研究鋰電池電極材料ZnFe2-yCryO4 (y=0~2)原子及電子結構與電化學反應之關係

Electronic and Atomic Structure Study of ZnFe2-yCryO4 (y=0~2) Electrode for the Electrochemical Reactivity

陳傑明(Chieh-Ming Chen)

指導教授 ： ²øµ{»¨

淡江大學/理學院/物理學系碩士班/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6846/TKU.2015.00763

摘要

本論文主要以X光吸收光譜及X光發散能譜研究鋰電池陽極材料ZnFe2-yCryO4的電子原子結構及電化學特性之關係，鋰電池陽極材料ZnFe2-yCryO4 (y=0~2)藉由摻雜Cr (y)去改變其電化學特性，在循環伏安法實驗中發現在不同的y值下有相同的氧化電壓但有不同的還原電壓，藉由同步輻射光進行吸收譜的實驗研究其關係。X光延伸精細結構 (EXAFS)探討ZnFe2-yCryO4 的原子結構，再利用擬合計算出各個晶格參數。X光吸收近邊緣結構 (XANES) 和X光發散能譜(XES) 分析ZnFe2-yCryO4 在y=0~2時各元素之未佔據態資訊與XES佔據態結構比較，利用未佔據態和佔據態能量位置的概念，解釋電化學充放電反應時的電壓與之關係。藉由電子結構的討論更能充分的解釋電化學反應之機制。

關鍵字

鋰電池 ； 同步輻射 ； X光吸收光譜 ； X光發散能譜

並列摘要

In the report, while the Cyclic-Voltage (CV) result of ZnFe2-yCryO4 (y=0~2) showed that the different ratio y have the same oxidation potential but the different reduction potential. Therefore, it is important to explore the connection between electronic and atomic structure by Synchrotron radiation technologies. Extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) showed the normal spinel structure, and the EXAFS fitting showed the bond length of Fe-O and Cr-O. X-ray absorption near edge structure (XANES) showed the unoccupied state electronic structure, and X-ray emission spectroscopy (XES) showed the occupied state information. Compared with electronic structure and electrochemical performance, Find out the relationship between the occupied/unoccupied state and charge/discharge potential.

並列關鍵字

Li-ion Battery ； XAS ； XES

參考文獻

2. M. Stanley Whittingham et al ., Chem. Rev, 104, 4271-4301 (2004)

5. R. Kalai Selvan et al ., Journal of Power Sources, 157, 522¡V527 (2006)

7. Pei Fen The et al., J. Phys. Chem. C, 117, 24213-24223 (2013)

8. M. Fonin et al., Phys. Rev. B,72 ,100436 (2005)

10. James McBreen et al ., J. Solid. State. Electrochem, 13,1051-1061 (2009)