電池與能源材料

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。

  1. A約170 mAh/g
  2. B約85 mAh/g
  3. C約340 mAh/g
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正確答案:A. 約170 mAh/g

從 LiFePO₄ 1 mol 脫出 Li⁺ 1 mol,Fe²⁺ 被氧化為 Fe³⁺,因此移動的電子為1 mol。理論電容量為 Q = nF/(3.6M) = 1 × 96485 / (3.6 × 157.8) ≈ 170 mAh/g。約340 mAh/g 是把反應的電子數算成2個的錯誤,Fe²⁺ 變為 Fe³⁺ 只有1個電子。約85 mAh/g 是途中多除以2的值。LiFePO₄ 實際上可使用到接近理論值的160 mAh/g 左右,但平均電壓約為3.4 V 而偏低,因此單位質量的能量比層狀氧化物正極小。

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