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

20. C. S. Hwang, F. Y. Lin, C. H. Lee, K. L. Yu, P. K. Tseng, J. T. Lin, H. C. Tseng, W. C. Su, J. R. Chen, T. L. Lin, and W. F. Pong, Rev. Sci.

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)