锂电池分析-充放电与循环伏安-材料科学与工程学系课件.ppt

1、能源元件之特性分析實驗能源元件之特性分析實驗課程教學大綱課程教學大綱第一單元第一單元 : 太陽能電池太陽能電池 第二第二 單元單元 : 超導體之超導溫度超導體之超導溫度第三單元第三單元 : 電能迴路設計電能迴路設計第四單元第四單元 : 鋰電池分析鋰電池分析-充放電與循環伏安充放電與循環伏安一、實驗目的二、原理機制三、實驗步驟(流程圖)四、實驗設備及器材 五、結果與討論六、多媒體示範教學實驗內容綱要實驗內容綱要第一單元第一單元 : 太陽能電池太陽能電池一一.實驗目的：實驗目的：利用PN JUCTION照光後，測量其I-V的變化，畫出I-V曲線圖，證明太陽能電池照光後其電流、電壓確實產生變化，達到

2、發電的效果。 二二. .實驗原理與機制：實驗原理與機制：在電子電路中使用的二極體(diode)種類很多，我們主要先介紹pn 接面二極體的原理、特性，以及他的基本應用，在最後再介紹一些特殊二極體和他們如何應用在太陽能電池上。pn 接面可以簡單的想成一p 型半導體和一n 型半導體接在 一起所形成，在兩端再各以一金屬電極(稱為歐姆接點)連結外界電路，如圖1。形成的方法有很多，例如可以在一p 型半導體基板上一磊晶方式成長一n 型半導體，或在一p型半導體基板上先置一n 型的雜質源，然後加熱，n 型雜質即擴散入基板表面，形成pn 接面。 Example#1:pn 接面在形成時，空間中的載體分布先天上就已經

3、不均勻，在p 型半導體中的電洞會向n 型半導體中擴散，在n 型半導體中的電子會向p 型半導體中擴散 pn 接面在形成時，空間中的載體分布先天上就已經不均勻，在p 型半導體中的電洞會向n 型半導體中擴散，在n 型半導體中的電子會向p 型半導體中擴散 由於帶電載體的移動，原本每個位置都保持電中性的特性便被破壞，n 型半導體中會帶正電，p 型半導體中會帶負電。電洞進入n 型區，或電子進入p 型區都會產生復合，電子電洞同時消失，半導體中就只剩下帶電的摻雜離子，在p 型半導體中是帶負電的受子離子，在n 型半導體中是帶正電的施子離子，兩者的帶電量大小是相同的 這兩個帶電的離子區會集中在接面的兩側，如此可使

4、系統的電位能降到最低。這時，帶電離子在接面附近產生一電場，所導致的漂移電子流（電洞流），方向都和擴散電子流（電洞流）相反 包括維持電中性的p 型區與n 型區，以及有電場分布的離子區 顯示出對應各區的電子與電洞濃度分布的示意圖。在p 型中性區中電洞濃度最大，電子濃度最小；在n型中性區中電子濃度最大，電洞濃度最小；在中間的離子區，電子與電洞的濃度都較中性區之多數載體濃度為低。由於離子區缺乏可移動的載體，一般將此區稱做空乏區空乏區 是接面附近的帶電電荷密度分布圖，這裡假設了:(1)在pn 接面附近的p 型及n 型雜質摻雜濃度是均勻的，(2)在空乏區中的載體濃度完全忽略 是對應的電場分布圖，圖中顯示空

5、乏區電場的值都是負的，表示電場方向都是由n 型區中的施子離子指向p 型區中的受子離子，實際的電場分布可以利用高斯定律求出。由電場分布，我們可以很容易看出電位的分布形式 p 型區的電位較高，n 型區的電位較低，其間的電位差我們稱為內建電位內建電位(build-inpotential(build-inpotential) ) Vbi。對電洞而言，他的電位能在p 型中性區最低，故電洞大部分分布於此區，電洞要由n 型區進入p 型中性區，必須克服一個大小為qVbi 的位能障礙(potential barrier)；同樣地，電子大多分佈在電子電位能最低的n 型中性區中，要進入p 型區一樣要克服qVbi 的

6、位能障礙 很清楚顯示了電子與電洞分別看到不同的電位能曲線，這裡主要的原因來自他們所帶電荷符號不同。2.pn2.pn接面二極體的接面二極體的電流電流- -電壓特性電壓特性 4 4. .太陽能電池太陽能電池當光二極體面積很大時，照光後產生之光電流也很大，可以當作電源使用，稱為太陽能電池(solar cell)。太陽能電池的發電能力和他的面積成正比，但一般利用半導體晶片製作的大面積元件成本過高，只有在特殊場合，例如在人造衛星上，才使用得到。而日常所用的太陽能電池，則是以玻璃做基板，先鍍上一層透明的導電膜（通常是氧化銦類的材料），再成長非晶態的矽薄膜，並形成pn 接面，雖然非晶矽太陽電池的發電效率與使

7、用期限較以晶體材料製作的差，但成本卻低的很多，適合一般發電使用。 ，我們比較一個電阻和一個理想二極體通過的電流I 與端電壓V 的關係，這個關係通常稱為元件的電流-電壓特性(current-voltage characteristics)。(b)顯示當理想二極體的V 為負的時候，電流是0，基本上是不導通的，稱做逆向偏壓(reversed biased)；而當V 略正時，又完全導通，電流很大，稱為順向偏壓(forward biased) 實際的pn 接面二極體的電流-電壓特性略有不同，圖5(a)是一個典型的例子，圖中用兩個不同的電流尺度來顯示，順向偏壓夠大時才會有顯著的電流，而逆向偏壓時有一很小的

8、逆向電流。逆向偏壓夠大時，逆向電流幾乎保持不變，稱為逆向飽和電流(reversed-biased saturation current)IS 三 實驗步驟首先將太陽能電池面板與DCA、DC POWER SUPPLY接好，利用太陽能電池照光後，電壓電流會改變的特性，描繪出太陽能電池的I-V Curve，分成無照光、燈光、紅光、藍光四種，比較其在不同條件下所測量出的I-V Curve。 四 實驗設備及器材DCA、DC POWER SUPPLY、太陽能電池面板、風扇、紅色與藍色玻璃紙 五 結果與討論PN Junction照光後，電子電洞如何移動以產生電流電壓?太陽能電池照光前以及照光後其I-V Cu

9、rve曲線圖如何變化，以及其變化代表什麼意義？為何施加順向偏壓與逆向偏壓，其表現出來的I-V Curve有所不同？六、Video示範教學 建構中Thank you for your attention第二單元第二單元 :超導體之超導溫度超導體之超導溫度 一一.實驗目的：實驗目的： 超導體材料是指一種在電流通過時，不會產生超導體材料是指一種在電流通過時，不會產生電阻的材料。既然電阻為零，傳輸的電能就不會損電阻的材料。既然電阻為零，傳輸的電能就不會損耗，因此超導體可以廣泛應用在電子、能源、醫療耗，因此超導體可以廣泛應用在電子、能源、醫療及交通等工業上。故本課程將針對超導體作簡單介及交通等工業上。故

10、本課程將針對超導體作簡單介紹，使同學們了解超導體的工作原理，並且透過本紹，使同學們了解超導體的工作原理，並且透過本實驗實際操作，使同學們對於實驗實際操作，使同學們對於YBCO超導體的臨界溫超導體的臨界溫度有更進一步的瞭解。度有更進一步的瞭解。 二二.實驗原理與機制：實驗原理與機制：2-1. 起源：起源： 一項科學的新發現，往往是在充分的條件下偶然發生的。一項科學的新發現，往往是在充分的條件下偶然發生的。超導的發現或許就是個例子。我們都知道物質有固液氣超導的發現或許就是個例子。我們都知道物質有固液氣三種形態，若把常溫空氣降到很低的溫度三種形態，若把常溫空氣降到很低的溫度(約零下約零下200)，則

11、，則可以得到液體狀的空氣。在可以得到液體狀的空氣。在19世紀末大多數的氣體已經可以世紀末大多數的氣體已經可以被液化，只剩下氦氣仍不能被液化，氦氣還一度被稱為永被液化，只剩下氦氣仍不能被液化，氦氣還一度被稱為永久氣體。久氣體。 但是在但是在1908年，荷蘭科學家歐尼斯年，荷蘭科學家歐尼斯(Kammerlingh-Onnes)證明這是錯誤的，他在證明這是錯誤的，他在4.2(-269)成功地液化氦氣。成功地液化氦氣。成為歷史上第一位將氦氣液化的人。由於歐尼斯的成果使低成為歷史上第一位將氦氣液化的人。由於歐尼斯的成果使低溫研究向前跨了一大步。溫研究向前跨了一大步。 當時對於金屬的電阻會隨著溫度降低而減

12、少已被確當時對於金屬的電阻會隨著溫度降低而減少已被確定，然而在趨近定，然而在趨近0時電阻究竟會低到某個最低值呢？或時電阻究竟會低到某個最低值呢？或是因電子在此時停止流動，而成為絕緣體？這是兩個完是因電子在此時停止流動，而成為絕緣體？這是兩個完全不同的結果。全不同的結果。 歐尼斯對這方面感到興趣，而持續研究著。為了減歐尼斯對這方面感到興趣，而持續研究著。為了減少雜質的影響，歐尼斯選用在當時所能找到純度較高的少雜質的影響，歐尼斯選用在當時所能找到純度較高的金屬汞金屬汞(水銀水銀)來作實驗。他將汞置於液態氦中量測電來作實驗。他將汞置於液態氦中量測電阻，卻意外的發現電阻在阻，卻意外的發現電阻在4.2時

13、突然降到無法量測，這時突然降到無法量測，這是物理中從未發生過的現象，歐尼斯將汞稱為超導體是物理中從未發生過的現象，歐尼斯將汞稱為超導體(superconductor)，時間為，時間為1911年。年。 2-2. 超導體的特性：超導體的特性： 1. 零電阻零電阻 即完全沒有電阻，因此，電流不會有所損耗，而即完全沒有電阻，因此，電流不會有所損耗，而成為永久電流。一般的導體，電阻是因原子熱振動或成為永久電流。一般的導體，電阻是因原子熱振動或晶格缺陷等阻礙電流流動所造成；但在超導狀態下，晶格缺陷等阻礙電流流動所造成；但在超導狀態下，自旋相反的成對電子組成古柏偶對（自旋相反的成對電子組成古柏偶對（Coop

14、er pair），），這種成對電子在傳導時不受晶格中離子的妨礙，因此這種成對電子在傳導時不受晶格中離子的妨礙，因此形成零電阻現象。形成零電阻現象。 為什麼同樣帶負電的電子能夠不互相排斥而形成為什麼同樣帶負電的電子能夠不互相排斥而形成古柏偶對？負負不是應該相斥嗎？為何反而會相吸？古柏偶對？負負不是應該相斥嗎？為何反而會相吸？巴丁、古柏和薛瑞佛三人（巴丁、古柏和薛瑞佛三人（J. Bardeen, L.N. Cooper, and R.J. Schrieffer）利用量子力學對此做了計算與解）利用量子力學對此做了計算與解釋：釋： 在低溫時，古柏偶對中的兩個電子會藉由帶正電在低溫時，古柏偶對中的兩個電

15、子會藉由帶正電的原子核的協助，由相互排斥變為非常弱的相互吸引，的原子核的協助，由相互排斥變為非常弱的相互吸引，使得古柏偶對因此存在。當外在溫度升高、磁場增強使得古柏偶對因此存在。當外在溫度升高、磁場增強到某臨界值時，會使古柏偶對遭到破壞，造成超導現到某臨界值時，會使古柏偶對遭到破壞，造成超導現象消失。象消失。2. 反磁效應反磁效應 超導體的內部磁通量為零，磁力線無法進入超導超導體的內部磁通量為零，磁力線無法進入超導體，這個性質又稱為麥士那效應（體，這個性質又稱為麥士那效應（ Meissner Effect）。這種現象產生的過程是：當超導體放入磁）。這種現象產生的過程是：當超導體放入磁場中時，超

16、導體和一般導體一樣會產生感應電流，而場中時，超導體和一般導體一樣會產生感應電流，而超導體的電阻為零，因此只要磁場存在，電流就能一超導體的電阻為零，因此只要磁場存在，電流就能一直流動，此電流即為屏蔽電流。屏蔽電流在超導直流動，此電流即為屏蔽電流。屏蔽電流在超導體周圍產生與外部磁場方向相反的磁場，因而阻擋外體周圍產生與外部磁場方向相反的磁場，因而阻擋外部磁場進入。磁浮現象即是由這個原理產生的，可應部磁場進入。磁浮現象即是由這個原理產生的，可應用在磁浮火車上。用在磁浮火車上。 3. 約瑟夫穿隧效應約瑟夫穿隧效應 (Josephson Effects) 若把兩個超導體中間夾一薄層的絕緣體，則絕若把兩個

17、超導體中間夾一薄層的絕緣體，則絕緣層也會出現一微弱的超導電流，而能通電。而在緣層也會出現一微弱的超導電流，而能通電。而在兩超導體上施加某一定的電壓時，則能得到一甚強兩超導體上施加某一定的電壓時，則能得到一甚強之共振電流。這就是約瑟夫效應，這是由兩分開的之共振電流。這就是約瑟夫效應，這是由兩分開的超導體中的超導電子相互合作產生的。這一個現象超導體中的超導電子相互合作產生的。這一個現象對磁場非常敏感，所以可以利用它來偵測磁場的變對磁場非常敏感，所以可以利用它來偵測磁場的變化。化。 2-3. 高溫超導體材料：高溫超導體材料： 1986年發現的高溫超導體，不同於以往的金屬或年發現的高溫超導體，不同於以

18、往的金屬或合金，它實際上是一種陶瓷。我們對陶瓷的印象不外合金，它實際上是一種陶瓷。我們對陶瓷的印象不外乎是硬、脆、不導電，但在適當溫度下這些陶瓷卻能乎是硬、脆、不導電，但在適當溫度下這些陶瓷卻能轉變為超導體，實在是令人驚訝。這類超導陶瓷的結轉變為超導體，實在是令人驚訝。這類超導陶瓷的結構均非常複雜，且超導性能也深受這些結構的影響。構均非常複雜，且超導性能也深受這些結構的影響。 超導電流在某一方向能夠流通，在另一個方向卻超導電流在某一方向能夠流通，在另一個方向卻很難流通，這和其晶體結構有一定的關係。而科學家很難流通，這和其晶體結構有一定的關係。而科學家將這些超導陶瓷分為第一代和第二代。第一代超導

19、陶將這些超導陶瓷分為第一代和第二代。第一代超導陶瓷典型代表為鑭鋇銅氧超導體瓷典型代表為鑭鋇銅氧超導體(LaBaCuO)，它是由，它是由IBM公司的研究員貝茲和幕勒發現的，也開啟此一鋇公司的研究員貝茲和幕勒發現的，也開啟此一鋇銅氧化合物超導體的時代。第一代超導的臨界溫度約銅氧化合物超導體的時代。第一代超導的臨界溫度約在在30K50K左右，超導電流在圖中左右，超導電流在圖中粉紅色平面粉紅色平面流動。流動。 第一代超導的臨界溫度約在第一代超導的臨界溫度約在30K50K左右，超導電流左右，超導電流在圖中在圖中粉紅色平面粉紅色平面流動。流動。（位於八面體體心位置）（位於八面體體心位置） 第二代超導陶瓷中

20、最著名的莫過於釔鋇銅氧第二代超導陶瓷中最著名的莫過於釔鋇銅氧(簡簡稱稱YBCO)超導體，它也是由吳茂昆博士發現的第一個超導體，它也是由吳茂昆博士發現的第一個臨界溫度超過液態氮的沸點臨界溫度超過液態氮的沸點77K的超導體。的超導體。 它的結構如下圖，簡單的來說即是一個銅及五個它的結構如下圖，簡單的來說即是一個銅及五個氧所構成的金字塔構造排成層狀，層中有鋇，層間夾氧所構成的金字塔構造排成層狀，層中有鋇，層間夾釔。其中銅離子扮演的角色極為重要，若將銅原子換釔。其中銅離子扮演的角色極為重要，若將銅原子換掉則臨界溫度大幅下降。而圖中綠色的銅氧平面，在掉則臨界溫度大幅下降。而圖中綠色的銅氧平面，在超導機制

21、似乎有很重要的作用，科學家發現此平面上超導機制似乎有很重要的作用，科學家發現此平面上的氧容易脫落，而氧的脫落比例越低臨界溫度越高。的氧容易脫落，而氧的脫落比例越低臨界溫度越高。超導電流則沿此平面流動，或沿底部的銅氧黃色平面超導電流則沿此平面流動，或沿底部的銅氧黃色平面流動。流動。三三.實驗流程圖：實驗流程圖：1. 電源線接到電源供應器。電源線接到電源供應器。2. 接上伏特計。接上伏特計。3. 熱電偶接到伏特計上並校正。熱電偶接到伏特計上並校正。4. 小心地將超導體浸入液態氮裡。小心地將超導體浸入液態氮裡。5. 當停止沸騰，仔細地將電流直條至當停止沸騰，仔細地將電流直條至0.5安培。安培。6.

22、記錄下溫度以及記錄下溫度以及V1、V2的電壓差。的電壓差。7. 讓液態氮緩慢地蒸發而使超導體逐漸暖化。讓液態氮緩慢地蒸發而使超導體逐漸暖化。8. 當超導體暖化時，記錄下電壓和溫度的差值，當超導體暖化時，記錄下電壓和溫度的差值， 電源供應器關掉，記錄下熱電差值電源供應器關掉，記錄下熱電差值9. 銅金屬與矽晶片以同樣方式來量測並作圖。銅金屬與矽晶片以同樣方式來量測並作圖。 1. YBCO超導體熱電偶超導體熱電偶 2. 伏特計、伏特計、 3. 安培計安培計 4. 直流電源供應器直流電源供應器 (DC POWER SUPPLY) 5. 液態氮。液態氮。四、實驗設備及器材四、實驗設備及器材 五五. 結果

23、與討論結果與討論:1. 為何會有超導現象的產生？為何會有超導現象的產生？2. YBa2Cu3O7的臨界溫度是多少？的臨界溫度是多少？3. 列舉超導體的應用範圍（每種特性至少一種）？列舉超導體的應用範圍（每種特性至少一種）？ 六、Video示範教學建構中建構中Thank you for your attention第三單元第三單元 : : 電能迴路設計電能迴路設計一一.實驗目的：實驗目的：本實驗目的在於親自動手體驗電路設計的過程，並透過實驗觀察與記錄，了解電子電路的基本行為，以便未來投身在電子產業中能夠熟練運用這些基本定律。 二二. .實驗原理與機制：實驗原理與機制：基本定義基本定義: 包括一些

24、基本名詞，如電位、電流、電阻、電功率、電容、電感以及一些電的量測單位。 RLC簡介簡介 克希荷夫定律克希荷夫定律的發現的發現: 利用克希荷夫定律(Kirchhoffs laws)，可以簡化複雜的電路求解工作，而這定律是由物理學家勃特克希荷夫(Gustav Robert Kirchhoff，1824 1887)所推導及發表的。他的定律建立了近代網路分析(network analysis)的基礎，同時，不論電路中含有多少個電壓源，都能適用。(1)克希荷夫電壓定律克希荷夫電壓定律(KVL) 在電路的任意封閉迴路(Loop)中，電壓升的總和等於電壓降的總和，亦即電壓的代數總和為零。 V=0(2)克希荷

25、夫電流定律克希荷夫電流定律(KCL) 在網路中流入任一節點的電流等於流出該節點的電流，亦即任意節點的電流代數總和為零。 I=0基本電路基本電路 歐姆定律：科學家歐姆(Georg Simon Ohm,1787-1854)發現，金屬線導電時，兩端的電壓(V)與通過的電流(I)成正比，此電壓與電流的比值即為金屬線的電阻。 (1)一般金屬導體，在定溫下，電壓與電流關係為一通過原點的直線，即電阻維持一定，遵守歐姆定律，如下圖所示。 (2)有些物體如電子零件中的半導體，其電阻值會隨所加電壓的大小而有明顯變化，其電壓與電流關係不成正比，關係圖為一曲線，不符合歐姆定律，如下圖所示。依穩定電流而言，電路中電流的

26、大小與加於該電路之電動勢成正比，而與該電路的總電阻成反比。 即 I = V / R V：電壓降或端電壓，單位為伏特R：被量測部份的電阻，單位為歐姆 由歐姆定律可界定歐姆之定義如下： 一伏特電壓產生一安培電流的電阻 為一歐姆。 RC電路電路 RC電路0CqiRCqdtdqRV=0 (由克希荷夫定律)RCtCqexp1VctVct充電迴路放電迴路RCtCqexp1RCtCqVcexp1 可以知道電容兩端的電壓，與電容充放電時間有關係 RC的單位為時間，RC值為電容時間常數（）， 當t = RC時，充電過程，Vc=(1-exp(-1) 0.63； 放電過程，Vc=(exp(-1) 0.37， 於 是

27、我 們 可 以 利用電容 充 放 電 電 壓 與 時 間 作 圖 ， 即可求出電容的大小。 RL電路電路 0dtdiLiRiRdtdiLV=0 (由克希荷夫定律)LRtRiexp1 RL電路VLt充電迴路ILt放電迴路 IL= I0(1 - exp(-t/)其中，=L/R，稱為RL電路的時間常數，當 t=時，IL= 0.63I0。LRtRiexp1LC電路電路 022xmkdtxd0CqdtdiL022CqdtqdL2w0122qLCdtqdLCwf1212對照簡諧運動 簡諧運動V=0 (由克希荷夫定律) 022kxdtxdmIt補充教材補充教材交流電路電源與通過電阻無相位差交流電路電源V與電

28、感或電容皆有相位差產生，由於其相位不同步而產生干涉，造成迴路電流下降，此原因是來自於電容、電感，可將其簡稱為容抗、感抗。交流電路雖有感抗、容抗、電阻等等存在，其牽扯到波型、相位，不易計算V與I之關係。但是有一簡易的方法，即把感抗XL、容抗XC、電阻R計算得到總阻抗Z，而V=IZ，即可簡單計算出V與I之關係。而容抗與感抗一個是因為相位超前，一個因為相位落後，故可知若兩者相位超前與落後之程度相同，即可耦合掉其感抗、容抗，一般省電器即利用此原理，利用可變電容耦合掉線路之感抗。感抗XL=L容抗XC=1/CRXLXCZ電組值的標示方式可分為下列兩類：直接標示：像一些體積較大的電阻器，其電阻值、誤差、瓦特

29、數大多標示在其上面。但是有些符號必須先記下來。符號意義說明M106MegaK103Kilom10-3milli10-6micron10-9nanop10-12pico色碼表示：一般而言，當我們拿到一個電阻時，會發現上面會有三圈或四圈色碼，如圖表所示。 (I)(II)在電阻上的環狀彩色條紋共有四環，其中第一、二、三環分別表示第一位數、第二位數與乘數，並以顏色代表不同的數字與乘數（下頁圖表），而第四環表示此電阻的誤差值。電阻的大小計算如下：R（第一位數10第二位數）乘數 誤差%色環第一環第二環第三環第四環含義第一位數 第二位數 乘數 誤差黑黑 0 0 1（100） 棕棕 1 1 10（101） 1

30、%紅紅 2 2 100（102） 2%橙橙 3 3 1000（103） 黃黃 4 4 10000（104） 綠綠 5 5 100000（105） 0.05%藍藍 6 6 1000000（106） 0.25%紫紫 7 7 10000000（107） 0.10%灰灰 8 8 100000000（108） 0.05%白白 9 9 1000000000（109） 金金0.1（10-1） 5%銀銀0.01（10-2） 10%無無 20%三三. .實驗流程圖：實驗流程圖：1.分發麵包板及電子材料。2.自己動手組裝麵包板。3.組裝迴路 圖12、圖13或單一圖144.在不同的迴路中(RC、RLC、RL)，固定

31、直流電源供應器電壓，量測電流及電壓的變化情形。圖12圖13圖14四、實驗設備及器材四、實驗設備及器材直流電源供應器、三用電錶、電阻、電感、電容、麵包板、電流計、開關裝置五五. . 結果與討論結果與討論: :RC電路中放電過程的迴路方程式為 ，試寫出推導此式子的過程。量出來的充放電曲線(RC&RL)跟講義上的有什麼差異，試解釋之。電感與電阻於電能迴路中各扮演怎樣的角色，試討論其於直流、交流電路中可能發生之個別現象與交互作用。第四單元第四單元 : : 鋰電池分析鋰電池分析- -充放電與循環伏安充放電與循環伏安一一.實驗目的：實驗目的：新能源的不斷開發是人類社會可持續發展的重要基礎。隨著科技的進步，

32、人們對可移動能源的需求愈來愈強烈，一次電池用完即丟的缺點將被取代，也促進了高性能二次電池之研發。故本課程將針對鋰離子二次電池作簡單介紹，使同學們了解鋰離子二次電池工作原理，並且透過本實驗實際操作，使同學們對於放電曲線圖、循環伏安測試圖形有進一步的認知。 二二.實驗原理與機制：實驗原理與機制：當電池進行充電、放電時，鋰會以離子型態進行電化學反應：充電過程鋰離子依循由正極（陰極）之活化區嵌出，經由電解液再嵌入負極（陽極）；放電過程鋰離子再遵循由負極嵌出，經由電解液以嵌入正極，形成一重覆充放電的可逆機制，其中鋰離子於兩極之間來回搖擺，故稱為搖椅式電池（Rocking Chair Battery ,

33、RCB）。 ChargeDischarge三三.實驗流程圖：實驗流程圖：製備LiFePO4鋰電池電化學測試：二段式充電 1. 5A / cm2充電至3.9V、 2. 再以定電壓3.9V充電 ） 定電流（5A / cm2）放電至2.8V 循環伏安法測試：掃描電位範圍2.83.8V 掃描速率：0.1 mV/sec整理實驗數據、撰寫報告充放電測試儀器充放電測試儀器實驗儀器採用（Jiehan, 5000 ）為充放電系統，此儀器之最大輸出電流10安培（A），電壓10伏特（V）。可運用於定電壓與定電流充放電，亦可量測循環伏安，是一部多功能的電化學分析儀器。四、實驗設備及器材四、實驗設備及器材 五五. 結果與討論結果與討論:0204060801001202.83.03.23.43.63.8 Voltage vs. Li/Li+Capacity(mAh/g)2.83.03.23.43.63.8-4.0 x10-5-2.0 x10-50.02.0 x10-54.0 x10-56.0 x10-5 Current(A)E/V vs. Li/Li+1. 說名一次電池與二次電池的不同點。2. 名詞解釋：正極、負極、能量密度。3. 說明鋰電池放電曲線圖與循環伏安圖的意義。六、Video示範教學建構中建構中Thank you for your attention