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鋰離子電池電極材料

為了解決鋰鐵電池缺點的問題，作者伊廷鋒,謝穎 這樣論述：

　　鋰離子電池因其具有比能量大、自放電小、重量輕和環境友善等優點而成為行動式電子產品的理想電源，也是電動汽車和混合電動汽車的首選電源。因此，鋰離子電池及其相關材料已成為世界各國科研人員的研究熱門議題之一。 　　鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液和電池隔膜四部分組成，其性能主要取决於所用電池內部材料的結構和性能。而電極材料决定着電池的性能，同時也决定電池50%以上的成本。 　　本書結合作者多年來電化學及化學電源科研與教學經驗，介紹了各類電極材料以及電極的制備方法與結構，着重介紹了高性能鋰離子電池正極的設計與功能調控，包括了：層狀電極材料、尖晶石電極、磷酸鹽正極材料

、矽酸鹽正極材料、碳負極材料、鈦基電極材料以及鈦酸鋰電極材料等多種電極材料的設計與性能。適宜從事電池電極設計與製造的科研及技術人員參考。

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比較錨定在奈米碳管上的鐵和鈷雜環作為鋰氧電池催化劑的性能

為了解決鋰鐵電池缺點的問題，作者馬子茵 這樣論述：

鋰氧電池具有相當大的理論能量密度，被認定是開發電動汽車的潛力能源之一，但目前技術還無法將鋰氧電池商業化，因為鋰氧電池充放電需極大的過電壓、生成的絕緣過氧化鋰會鈍化電極表面、庫倫效率不佳、循環過程中電解液不穩定造成電池壽命不長，可以使用催化劑改善鋰氧電池的缺點。我們提出將酞菁鐵(FePc)、酞菁鈷(CoPc)、血基質(Heme)和碳基材複合成固體催化劑並比較材料間的催化性能。利用重氮鹽反應使吡啶官能化多壁奈米碳管(MWCNT)後，再複合上金屬大環，成功將金屬大環錨定在多壁奈米碳管上作為鋰氧電池的雙功能催化劑。將材料FePc/Py/MWCNT、Heme/Py/MWCNT以及CoPc/Py/MWC

NT組成電池測試電性，充放電電流設置為100 mA/g時電容值分別為4913、3842、2269 mAh/g，在400 mAh/g的特定電容下過電壓分別為1.28 V、1.43 V、1.48 V。充放電電流密度在100mA/g的情況下，限制電容為500mAh/g測試電池循環壽命，比起Heme/Py/MWCNT以及CoPc/Py/MWCNT 48、46個循環，FePc/Py/MWCNT可高達51個循環。在旋轉圓盤電極(RDE)系統中測試FePc/Py/MWCNT、Heme/Py/MWCNT以及CoPc/Py/MWCNT的起始還原電位分別是2.82 V、2.79 V、2.76V；起始氧化電位為2.

96 V、3.02 V、3.05 V。經由塔弗方程式分析可知氧還原反應的平均電子數分別為1.62、1.48、1.39；氧析出反應的平均電子數分別為1.55、1.51、1.48，由上述結果可知在鋰氧電池中FePc比Heme和CoPc的催化效果好。

鋰離子電池電極材料

為了解決鋰鐵電池缺點的問題，作者伊廷鋒謝穎 這樣論述：

　　鋰離子電池因其具有比能量大、自放電小、重量輕和環境友善等優點而成為行動式電子產品的理想電源，也是電動汽車和混合電動汽車的首選電源。因此，鋰離子電池及其相關材料已成為世界各國科研人員的研究熱門議題之一。 　　鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液和電池隔膜四部分組成，其性能主要取决於所用電池内部材料的結構和性能。而電極材料决定着電池的性能，同時也决定電池50%以上的成本。 　　本書結合作者多年來電化學及化學電源科研與教學經驗，介紹了各類電極材料以及電極的制備方法與結構，着重介紹了高性能鋰離子電池正極的設計與功能調控，包括了：層狀電極材料、尖晶石電極、磷酸鹽正極材料、矽酸鹽正極材料、碳

負極材料、鈦基電極材料以及鈦酸鋰電極材料等多種電極材料的設計與性能。適宜從事電池電極設計與製造的科研及技術人員參考。 作者簡介 伊廷鋒 　　大學教授、博士生導師。 　　在電池電極材料方面，至今已發表作者或通訊作者SCI期刊論文102篇，H因子為29，他引2600餘次，影響因子加和超過415，ESI高引論文9篇，先後為Nature Communications、無機化學學報等中外60餘種期刊審稿500餘篇，合作出版《動力電池技術與應用》和《動力電池材料》專著2部。 　　在教學方面主要從事物理化學、應用電化學、化學電源方面的教學工作。 第1 章 鋰離子電池概述 1.1 鋰離子電池概

述 1.1.1 鋰離子電池的發展簡史 1.1.2 鋰離子電池的組成及原理 1.1.3 鋰離子電池的優缺點 1.2 鋰離子電池電極材料的安全性 1.2.1 正極材料的安全性 1.2.2 負極材料的安全性 1.3 鋰離子電池電極材料的表徵與測試方法 1.3.1 物理表徵方法 1.3.2 電化學表徵方法 1.3.3 電極材料活化能的計算 1.4 鋰離子電池隔膜 1.4.1 鋰離子電池隔膜的製備方法 1.4.2 鋰離子電池隔膜的結構與性能 1.5 鋰離子電池有機電解液 參考文獻 第2 章 鋰離子電池層狀正極材料 2.1 LiCoO2 電極材料 2.1.1 LiCoO2  電極材料的結構 2.1.2

LiCoO2 電極材料的電化學性能 2.1.3 LiCoO2 的製備方法 2.1.4 LiCoO2 的摻雜 2.1.5 LiCoO2 的表面改性 2.2 LiNiO2 正極材料 2.2.1 LiNiO2 的製備方法 2.2.2 LiNiO2 的摻雜改性 2.3 層狀錳酸鋰（LiMnO2） 2.3.1 層狀錳酸鋰的合成 2.3.2 不同的形貌對層狀錳酸鋰的電化學性能的影響 2.3.3 層狀錳酸鋰的摻雜改性 2.4 三元材料（LiNi1/3Co1/3Mn1/3 O2） 2.4.1 LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2 材料的結構 2.4.2 LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2 材料的合成

2.4.3 不同形貌對LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2 材料性能的影響 2.4.4 LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2 材料的摻雜改性 2.4.5 LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2 材料的表面包覆 2.5 富鋰材料 2.5.1 富鋰材料的結構和電化學性能 2.5.2 富鋰材料的充放電機理 2.5.3 富鋰材料的合成 2.5.4 富鋰材料的性能改進 參考文獻 第3 章 尖晶石正極材料 3.1 LiMn2O4 正極材料 3.1.1 LiMn2O4 正極材料的結構與電化學性能 3.1.2 LiMn2O4 正極材料的容量衰減機理 3.1.3 LiMn2O4 正極材料製備方

法 3.1.4 提高LiMn2 O4 正極材料性能的方法 3.2 LiNi0.5Mn1.5O4 3.2.1 LiNi0.5Mn1.5O4 正極材料的結構與性能 3.2.2 LiNi0.5Mn1.5O4 正極材料的失效機製 3.2.3 LiNi0.5Mn1.5O4 正極材料的合成 3.2.4 LiNi0.5Mn1.5O4 正極材料的形貌控製 3.2.5 LiNi0.5Mn1.5O4 正極材料的摻雜 3.2.6 LiNi0.5Mn1.5O4 正極材料的表面包覆 參考文獻 第4 章 磷酸鹽正極材料 4.1 磷酸亞鐵鋰 4.1.1 LiFePO4 的晶體結構 4.1.2 LiFePO4 的充放電機理

4.1.3 LiFePO4 的合成方法 4.1.4 LiFePO4 的摻雜改性 4.2 磷酸錳鋰 4.2.1 LiMnPO4 的結構特性 4.2.2 LiMnPO4 的改性研究 4.3 LiCoPO4 和LiNiPO4 正極材料 4.3.1 LiCoPO4 的結構 4.3.2 LiCoPO4 的製備方法 4.3.3 LiCoPO4 的摻雜改性 4.3.4 LiNiPO4 正極材料 4.4 Li3V2(PO4) 3 正極材料 4.4.1 Li3V2(PO4) 3 的結構特點 4.4.2 Li3V2(PO4) 3 的製備方法 4.4.3 Li3V2(PO4) 3 的摻雜改性 4.4.4 不同形貌

的Li3V2(PO4) 3 4.5 焦磷酸鹽正極材料 4.6 氟磷酸鹽正極材料 參考文獻 第5 章 矽酸鹽正極材料 5.1 矽酸鐵鋰 5.1.1 矽酸鐵鋰的結構 5.1.2 矽酸鐵鋰的合成 5.1.3 矽酸鐵鋰的改性 5.2 矽酸錳鋰 5.2.1 矽酸錳鋰的結構 5.2.2 奈米矽酸錳鋰材料的碳包覆 5.2.3 矽酸錳鋰材料的摻雜 5.3 矽酸鈷鋰 參考文獻 第6 章 LiFeSO4F 正極材料 6.1 LiFeSO4F 的結構 6.2 LiFeSO4F 的合成方法 6.2.1 離子熱法 6.2.2 固相法 6.2.3 聚合物介質法 6.2.4 微波溶劑熱法 6.3 LiFeSO4F 的摻

雜改性 6.3.1 LiFeSO4F 的金屬摻雜 6.3.2 LiFeSO4F 的包覆改性 參考文獻 第7 章 碳基、矽基、錫基材料 7.1 碳基材料 7.1.1 石墨 7.1.2 非石墨類 7.1.3 碳奈米材料 7.1.4 石墨烯材料 7.2 矽基材料 7.2.1 矽負極材料的儲鋰機理 7.2.2 矽負極材料奈米化 7.2.3 矽-碳複合材料 7.2.4 其他矽基複合材料 7.3 錫基材料 7.3.1 錫基材料的奈米化 7.3.2 錫-碳複合材料 參考文獻 第8 章 Li4Ti5O12 負極材料 8.1 Li4Ti5O12 的結構及其穩定性 8.1.1 Li4Ti5O12 的結構 8.

1.2 Li4Ti5O12 的穩定性 8.2 Li4Ti5O12 的電化學性能 8.3 Li4Ti5O12 的合成 8.3.1 Li4Ti5O12 的合成方法 8.3.2 Li4Ti5O12 的奈米化及表面形貌控製 8.4 Li4Ti5O12 的摻雜 8.5 Li4Ti5O12 材料的表面改性 8.5.1 Li4Ti5O12 複合材料 8.5.2 Li4Ti5O12 的表面改性 8.6 Li4Ti5O12 材料的氣脹 8.6.1 Li4Ti5O12 材料的產氣機理 8.6.2 抑製Li4Ti5O12 材料氣脹的方法 參考文獻 第9 章 鈦基負極材料 9.1 Li-Ti-O 化合物 9.1.1

LiTi2O4 9.1.2 Li2Ti3O7 9.1.3 Li2Ti6O13 9.2 MLi2Ti6O14（M= 2Na, Sr, Ba） 9.2.1 MLi2Ti6O14（M= 2Na, Sr, Ba） 的結構 9.2.2 MLi2Ti6O14（M= 2Na, Sr, Ba） 的合成方法 9.2.3 MLi2Ti6O14（M= 2Na, Sr, Ba） 的摻雜改性 9.2.4 MLi2Ti6O14（M= 2Na, Sr, Ba） 的包覆改性 9.3 Li2MTi3O8（M= Zn, Cu, Mn） 9.3.1 Li2MTi3O8 9.3.2 Li2MTi3O8 9.3.3 Li2MTi3O

8 9.4 Li-Cr-Ti-O 9.4.1 LiCrTiO4 9.4.2 Li5Cr7Ti6O25 9.5 TiO2 負極材料 參考文獻 第10 章 其他新型負極材料 10.1 過渡金屬氧化物負極材料 10.1.1 四氧化三鈷 10.1.2 氧化鎳 10.1.3 二氧化錳 10.1.4 雙金屬氧化物 10.2 鈮基負極材料 10.2.1 鈮基氧化物負極材料 10.2.2 鈦鈮氧化物（Ti-Nb-O） 10.2.3 其他鈮基氧化物 10.3 磷化物和氮化物負極材料 10.4 硫化物負極材料 10.5 硝酸鹽負極材料 參考文獻 第11 章 鋰離子電池材料的理論設計及其電化學性能的預測 11.

1 鋰離子電池材料的熱力學穩定性 11.1.1 電池材料相對於元素相的熱力學穩定性 11.1.2 電池材料相對於氧化物的熱力學穩定性 11.2 電極材料的力學穩定性及失穩機製 11.2.1 LixMPO4（M= Fe、Mn； x = 0、1） 材料的力學性質 11.2.2 LixMPO4（M= Fe、Mn；x = 0、1） 材料的電子結構及力學失穩機製 11.3 Li2-xMO3 電極材料的晶格釋氧問題及其氧化還原機理 11.3.1 Li2-xMO3 電極材料的晶格釋氧問題 11.3.2 Li2-xMO3 電極材料的氧化還原機理 11.4 鋰離子電池材料的電化學性能的理論預測 11.4.1 電

極材料的理論電壓及儲鋰機製 11.4.2 電極材料的表面形貌的預測及表面效應 11.4.3 鋰離子擴散動力學及倍率性能 參考文獻   序 　　鋰離子電池因其具有比能量大、自放電小、重量輕和環境友善等優點而成為行動式電子產品的理想電源，也是電動汽車和混合電動汽車的首選電源。因此，鋰離子電池及其相關材料已成為世界各國科研人員的研究熱門議題之一。鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液和電池隔膜四部分組成，其性能主要取决於所用電池内部材料的結構和性能。正極材料是鋰離子電池的核心，也是區别多種鋰離子電池的依據，占電池成本的40%以上；負極材料相對來説市場較為成熟，成本所占比例在10%左右。正

極材料由於其價格偏高、比容量偏低而成為制約鋰離子電池被大規模推廣應用的瓶頸。雖然鋰離子電池的保護電路已經比較成熟，但對於電池而言，要真正保證安全，電極材料的選擇十分關鍵。一般來説，和負極材料相比，正極材料的能量密度和功率密度低，並且也是引發動力鋰離子電池安全隱患的主要原因。 　　目前市場中消費類產業化鋰離子電池產品的負極材料均採用石墨類碳基材料。但是碳基負極材料由於嵌鋰電位接近金屬鋰，在電池使用過程中，隨着不斷的充放電，鋰離子易在碳負極上發生沉積，並生成針狀鋰枝晶，進而刺破隔膜導致電池内部短路而造成安全事故或存在潜在危險。因此，正、負極材料的選擇和質量直接决定鋰離子電池的性能、價格及其安全性

。廉價、高性能的電極材料的研究一直是鋰離子電池行業發展的重點。 　　為了推動鋰離子電池行業的發展，幫助大專院校、企業院所的研發，我們編著了《鋰離子電池電極材料》一書。全書包括11 章，主要介紹了鋰離子電池各類正極材料和負極材料的製備方法、結構、電化學性能的調控以及第一性原理計算在鋰離子電池電極材料中的應用。編著者已有十多年從事電化學與化學電源的教學、科研的豐富經驗，有鋰離子電池電極材料的結構設計和性能調控及生產第一線的大量實踐經歷，根據自身的體會以及參考了大量國内外相關文獻，進行了本書的編寫。第1～5、7～10 章由伊廷鋒編寫，第6、11 章由謝穎、伊廷鋒編寫。全書由伊廷鋒定稿。對給予本書啓

示和參考的文獻作者予以致謝。並特别感謝舒杰副教授為本書提供了大量數據和圖片。 　　鋰離子電池電極材料的涉及面廣，又正處於蓬勃發展之中，編著者水平有限，難免掛一漏萬，不妥之處敬請專家和讀者來信來函批評指正。

新型無人同軸直升機載具動力調變飛控系統研究

為了解決鋰鐵電池缺點的問題，作者吳品賢 這樣論述：

如今科技越來越發達，無人機的運輸生存物資、緊急急救物資或是無人機戰爭，這些事情在現今的社會上可以說是見怪不怪了，但有時候會遇到一些因為自然災害在救援上有一定難度的事件上，因為人的黃金救援時間是72小時，但如果這時候可以先運用無人機先將生存物資、醫療用品(如血液、藥物等)送到病患或是受難者手中的話，就可以延長救援時間，這樣一來救難隊就有更充足的時間可以來救援他們。現今的小型旋翼直升機載具多以電動馬達與電池做為動力能源。大部分的直升機動力規格是屬於前驅或是後驅，所以容易造成直升機重心偏移。需要透過結構或是調整葉片攻角來解決設計上的缺點，但也因為要解決這個問題會犧牲掉重量跟攻角的升力。本論文提出了

一種新型電動直升機動力傳動系統設計。通過無刷馬達安裝於行星齒輪的內部當作內齒輪的動力傳動的方式，將原來直升機動力系統之重心移至直升機主軸的位置，改善了直升機重心前後偏移的缺點，提高了飛行穩定性。同時在動力傳輸上，無刷馬達的動力上只會在行星齒輪上消耗掉一次齒輪動力，而傳統直升機動力傳動方式，則有3、4次或以上的齒輪功率損耗。本論文提出的無刷馬達搭配行星齒輪的新概念，可以有效的減少傳統直升機的傳輸功率損失。