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研究生：	黃耀霆 Huang, Yao-Ting
論文名稱：	合成咪唑與乙二醇組成之離子液體應用於鋰電池電解質 Synthesis of ionic liquids base on imidazole and ethylene glycol as polyelectrolytes for lithium batteries
指導教授：	詹正雄 Jan, Jeng-Shiung
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程學系 Department of Chemical Engineering
論文出版年：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	69
中文關鍵詞：	高分子電解質、離子液體、咪唑、乙二醇、鋰離子電池
外文關鍵詞：	polymer electrolyte, ionic liquid, imidazole, ethylene glycol, lithium battery
相關次數：	點閱：110 下載：13
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本研究中，我們合成咪唑與乙二醇組成之離子液體，並將其與陰離子置換後之聚二烯丙基二甲基氯化銨(poly diallyl dimethyl ammonium chloride) 聚離子液體和雙（三氟甲烷）磺酰亞胺鋰鹽(LiTFSI)進行一定比例的混摻，製備出三元高分子電解質膜，進而應用於鋰離子電池上。含咪唑與乙二醇離子液體之化學結構、組成及分子量由傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)、核磁共振光譜(1H NMR)和基質輔助雷射脫附游離飛行質譜儀(MALDI/TOF-TOF)鑑定；為製備電解質膜具備可接受的力學性質，電解質膜中聚離子液體之重量比例須保有特定比例。然而，離子傳導度會因為增加聚離子液體之重量比例而使黏度上升進而使得導離子度下降。離子傳導度的量測結果顯示高分子電解質膜在聚離子液體及離子液體重量比例為1:1及鋰鹽於15%總重量比例下具備最佳的電化學性質，在低溫環境下(< 0℃)導離子度會高於混摻PYR14之高分子電解質膜；在不同充放電速率下(0.1 ~ 3 C)，本研究之高分子電解質膜展現出良好之半電池電容值及充放電循環測試顯示經過100迴圈1C下仍有97%以上之庫倫效率值。

關鍵字：高分子電解質、離子液體、咪唑、乙二醇、鋰離子電池

In this study, we synthesized a type of ionic liquid (IL) based on imidazole and ethylene glycol (EG), and prepared the three-component polyelectrolyte membrane by mixing the ionic liquid, ion exchanged poly(diallyl dimethyl ammonium) bis(trifluoromethane)-sulfonimide (PIL-TFSI) and bis(trifluoromethane)-sulfonimide lithium salt (LiTFSI) for Li–ion battery. The chemical structure, composition and molecular weight of the as-synthesized ionic liquids composed of imidazole and ethylene glycol were characterized by FT-IR, 1H NMR MALDI/TOF-TOF. At different charge-discharge rates (0.1~3 C), the polyelectrolyte membrane exhibited the capacity of 159 mAH/g and the charge-discharge cycle test revealed that its columbic efficiency can still be well over 97% after 100 charge-discharge cycles at 0.2 C

Key words: polymer electrolyte, ionic liquid, imidazole, ethylene glycol, lithium battery

中文摘要	        I
Abstract	II
誌謝	        IX
目次	        X
表目錄	        XIV
圖目錄	        XV
第一章  緒論	1
1-1前言	        1
1-2研究動機	3
第二章  文獻回顧	5
2-1鋰離子電池之工作原理	5
2-2正極材料	6
2-2-1 LiFePO4 正極材料	7
2-2-2 LiCoO2 正極材料	8
2-3負極材料	9
2-3-1碳材負極材料	11
2-3-2鋰鈦複合氧化物負極材料	12
2-4電解質	        13
2-4-1塑化劑	14
2-4-2導電鋰鹽	15
2-4-3高分子電解質	16
2-4-3-1固態高分子電解質	17
2-4-3-2膠態高分子電解質	19
2-4-3-3複合高分子電解質	21
2-4-4離子液體	22
2-5隔離膜  	23
2-6交流阻抗分析	25
2-6-1基礎電路簡介	25
2-6-2交流阻抗分析	28
第三章  實驗	32
3-1實驗藥品與材料	32
3-2儀器設備	34
3-3樣品製備	35
3-3-1合成咪挫(imidazole)-乙二醇(2-Chloroethyl ether)離子液體	35
3-3-2合成咪挫(Imidazole)-乙三醇(Diethylene Glycol)離子液體	36
3-3-3合成咪挫(Imidazole)-乙二醇(2-Chloroethyl ether)- 乙基醚(2-Chloroethyl ethyl ether)離子液體	37
3-3-4膠態高分子電解質膜之製備	38
3-3-5電解液吸附量測試(Electrolyte uptake)	39
3-3-6離子傳導度測試(Ionic conductivity)	39
3-3-7線性掃描伏安法(Linear sweep voltammogram, LSV)	40
3-4電池組裝測試	40
3-4-1 LiFePO4正極之極片製作	40
3-4-2鈕扣型電池組裝	40
3-4-3不同速率充放電與充放電循環測試	41
3-5實驗流程圖	42
3-6實驗分析儀器與裝置	43
3-6-1傅立葉轉換紅外線光譜儀(Fourier transform infrared   spectroscopy, FTIR)	43
3-6-2核磁共振光譜(1H Nuclear magnetic resonance, 1H NMR)	44
3-6-3掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscope, SEM)	44
3-6-4熱重分析(Thermogravimetric analysis, TGA)	45
3-6-5示差掃描量熱儀(Differential scanning calorimetry, DSC)45
第四章  結果與討論	46
4-1核磁共振光譜(1H NMR)	                        46
4-2傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)	                47
4-3基質輔助雷射脫附游離飛行質譜儀(MALDI/TOF-TOF)	48
4-4掃描式電子顯微鏡(SEM)	                        50
4-5熱重分析(Thermogravimetric analysis,TGA)	51
4-6電解液吸附量(Electrolyte uptake)	        52
4-7熱轉移性質(Thermal transition property)	53
4-8氧極限指數測試 (Limited oxygen index, LOI )	54
4-9離子傳導度(Ionic conductivity)	                55
4-10交流阻抗分析(Electrochemical Impedance Spectroscopy,SEI)58
4-11線性掃描伏安法(Linear scanning voltammogram,LSV)	59
4-12半電池性能測試	61
第五章  結論	66
第六章  參考文獻	67
                                    

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