電池與能源材料
以三選一題型確認鋰離子電池的正極與負極材料及理論電容量的計算、層狀、尖晶石與橄欖石結構、固態電解質、燃料電池、太陽電池的能隙，以及熱電材料的ZT。
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電池與能源材料的重點
在鋰離子電池中，Li⁺ 在正極與負極的晶體之間往返而進行充放電。正極有層狀岩鹽型的 LiCoO₂、尖晶石型的 LiMn₂O₄、橄欖石型的 LiFePO₄ 等，Li⁺ 通道的維度、電壓與安全性隨結構而異。電極的理論電容量可由 Q = nF/(3.6M) mAh/g 求得。以固態電解質取代液態電解液的全固態電池，其研究也在持續進展。
燃料電池的工作溫度取決於電解質傳導質子或氧離子，氫與氧反應的理論電動勢約為1.23 V。太陽電池的效率上限，由吸收層能隙所造成的光穿透損失與熱化損失之間的取捨決定。熱電材料的性能以 ZT = S²σT/κ 表示，需要能導電卻不易導熱的材料。
電池與能源材料的題目列表（12題）
- 鋰離子電池（負極為石墨，正極為LiCoO₂）放電時，鋰離子與電子的移動，下列何者正確？
- 鋰離子電池正極材料與晶體結構的組合，下列何者正確？
- 鋰最大量嵌入石墨負極時成為 LiC₆。石墨的理論電容量（以石墨質量計）最接近下列何者？設碳的原子量為12.01，法拉第常數為96485 C/mol，1 mAh = 3.6 C。
- 在橄欖石型正極材料 LiFePO₄ 中，設藉由 Fe²⁺/Fe³⁺ 的反應使鋰全部進出時，理論電容量最接近下列何者？設 LiFePO₄ 的式量為157.8 g/mol，法拉第常數為96485 C/mol，1 mAh = 3.6 C。
- 橄欖石型 LiFePO₄ 正極的特徵，下列何者正確？
- 關於作為負極材料的矽（Si）的敘述，下列何者正確？
- 關於全固態電池所用硫化物系固態電解質的敘述，下列何者正確？
- 關於質子交換膜燃料電池（PEFC）電解質的敘述，下列何者正確？
- 由氫與氧生成液態水的反應 H₂ + 1/2 O₂ → H₂O(l)，其標準吉布斯自由能變化在25℃時為 −237 kJ/mol。使用此反應的燃料電池，理論電動勢最接近下列何者？設法拉第常數為96485 C/mol。
- 單接面太陽電池中，吸收層半導體的能隙存在使理論效率最大的最佳值（在地面太陽光下約1.1〜1.4 eV），其理由下列何者正確？
- 某熱電材料在300 K時的席貝克係數為200 µV/K，電導率為1.0×10⁵ S/m，熱導率為1.5 W/(m·K)。無因次性能指標 ZT = S²σT/κ 最接近下列何者？
- 提高熱電材料性能指標 ZT 的方針，下列何者正確？