Abstract
六、七十年代的能源危機，揭起開發新能源以替代石油之討論，而九十年代環保意識的覺醒，促使以電池作為能源驅動力的電動車輛逐漸被世人重視，進而加速了高效率、低污染能源的開發。除此之外，近幾年來電子技術的進步，行動電話、筆記型電腦等3C（Computer, Communication, Consumer Electronics）電子用品的使用量迅速成長，各種可攜帶式電子產品的研發不得不更輕薄短小以使產品能更具有競爭力，在這輕便化的過程中，〝電池〞的角色顯得更加重要，其品質的良莠甚至決定了產品的成功與否。特別是可充電之二次電池，在市場中成長快速、利潤高，目前已成為許多先進國家競相發展的科研項目[1-16]。 西元1991年，日本Sony Energy Tech.率先開發完成二次鋰離子電池，其具有單體電壓高（3.6V）以及能量密度高的優點，使其在小型二次電池市場中快速的成長[12-16]，各國電池公司也開始積極投入鋰離子電池開發生產工作。除了鋰離子電池外，鋰高分子電池（使用固態電解液）也同樣具有單體電壓高以及能量密度高的優點，再者，由於鋰高分子電池的形狀可任意剪裁，使產品的設計能更有彈性，因此在近兩年來也開始受到各界的重視。就國內而言，工研院材料所自民國80年起便開始從事二次鋰電池相關研究[16]，產業界也陸續有多家業者投入鋰離子/鋰高分子電池的研究開發。由市場發展的角度來看，我們不難發現未來二次鋰電池在小型二次電池市場中所潛在的經濟利益是多麼地可觀。 除了電池內部的技術研發外，有關充放電條件的選擇以及電池的養護方法也是相當重要的課題。一般而言，評估電池性能的指標包括：電池的容量、體積、重量、壽命、自放電率、溫度特性以及放電曲線中電壓曲線的平坦度等等。這些性能指標除了與電池的設計理念、材料選擇和製程方式有很大的關連外，充放電條件（充電模式、充放電電流以及充放電終止電壓的設定等）、溫度以及電池的保養維護等條件對於電池的性能也有非常大的影響。目前鋰離子電池的充電策略是採用混合定電流/定電壓兩段式充電方式[24-25]，在電池電壓未達其額定的滿充電壓值(通常為4.2V/Cell)之前是採取定電流充電，一旦電池電壓達其額定的滿充電壓值時，再將充電器轉為定電壓操作。此種充電方式的使用，雖可利用定電流充電來加速充電速度，但在定電壓充電時將費上許多的時間（以PCG9H（附錄一）電池芯為例，在1C充電以及C/40的充電截止條件下，定電流充電所用的時間約為40分鐘，而定電壓充電花了將近2小時的時間才完成），所以整個充電過程的時間冗長。此外，這種充電方式並沒有考慮電池內部的電化學反應特性，如果以大電流充電（為了加速充電過程），電池內部的反應速率並不一定能跟得上，因而會有充電效率降低的現象發生；再者，當電池於大電流充電的情形下，內部勢必要承受一相當大的應力。這些因素對電池的循環壽命有很大的影響。因此，在二次鋰電池廣大的市場商機下，本論文之主要研究動機乃在於改善傳統鋰離子電池充電方式，並依據鋰離子電池之充電特性研擬一新型充電策略，使在不影響電池之循環使用壽命的條件下，能夠縮短充電所需時間，並且提高充電效能。