博碩士論文 87222008 詳細資訊




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姓名 楊仲準(Chun-Chuen Yang)  查詢紙本館藏   畢業系所 物理學系
論文名稱 鋰離子電池材料鋰-錳-鈷氧化物之結構與磁性研究
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摘要(中) Li(Mn/Co)2O4樣品,結果顯示室溫時此樣品為兩相共存,其中73%為正方晶系中Fd m空間對稱的Li(Mn1.81Co0.19)O4;而27%為長方晶系中具Fddd空間對稱的Li(Mn1.37Co0.63)O4。由結構分析顯示出Co的摻雜會破壞樣品結構的對稱性,造成此結構相的分離。
針對樣品LiMn2O4的中子磁繞射實驗,在80 K到1.8 K之間發現三個米勒指標分別對應為{0 1 ½}、{0 1 1}、{1 1 0}的磁繞射峰出現。主要是來自於Mn3+離子間的反鐵磁排列造成的短程磁相關,在1.8 K時其相關長度大約為300Å;30 K以下的磁繞射譜圖亦發現一米勒指標為{1 1 1}之繞射峰,其主要來源為Mn4+離子間的鐵磁排列所造成短程磁相關,在1.8 K時相關長度大約為50Å。由於Mn3+之間較強的磁矩交換作用,故在磁有序參數實驗上發現Mn3+先於80K時克服熱擾動而開始自發磁相關,迄於40K時Mn4+才開始發生磁相關,形成Mn離子的兩階段磁相關現象。這些實驗顯示也了Mn3+離子和Mn4+離子並非均勻的交錯配置在空間中,而是各自形成區域性叢集的現象。
在交流磁化率實驗上。三個Li(Mn/Co)2O4摻雜Co比例為0%、10%、20%的樣品,由300 K到1.8K以Curie-Weiss定律去擬合,發現依序分別在90K、150K、150K時脫離順磁態。對照中子磁有序參數實驗分析不含鈷的樣品可知,90K脫離順磁態的原因是由於Mn3+開始發生的反鐵磁相關造成。在30K附近,三個樣品都發現一隱沒的峰值,同樣對照中子磁有序參數實驗可知,其來源是Mn4+的鐵磁相關。而在118K處以及75K處,摻雜鈷10%、20%的樣品較無摻雜Co的樣品多出兩磁化率峰。由外加直流磁場的磁化率實驗,推論其可能來源為摻雜的鈷所造成的磁擾動。
關鍵字(中) ★ 鋰離子電池 關鍵字(英) ★ Lithium ion battery
論文目次 論文摘要………………………………………………………………………1
致謝……………………………………………………………………………3
目錄……………………………………………………………………………4
圖目……………………………………………………………………………5
表目……………………………………………………………………………6
第一章 簡介
1.1 LiMn2O4系統簡介…………………………………………………………7
1.2 Li(Mn2-xCox)O4樣品製作………………………………………………12
第二章 中子散射理論與實驗
2.1 中子的基本特性…………………………………………………………16
2.2 中子核散射理論…………………………………………………………18
2.3 中子磁散射理論…………………………………………………………20
2.4 中子核散射實驗技術與裝置……………………………………………23
2.5 中子磁散射實驗技術與裝置……………………………………………26
2.6 Rietveld結構精算法……………………………………………………29
第三章 中子散射實驗結果分析
3.1 晶體結構分析……………………………………………………………37
3.2 中子磁繞射分析…………………………………………………………49
第四章 交流磁化率實驗
4.1 交流磁化率理論…………………………………………………………56
4.2 交流磁化率實驗裝置……………………………………………………58
4.3 交流磁化率實驗結果分析………………………………………………62
第五章 結論…………………………………………………………………70
附 錄
a. 中子核繞射強度模擬程式………………………………………………73
b. 中子核繞射強度模擬程式輸入檔………………………………………76
c. 中子磁繞射強度模擬程式………………………………………………77
d. 中子磁繞射強度模擬程式輸入檔………………………………………81
e. Curie-Weiss表示式擬合程式……………………………………………82
f. Curie-Weiss表示式擬合程式輸入檔……………………………………84
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指導教授 李文献(Wen-Hsien Li) 審核日期 2000-6-28
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