606) 相比，TiO2/VACNTs/SUS 表現出更高的比電容 (1289 F/g) 。用金紅石狀 TiO2 包覆 VACNT 使其更穩定，並有利於 VACNT 複合材料的side w

ells。VACNT/SUS上呈金紅石狀的TiO2 RFMS沉積擁有巨大表面積，很適合應用於 EDLC。在次項研究，我們聚焦在開發用於柔性固態超級電容器 (Flexible Solid-State Supercapacitor, FSSC) 的新型凝膠聚合物電解質。透過製備活性炭 (Activated Carbon, AC) 電極的柔性 GPE (Gel Polymer Electrolytes) 薄膜，由此提升 FSSC 的電化學穩定性。GPE薄膜含有1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfony)imide, poly (vin

ylidene fluoride-cohexafluoropropylene) (EMIM TFSI) with Li1.5Al0.33Sc0.17Ge1.5(PO4)3 (LASGP)作為FSSC的陶瓷填料應用。並使用掃描式電子顯微鏡 (SEM)、X 光繞射、傅立葉轉換紅外光譜 (Fourier-Transform Infrared, FTIR)、熱重力分析 (ThermoGravimetric Analysis, TGA) 和電化學測試，針對製備的 GPE 薄膜的表面形貌、微觀結構、熱穩定性和電化學性能進行表徵研究。由SEM 證實，隨著將 IL (Ionic Liquid) 添加到主體聚合

物溶液中，成功生成具光滑和均勻孔隙表面的均勻相。XRD圖譜表明PVDF-HFP共混物具有半結晶結構，其無定形性質隨著EMIM TFSI和LASGP陶瓷填料的增加而提升。因此GPE 薄膜因其高離子電導率 (7.8 X 10-2 S/cm)、高達 346 ℃ 的優異熱穩定性和高達 8.5 V 的電化學穩定性而被用作電解質和隔膜 ( -3.7 V 至 4.7 V) 在室溫下。令人感到興趣的是，採用 LASGP 陶瓷填料的 FSSC 電池具有較高的比電容(131.19 F/g)，其對應的比能量密度在 1 mA 時達到 (30.78 W h/ kg) 。這些結果表明，帶有交流電極的 GPE 薄膜可以成為

先進奈米技術系統和 FSSC 應用的候選材料。最終，是應用所製備的新型凝膠聚合物電解質用於無陽極鋰金屬電池 (Anode-Free Lithium Metal Battery, AFLMB)。此種新方法使用凝膠聚合物電解質獲得 AFLMB 所需電化學性能，該電解質夾在陽極和陰極表面上，是使用刮刀技術製造14 ~ 20 µm 超薄薄膜。凝膠聚合物電解質由1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide 作為離子液體 (IL), poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene

) (PVDF-HFP)作為主體聚合物組成，在無 Li1.5Al0.33Sc0.17Ge1.5(PO4)3 (LASGP) 作為陶瓷填料的情況下，採用離子-液體-聚合物凝膠法 (ionic-liquid-polymer gelation) 製備。在 25℃ 和 50℃ 的 Li+/Li 相比，具有 LASGP 陶瓷填料的 GPE 可提供高達5.22×〖10〗^(-3) S cm-1的離子電導率，電化學穩定性高達 5.31 V。改良的 AFLMB於 0.2 mA/cm2 和50℃ 進行 65 次循環後，仍擁有優異的 98.28 % 平均庫侖效率和 42.82 % 的可逆容量保持率。因此，使用這種

陶瓷填料與基於離子液體的聚合物電解質相結合，可以進一步證明凝膠狀電解質在無陽極金屬鋰電池中的實際應用。