Tlenek kobaltu litu
|
|
 |
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
nazwa IUPAC
tlenek kobaltu(III) litu
|
|
| Inne nazwy kobaltyt litowy
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA | 100.032.135 |
| Numer WE |
|
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
|
LiCoO 2 |
|
| Masa cząsteczkowa | 97,87 g mol -1 |
| Wygląd | ciemnoniebieskie lub niebieskawo-szare krystaliczne ciało stałe |
| Zagrożenia | |
| Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP): | |
|
Główne zagrożenia
|
szkodliwy |
| Oznakowanie GHS : | |
 
|
|
| Niebezpieczeństwo | |
| H317 , H350 , H360 | |
| P201 , P202 , P261 , P272 , P280 , P281 , P302 +P352 , P308+P313 , P321 , P333+P313 , P363 , P405 , P501 | |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Tlenek kobaltu litu , czasami nazywany kobaltanem litu lub kobaltytem litu , jest związkiem chemicznym o wzorze LiCoO
2 . Atomy kobaltu są formalnie na +3 stopniu utlenienia, stąd nazwa IUPAC tlenek kobaltu(III ) litu .
Tlenek kobaltu litu jest ciemnoniebieską lub niebieskawo-szarą krystaliczną substancją stałą i jest powszechnie stosowany w dodatnich elektrodach akumulatorów litowo-jonowych .
Struktura
Strukturę LiCoO
2 badano za pomocą wielu technik, w tym dyfrakcji rentgenowskiej , mikroskopii elektronowej , proszkowej dyfrakcji neutronów i EXAFS .
Ciało stałe składa się z warstw jednowartościowych kationów litu ( Li +
), które znajdują się pomiędzy rozciągniętymi warstwami anionowymi atomów kobaltu i tlenu, ułożonymi jako ośmiościany o wspólnych krawędziach , z dwiema powierzchniami równoległymi do płaszczyzny warstwy. Atomy kobaltu są formalnie na trójwartościowym stopniu utlenienia ( Co 3+
) i są umieszczone pomiędzy dwiema warstwami atomów tlenu ( O 2−
).
W każdej warstwie (kobaltu, tlenu lub litu) atomy układają się w regularną trójkątną siatkę. Sieci są przesunięte tak, że atomy litu znajdują się jak najdalej od atomów kobaltu, a struktura powtarza się w kierunku prostopadłym do płaszczyzn co trzy warstwy kobaltu (lub litu). Symetria grupy punktów to w notacji Hermanna-Mauguina , co oznacza komórkę elementarną z potrójną niewłaściwą symetrią obrotową i lustrzana płaszczyzna. Potrójna oś obrotu (która jest normalna do warstw) jest określana jako niewłaściwa, ponieważ trójkąty tlenu (znajdujące się po przeciwnych stronach każdego ośmiościanu) są przeciwstawne.
Przygotowanie
Całkowicie zredukowany tlenek kobaltu litu można otrzymać przez ogrzewanie stechiometrycznej mieszaniny węglanu litu Li
2 CO
3 i tlenku kobaltu (II, III) Co
3 O
4 lub kobaltu metalicznego w temperaturze 600–800 °C, a następnie wyżarzanie produktu w temperaturze 900 °C przez wiele godzin, wszystko w atmosferze tlenu.
_synthesis_route.png)
Cząstki wielkości nanometrów bardziej odpowiednie do stosowania na katodach można również otrzymać przez kalcynację uwodnionego szczawianu kobaltu β- CoC
2 O
4 · 2 H
2 O , w postaci przypominających pręty kryształów o długości około 8 μm i szerokości 0,4 μm, za pomocą litu wodorotlenek LiOH , do 750–900 °C.
Trzecia metoda wykorzystuje octan litu , octan kobaltu i kwas cytrynowy w równych ilościach molowych w roztworze wodnym. Ogrzewanie w temperaturze 80°C zmienia mieszaninę w lepki, przezroczysty żel. Wysuszony żel jest następnie mielony i stopniowo podgrzewany do 550°C.
Stosować w akumulatorach
Przydatność tlenku litowo-kobaltowego jako elektrody interkalacyjnej została odkryta w 1980 roku przez grupę badawczą Uniwersytetu Oksfordzkiego kierowaną przez Johna B. Goodenougha i Koichi Mizushima z Uniwersytetu Tokijskiego .
Związek ten jest obecnie używany jako katoda w niektórych akumulatorach litowo-jonowych , a rozmiary cząstek wahają się od nanometrów do mikrometrów . Podczas ładowania kobalt jest częściowo utleniany do stanu +4, a część litu przemieszcza się do elektrolitu, w wyniku czego powstaje szereg związków Li
x CoO
2 o wartościach 0 < x < 1.
Baterie produkowane z katodami LiCoO
2 mają bardzo stabilne pojemności, ale mają mniejsze pojemności i moc niż te z katodami na bazie tlenków niklu-kobaltu-glinu (NCA). Problemy ze stabilnością termiczną są lepsze w przypadku katod LiCoO
2 niż w przypadku innych chemikaliów bogatych w nikiel, chociaż nie znacząco. To sprawia, że akumulatory LiCoO
2 są podatne na niekontrolowany wzrost temperatury w przypadku niewłaściwego użytkowania, takiego jak praca w wysokiej temperaturze (>130°C) lub przeładowanie . W podwyższonych temperaturach LiCoO
2 rozkład wytwarza tlen , który następnie reaguje z organicznym elektrolitem ogniwa. Jest to zagrożenie dla bezpieczeństwa ze względu na skalę tej wysoce egzotermicznej reakcji , która może rozprzestrzenić się na sąsiednie komórki lub spowodować zapalenie pobliskiego materiału palnego. Ogólnie rzecz biorąc, jest to widoczne w przypadku wielu katod akumulatorów litowo-jonowych.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Obrazowanie struktury tlenku kobaltu litu na poziomie atomowym zarchiwizowane 13.01.2008 w Wayback Machine z Lawrence Berkeley National Laboratory