钴酸锂

【概述】
钴酸锂，化学式为LiCoO2，是一种无机化合物，一般用于生产锂离子电池的正极材料。

【理化性质】

表1为LiCoO2 正极材料的物理性能

表2为LiCoO2的电化学性能

【结构】
钴酸锂具有三种物相, 即层状结构的HT-Li-CoO2, 尖晶石结构的LT-LiCoO2 和岩盐相Li-CoO2。层状LiCoO2中氧原子采取畸变的立方密堆积, 钴层和锂层交替分布于氧层两侧, 占据八面体空隙;尖晶石结构的LiCoO2氧原子为理想立方密堆积排列, 锂层中含有25 %钴原子, 钴层中含有25 %锂原子。岩盐相晶格中Li+和Co3+随机排列, 无法清晰辨出锂层和钴层。层状的CoO2框架结构为锂离子的迁移提供了二位隧道。层状钴酸锂结构如图1 所示(灰色圆圈为处于3b位置的Co3+, 黑圈为处于3a位置的Li+, 白色圆圈为处于6c位置的O2-)。

图1为层状钴酸锂结构图

【制备方法】
1.传统高温固相合成法合成LiCoO2一般是以Li-CO3或LiOH和CoCO3或Co3O4为原料, 按照摩尔比Li/Co为1∶1 配制, 在700～1000 ℃空气气氛下焙烧而成。
2.采用复合型反应生成LiCoO2前驱体, 在350～450 ℃左右预处理, 然后在空气中700～850 ℃下加热, 这样得到的产品晶体生长更加完美, 从而获得具有高结晶度的层状LiCoO2, 其循环寿命长, 实际比容量更高, 可达150 mAh/g 。
3.采用碱式碳酸钴2Co-CO3·3Co-(OH)2·3H2O 与Li2CO3 按n(Li)∶n(Co)=1∶1充分混匀后进行加热合成LiCoO2 。
4.将Li2CO3、CoCO3按n(Li)∶n(Co)=1∶1混合后在700～900 ℃空气中焙烧制得LiCoO2。以碳电极为负极, LiCoO2为正极组装成聚合物锂离子蓄电池, 充放电测试结果表明与液态锂离子蓄电池性能相近, 首次充放电效率在80 %以上。

【应用】
用于生产锂离子电池的正极材料。

【主要参考资料】
[1]李佩芳等.我国钴酸锂的生产现状.新疆有色金属.2002.3:29-30.
[2]雷圣辉等.锂电池正极材料钴酸锂的改性研究进展.湖南有色金属.2009.25(5):37-42.