氧化锂钴的特性与工业应用

氧化锂钴，也叫做钴酸锂，常温常压下为灰黑色固体粉末，具有一定的吸湿性但是不溶于水。氧化锂钴是一种无机化合物，一般用作锂离子电池的正电极材料，它在酸性溶液中是强氧化剂，能将氯离子氧化为氯气，将二价锰离子氧化为MnO4-。此外，该物质在酸性溶液中的氧化还原电位比高铁酸弱一些，但远高于高锰酸。

图1 氧化锂钴的性状图

特性

氧化锂钴是第一款商业化锂离子电池的正极材料，其完全脱锂后的理论克容量为274 mAh/g，真密度高达5.1 g/cm3，实际压实密度可达4.2 g/cm3，具有极高的体积能量密度（高电压下优势凸显），目前仍然是消费类电池应用最广泛的正极材料。氧化锂钴具有三种晶体结构，分别为高温相HT-LiCoO2、低温相LT-LiCoO2、岩盐相LiCoO2。其中，低温相氧化锂钴合成温度较低，晶体结构特征介于层状结构和尖晶石结构之间，Li层中含有约25%Co原子，Co层中含有约25%Li原子，松装密度较低，电化学性能较差，很少作为商业化正极材料投入使用，而岩盐相钴酸锂的结构高度紊乱，Li和Co在晶体内部随机排列，没有明显规律。[1]

作为正极材料的缺点

氧化锂钴作为目前商业化且使用量最大的锂离子电池正极材料，他的生产工艺成熟、性能良好，且具有比其他所有正极材料都要优越的循环性能，不过缺点也是很明显的。氧化锂钴的安全性能比较差，循环性能也不太理想，放电容量达不到理论值（智能达到理论值的一半左右）。同时，由于钴资源的匮乏，物以稀为贵，所以氧化锂钴电磁的价格昂贵，锂离子电池正极材料钴酸锂因为成本高等因素，制约了该物质在市场上的应用及发展。为了进一步完善该材料的性能，从生产工艺的改进方面做出了大量的改进工作，取得了良好的效果，也有大量的研究通过掺杂和包覆对钴酸锂进行改性，使得其充放电的性能、循环性能等性能提高。[1]

制备方法

制备氧化锂钴的方法比较多，有高温固相合成法、低温固相合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法、喷雾干燥法、微博合成法、沉淀-冷冻法等，目前市面上最长使用的方法就是高固相合成法。

工业应用

自从1990年索尼采用可以嵌锂的氧化锂钴做正极材料以来，锂离子电池满足了非核能能源开发的需要，同时具有工作电压高、自放电小、循环寿命长、重量轻、无记忆效应、环保等优点。目前氧化锂钴电池以及成为了世界各国点原材料研究开发的重点关注对象，锂离子电池已经广泛的应用在笔记本电脑、摄像机、照相机以及手机等电子产品的电源中，除此之外，还被应用于电动汽车技术、大型发电厂的储能电池、医疗仪器电源以及UPS电源和宇宙空间等各个领域。氧化锂钴的电化学性能优越，每循环一周期容量平均衰减﹤0.05%。它的加工性能优异，振实密度大, 有助于提高电池体积比容量。氧化锂钴常锂离子电池作正极材料，主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。它可抑制电池极化，减少热效应从而提高倍率性能。它也可以降低电池内阻并明显降低了循环过程的动态内阻增幅。更高的能量密度是锂离子电池不懈的追求。[1]

干燥技术

氧化锂钴材料的干燥过程传统技术采用热风烘干技术，但是其干燥周期长，效率低，干燥均匀性不好等问题，微波干燥技术的出现及时的解决了这个问题，其干燥时间极短，几分钟就可完成干燥过程，干燥均匀性好，用电节能环保。

毒性

氧化锂钴有很大的毒性，吸入和皮肤接触会导致过敏。

参考文献

[1] 雷圣辉,陈海清,刘军,等.锂电池正极材料钴酸锂的改性研究进展 [J]. 湖南有色金属, 2009, 25(5) : 6.