Abstract
鋰離子電池挾著高能量密度、高工作電壓、重量輕等優點，在二次電池市場上需求急遽擴充。其中有關於負極碳材的研究更是蓬勃發展，主要的方向都集中於開發新材料，或是探討電容量的產生機制，以進一步改善之。因此，本論文的主要目的在於探討鋰在負極上的嵌入機制，並進一步將嵌鋰機制衍伸至一新的高容量碳材RESD上，以利於改善電容量特性。 實驗結果發現，鋰在碳極中的嵌入反應，由於具有在Nernst還原電位之前發生、反應電位隨著沈積物種的濃度呈連續性的改變、鋰的還原形成一個單層、嵌入過程分數個階段進行因而牽涉相轉換、以及可套用於吸附模型等特性，因此，我們認為嵌入行為其實就是低異常電位沈積的一種特例。只是嵌入反應是結構內部的吸附；低異常電位沈積大部分著重於結構表層的吸附。這樣的特性，同時存在於鋰嵌入正負兩極的材料中。 此外，我們也針對一新的RESD高容量碳材進行充放電測試、循環伏安測試，及許多材料分析，推斷整體反應機制以及不可逆電容量。不可逆電容量主要來自於SEI的生成與鋰插入碳材時陷入微孔結構中。因此我們利用球磨的方式來減小其孔洞性，使碳極顆粒排列較為緊密，故具有較好的導電度與較大的嵌鋰容量。然而，由於表面積增加，也幫助SEI成長，故不可逆電容量亦會增加。在研磨八小時之後，無論放電電容量及不可逆電容量均可達到最大值，分別為1774.47 mAh/g及965.44 mAh/g，其放電電容量幾乎是石墨電極的五倍，因此RESD是相當具有潛能的碳材。