電化學的測量及分析

最後我們嘗試不同條件後，我們以電位範圍 0.8V 到 2.8V 以較少 的溶劑量約 1.3 毫升 PVDF 當作我們的黏結劑的電解液則是 1M 的 NaPF6溶解在體積比 1：1 的 EC 和 PC 中。我們以這樣的條件做成電 極後測量其前五次的充放電結果為 Figure3.22。

Figure3.22 The charge-discharge curve for 5 cycles.

我們以 0.1C (~44.6mA/g)的速率電位範圍從 0.8V 到 2.8V 可以從結果

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一圈放電曲線有一穩定的電位平台約在 1.2V 但是可以看到從第二圈 的充放電曲線後就發現沒有一穩定的電位平台，這在組成全電池後可 能會影響其穩定電壓的供輸。

Figure3.23 Cycling performance of FeS2 for 50 cycles.

Figure3.23 為我們進行 50 圈的充放電測試，可以看到在前 50 圈的測 試中在的 50 圈的電容量大概為 400 mAhg^-1左右其約還有 55%的電容 量維持。在穩定性上相較於應用在鋰電池衰退的程度有較好的表現。

也可以看到除了的一圈的不可逆電容量約 20%在之後每一圈的充放 電電容量沒有太大的損失。我們將每一圈電容量維持的比率稱做庫倫 效率並做成 Figure3.24。

0 10 20 30 40 50

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Figure3.24 Cycling performance of FeS2 for 50 cycles in coulombic efficiency.

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Figure3.25 Cyclic Voltammetry of FeS2 for 5 cycles.

可以從 Figure3.25 看到在第一圈約 0.8V 有一明顯的還原反應，而在

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Figure3.26 Electrochemical Impedance Spectroscopy of FeS2 in different cycle.

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了材料表面的阻抗造成在鈉離子嵌入嵌出過程中受到了影響。所以也 因為阻抗的增加影響了鈉離子嵌入嵌出的傳遞，也可能是造成電容量 衰退的原因之一。

Figure3.27 Charge-Discharge curve of FeS2 in different rate.

我們又測量二硫化鐵在不同的充放電速率下的電容量，可以看到在 0.5C(~223mA/g)的電容量約還有 400 mAhg^-1左右，在 2C(~892mA/g) 的速率下也還有 350 mAhg^-1再以更快的速率分別以 5C(~2230mA/g)

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Figure3.28 Charge-Discharge curve of FeS2 in different rate with 5 cycles per rate.

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Figure3.29 Cycle Performance of FeS2 for 100 cycles by capacity limitation.

我們又嘗試改變我們的電位範圍從原本的 0.8V 到 2.8V 變成大概是 1.3V 到 2.8V 左右利用限制電容量的概念來測試。我們可以看到分別 以 1C(~446mA/g)和 5C(~2230mA/g)的速率下測試 100 圈，可以發現 在穩定性上有非常好的穩定性，其電容量也分別維持在 360 mAhg^-1 和 250 mAhg^-1沒有任何衰退的情形發生。而此概念是利用限制電容 量的概念來使我們材料沒有完全的和嵌入嵌出的鈉離子進行反應，只 有部分材料進行反應後來達到我們所限制的電容量的值，而其他沒有 反應的材料可能在之後的充放電時才和鈉離子反應，進而增加我們在 長圈數下測試的循環穩定性。

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Figure3.30 SEM of FeS2 electrode surface after 5 cycles.

之後我們將經過 5 圈充放電測試後電池拆開後取出電極去以 SEM 觀 察電極在充放電後的變化。從 Figure3.30 中可以看到電極表面在充放 電過後都有些形態上的改變像是碳在充放電前為粒子的形狀在電極 表面上，但是在充放電過後其碳的型態已經沒有粒子的形態，可能是 在充放電過程中鈉離子嵌入嵌出時所造成的。而我們的材料在充放電 過後也因為和鈉離子反應後可能在體積變化和大小都有不一樣。

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