 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК оксид лития-кобальта (III) | |
| Другие имена литий-кобальтит | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.032.135  |
| Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| LiCoO 2 | |
| Молярная масса | 97,87 г моль -1 |
| Опасности | |
| Основные опасности | вредный |
| Пиктограммы GHS |   |
| Сигнальное слово GHS | Опасность |
| H317 , H350 , H360 | |
| P201 , P202 , P261 , P272 , P280 , P281 , P302 + 352 , P308 + 313 , P321 , P333 + 313 , P363 , P405 , P501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Оксид лития-кобальта , иногда называемый кобальтатом лития [2] или кобальтитом лития , [3], представляет собой химическое соединение с формулой LiCoO.
2. В кобальта атомы формально состоянии окисления +3, следовательно, ИЮПАК название оксида лития - кобальта (III) , .
Оксид лития - кобальта является темно - синего или сине-серого кристаллического твердого вещества, [4] и широко используется в положительных электродов в литий-ионных батарей .
Структура [ править ]
Структура LiCoO
2был изучен с помощью множества методов, включая дифракцию рентгеновских лучей , электронную микроскопию , дифракцию нейтронов на порошке и EXAFS . [5]
Твердое тело состоит из слоев одновалентных катионов лития ( Li+
), которые лежат между протяженными анионными слоями атомов кобальта и кислорода, расположенными в виде октаэдров с общими ребрами , с двумя гранями, параллельными плоскости листа. [6] Атомы кобальта формально находятся в трехвалентной степени окисления ( Co3+
) и зажаты между двумя слоями атомов кислорода ( O2−
).
В каждом слое (кобальта, кислорода или лития) атомы расположены в правильную треугольную решетку. Решетки смещены так, что атомы лития находятся дальше всего от атомов кобальта, и структура повторяется в направлении, перпендикулярном плоскостям, через каждые три слоя кобальта (или лития). Симметрии точечной группы находится в Германн-Могене нотации, означающая элементарную ячейку с тройной неправильной вращательной симметрией и зеркальной плоскостью. Тройная ось вращения (которая перпендикулярна слоям) называется неправильной, потому что треугольники кислорода (находящиеся на противоположных сторонах каждого октаэдра) противоположно выровнены. [7]
Подготовка [ править ]
Полностью восстановленный оксид кобальта лития может быть получен нагреванием стехиометрической смеси карбоната лития Li
2CO
3и оксид кобальта (II, III) Co
3О
4или металлический кобальт при 600–800 ° C с последующим отжигом продукта при 900 ° C в течение многих часов в атмосфере кислорода. [6] [3] [7]
Частицы нанометрового размера, более подходящие для использования в катоде, также могут быть получены прокаливанием гидратированного оксалата кобальта β- CoC.
2О
4· 2 H
2О в виде стержневидных кристаллов длиной около 8 мкм и шириной 0,4 мкм с гидроксидом лития LiOH , до 750–900 ° С. [9]
Третий метод использует литий ацетат , ацетат кобальта , и лимонную кислоту в равных количествах молярных, в водном растворе. При нагревании до 80 ° C смесь превращается в вязкий прозрачный гель. Затем высушенный гель измельчают и постепенно нагревают до 550 ° C. [10]
Использование в аккумуляторных батареях [ править ]
Полезность оксида лития - кобальта в качестве электрода интеркаляции был обнаружен в 1980 году в Oxford University исследовательская группа под руководством Джона Б. Гудинафа и Токийского университета «ы Коити Mizushima . [11]
В настоящее время соединение используется в качестве катода в некоторых перезаряжаемых литий-ионных батареях с размером частиц от нанометров до микрометров . [10] [9] Во время зарядки кобальт частично окисляется до состояния +4, при этом некоторые ионы лития перемещаются в электролит, в результате чего образуется ряд соединений Li
ИксCoO
2с 0 < x <1. [3]
Аккумуляторы, произведенные с LiCoO
2катоды имеют очень стабильную емкость, но имеют меньшую емкость и мощность, чем катоды с катодами на основе оксидов никель-кобальт-алюминия (NCA). Проблемы с термической стабильностью лучше для LiCoO
2катоды, чем другие химические соединения с высоким содержанием никеля, хотя и незначительно. Это делает LiCoO
2батареи, чувствительные к тепловому выходу из строя в случаях неправильного обращения, например при работе при высоких температурах (> 130 ° C) или перезарядке . При повышенных температурах LiCoO
2 При разложении образуется кислород , который затем вступает в реакцию с органическим электролитом элемента. Это проблема безопасности из-за величины этой экзотермической реакции , которая может распространиться на соседние ячейки или воспламенить близлежащий горючий материал. [12] В общем, это наблюдается для многих катодов литий-ионных аккумуляторов.
См. Также [ править ]
- Список типов батарей
- Оксид натрия кобальта
Ссылки [ править ]
- ^ 442704 - Литий-кобальт (III) оксид (2012-09-14). «Страница продукта Sigma-Aldrich» . Sigmaaldrich.com . Проверено 21 января 2013 .
- ^ А. Л. Емелина, М. А. Быков, Л. Ковба, Б. М. Сенявин, Е. В. Голубина (2011), «Термодинамические свойства кобальтата лития». Российский журнал физической химии , том 85, выпуск 3, страницы 357–363; DOI : 10.1134 / S0036024411030071
- ^ a b c Ондржей Янковский, Ян Коваржик, Йиндржих Лейтнер, Кветослав Ружичка, Давид Седмидубски (2016) «Термодинамические свойства стехиометрического кобальтита лития LiCoO2». Thermochimica Acta , том 634, страницы 26-30. DOI : 10.1016 / j.tca.2016.04.018
- ^ LinYi Gelon New Battery Materials Co., Ltd, «Литий-кобальтовый оксид (LiCoO2) для литий-ионных аккумуляторов» . Запись в каталоге, дата обращения 10.04.2018,
- ^ И. Накаи; К. Такахаши; Ю. Сираиси; Т. Накагоме; Ф. Идзуми; Ю. Исии; Ф. Нисикава; Т. Кониши (1997). «Тонкая структура поглощения рентгеновских лучей и нейтронографический анализ деинтеркаляционного поведения в системах LiCoO2 и LiNiO2». Журнал источников энергии . 68 (2): 536–539. DOI : 10.1016 / S0378-7753 (97) 02598-6 .
- ^ a b Ян Шао-Хорн; Лоуренс Крогеннек; Клод Дельмас; Э. Крис Нельсон; Майкл А. О'Киф (июль 2003 г.). «Атомное разрешение ионов лития в LiCoO2" . Природа материалы . 2 (7): 464-467. DOI : 10.1038 / nmat922 . PMID 12806387 .
- ^ а б Х. Дж. Орман и П. Дж. Уайзман (январь 1984 г.). «Кобальт (III) оксид лития, CoLiO
2: Уточнение структуры с помощью порошковой дифракции нейтронов». Acta Crystallographica Раздел C . 40 (1): 12-14 . DOI : 10,1107 / S0108270184002833 . - ^ Ци, Чжаосян; Кениг, Гэри М. (2016-08-16). «Высокоэффективные субмикрометрические материалы LiCoO2 от масштабируемой обработки шаблона микрочастиц». ХимияВыберите . 1 (13): 3992–3999. DOI : 10.1002 / slct.201600872 . ISSN 2365-6549 .
- ^ а б Ци, Чжаосян (август 2016 г.). «Высокоэффективные субмикрометрические материалы LiCoO2 от масштабируемой обработки шаблона микрочастиц». ХимияВыберите . 1 (13): 3992–3999. DOI : 10.1002 / slct.201600872 .
- ^ a b Tang, W .; Лю, LL; Tian, S .; Li, L .; Юэ, YB; Wu, YP; Guan, SY; Чжу, К. (01.11.2010). «Nano-LiCoO2 в качестве катодного материала большой емкости и высокой производительности для водных перезаряжаемых литиевых батарей». Электрохимические коммуникации . 12 (11): 1524–1526. DOI : 10.1016 / j.elecom.2010.08.024 .
- ↑ К. Мидзусима, П. К. Джонс, П. Дж. Уайзман, Дж. Б. Гуденаф (1980), « Ли
ИксCoO
2 (0 < x <1): новый катодный материал для батарей с высокой плотностью энергии ». Бюллетень по исследованиям материалов , том 15, страницы 783–789. Doi : 10.1016 / 0025-5408 (80) 90012-4 - ^ Даути, Даниил; Песаран, Ахмад. «Дорожная карта безопасности автомобильных аккумуляторов» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 19 января 2013 года .
Внешние ссылки [ править ]
- Визуализация структуры оксида лития-кобальта на атомном уровне из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли
