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研究生: 林榮義
Jung-I Lin
論文名稱: 鋰離子電池材料鋰-鎳-氧化合物的結構與磁性研究
指導教授: 李文献
Wen-Hsien Li
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
畢業學年度: 88
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 鋰離子電池材料交流磁化率磁滯曲線中子繞射鐵磁性自旋玻璃超順磁性
外文關鍵詞: ferromagnetic, susceptibility, hysteresis, neutron scattering, spin glass, superparamagnetism
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  • 結構方面,LiNiO2屬於三方晶系R m的層狀結構,經由高解析度中子粉末繞射實驗,透過Rietveld結構精算法,在精算的過程發現此樣品中,在Li原子的位置上大約有14%被Ni原子所佔用,Ni層原子的位置上有4%被Li原子所佔用。所以樣品真正的化學式應為Li0.9Ni1.1O2 。
    磁性方面,LiNiO2系統中,學者提到此系統中具可能有自旋玻璃性、超順磁性及長程磁有序等特性。在交流磁化率隨溫度的變化情形,系統在170K脫離Curie-Wise曲線,顯示170K以上為順磁性,在126K發現一磁化率峰值出現。在磁滯曲線實驗上,發現60K以上沒有磁滯現象,而60K以下出現磁滯現象,且溫度越低磁滯區域越大。針對樣品Li0.9Ni1.1O2 做中子磁散射實驗時,分別取得35K、72K、163K和200K的繞射譜圖,35K到200K的溫度範圍內,中子繞射譜圖中並無明顯差別。若比較室溫的中子繞射譜圖與35K的繞射譜圖,發現在散射角2θ為26.3˚、33.4˚、40.1˚、48.4˚和53.6˚出現的繞射波峰應該是磁性所形成的繞射峰。本論文在磁性的研究上將針對系統中是否可能有自旋玻璃性、超順磁性及長程磁有序等特性做一系列的實驗與研究探討。


    第一章 簡 介 …………………………………………………………1 1-1 鋰電池系統之發展過程 …………………………………………1 1-2 LiNiO2及LiNi1-xCoxO2之系統介紹 ……………………………5 1-3 樣品之備製 ………………………………………………………7 參考資料 ………………………………………………………………10 第二章 理論基礎 ……………………………………………………11 2-1 基本特性 ………………………………………………………11 2-2 理論基礎 ………………………………………………………14 2-2.1自旋玻璃 (spin glass)特性 …………………………………14 2-2.2超順磁性 (Superparamagnetism)特性 ……………………17 參考資料 ………………………………………………………………23 第三章 中子核繞射實驗與結構分析 ………………………………24 3-1 中子的基本特性 ………………………………………………24 3-2 高解析度中子粉末繞射儀(BT-1) ……………………………26 3-3 中子和繞射理論 ………………………………………………29 3-4 核繞射結果及晶體結構分析 …………………………………31 參考資料 ………………………………………………………………39 第四章 交流磁化率實驗與分析 ……………………………………40 4-1 交流磁化率原理與儀器裝置 …………………………………40 4-2 實驗數據結果 …………………………………………………45 (1) 激發磁場的頻率對交流磁化率的影響 ………………………47 (2) 交流磁場強度對交流磁化率的影響 …………………………50 (3) 外加直流磁場對交流磁化率的影響 ………………………54 (4) 磁化強度對溫度的關係 ………………………………………57 (5) 磁滯曲線 ………………………………………………………59 參考資料 ………………………………………………………………71 第五章 中子磁繞射實驗結果與分析 ………………………………72 5-1 三軸中子散射儀(BT-9) ………………………………………72 5-2 中子磁繞射理論 ………………………………………………75 5-3 磁散射結果 ……………………………………………………79 參考資料 ………………………………………………………………86 第六章 結論 …………………………………………………………87

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