傳統鋰離子二次電池之電解質部分，多屬使用有機溶劑的液態電解質系統，潛藏漏液及毒性等危險，對於攜帶型能源是個相當重要的威脅，報章雜誌上亦不時會看到手機電池爆炸所造成之意外傷害，加上液態電解質在小型化及產品形狀多樣化的過程亦有其難度，因此發展一種具有高度安全性以及能夠擁有良好加工性的電解質實為一重點研究。
固態高分子電解質的產生，雖解決了過去液態電解質於實用上的諸多問題，但在發展固態高分子電解質的過程中，始終無法突破室溫下導電度太低的瓶頸，因此，提升固態高分子電解質之離子導電度一直是近幾年來熱門的研究課題。本研究利用分子動力學模擬的方法，探討鋰－釩氧離子性團簇體在聚氧化乙烯為主體的固態高分子電解質系統中應用的可能性，藉由觀測鋰離子流動性的變化及移動方式，判斷鋰－釩氧離子性團簇體的加入能否改善現今固態高分子電解質導電度不佳的問題。

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摘要 i
目錄 ii
圖目 iv
表目 v
壹、緒論 1
一、前言 1
二、固態高分子電解質之相關研究與發展 2
三、鋰－釩氧離子性團簇體之相關研究與發展 4
四、研究動機與目的 6
貳、分子動力學模擬的原理與方法 7
一、MD基本原理 7
二、數值積分方法 9
三、MD模擬流程 10
四、週期性邊界條件 11
參、模擬系統 12
一、模型建立 12
二、參數設定 16
肆、結果與討論 17
一、擴散係數與導電度 17
二、徑向分佈函數 21
三、聚氧化乙烯骨幹的運動情形 24
四、鋰離子的運動 29
伍、結論 32
陸、參考資料 34

1. D.E. Fenton, J.M. Parker, and P.V. Wright, Complexes of alkali metal ions with poly(ethylen oxide), Polymer, 14 (1973), pp. 589.
2. P.V. Wright, Electrical conductivity in ionic complexes of poly(ethylene oxide), Br. Polym. J., 7 (1975), pp. 319-327.
3. C. Berthier, W. Gorecki, and M. Minier, Microscopic investigation of ionic conductivity in alkali metal salts-poly(ethylene oxide) adducts, Solid State Ionics, 11 (1983), pp. 91-95.
4. R.D. Armstrong and M.D. Clarke, The effect of traces of water on PEO4.5LiCF3SO3 films, Solid State Ionics, 11 (1984), pp. 305-306.
5. B. Scrosati, Applications of Electroactive Polymers, Chapman & Hall, London, 1933.
6. F. Croce, G.B. Appetecchi, L. Persi, and B. Scrosati, Nanocomposite polymer electrolytes for lithium batteries, Nature, 394 (1998), pp. 456-458.
7. A.L. Xie and C.A. Ma, Hexalithium hexadecahydrate decavanadate, [Li6(H2O)16V10O28]n, Acta Cryst., C61 (2005), pp. i67-i68.
8. L.Y. Wu, J.M. Liao, and C.L. Chen, Investigating lithium ion conductivity in amorphous solids containing [V10O28]6- clusters by computer simulation, Molecular Simulation, 33 (2007), pp. 269-276.
9. A.R. Leach, Molecular Modelling: Principles and Applications, Longman, England, 1996.
10. W.F. van Gunsteren and H.J.C. Berensen, Computer simulation of molecular dynamics: methodology, applications, and perspectives in chemistry, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 29 (1990), pp. 992-1023.
11. D.A. McQuarrie, Statistical Mechanics, Harper & Row, New York, 1976.
12. R.W. Hockney, Methods in Computational Physics, Academic Press, New York, 1970.
13. D. Beeman, Some multistep methods for use in molecular dynamics calculations, J. Comput. Phys., 20 (1976), pp. 130-139.
14. M.P. Allen and D.J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Oxford University Press, New York, 1987.
15. A.K. Rappe, C.J. Casewit, K.S. Colwell, W.A. Goddard, and W.M. Skiff, UFF, a full periodic table force field for molecular mechanics and molecular dynamics simulations, J. Am. Chem. Soc., 114 (1992), pp. 10024-10035.
16. P.P. Ewald, The calculation of optical and electrostatic grid potential, Annalen der Physik, 64 (1921), pp. 253-287.
17. B.A. Ferreira, F. Muller-Plathe, A.T. Bernardes, and W.B. De Almeida, A comparison of Li+ transport in dimethoxyethane, poly(ethylene oxide) and poly(tetramethylene oxide) by molecular dynamics simulations, Solid State Ionics, 147 (2002), pp. 361-366.
18. P. Johansson, First principles modelling of amorphous polymer electrolytes: Li+-PEO, Li+-PEI, and Li+-PES complexes, Polymer, 42 (2001), pp. 4367-4373.