Litiumkobolttioksidi

Litiumkobolttioksidi
Tunnisteet
CAS-numero 12190-79-3
PubChem CID 23670860
Ominaisuudet
Molekyylikaava LiCoO2
Moolimassa 97,871 g/mol
Ulkomuoto Harmaata kiteistä ainetta
Tiheys 5,16 g/cm3[1]
Infobox OK

Litiumkobolttioksidi eli litiumkoboltiitti (LiCoO2) on epäorgaaninen ioniyhdiste. Yhdiste johtaa sähköä ja sitä käytetään litiumioniakuissa katodina.

Rakenne

Litiumkobolttioksidin kiderakenne on selvitetty röntgensädediffraktion avulla ja sillä on heksagoninen alkeiskoppi. Kiderakenne koostuu koboltti- ja happiatomien muodostamista kerroksista, joissa ne ovat sijoittuneet oktaedrin muotoon. Litiumionit sijoittuvat näiden kerrosten väliin.[2]

Valmistus

Litiumkobolttioksidia tuotetaan kuumentamalla litiumkarbonaattia ja kobolttikarbonaattia 900 °C lämpötilassa kahdenkymmenen tunnin ajan tai kuumentamalla litiumkarbonaattia ja koboltti(II,III)oksidia viisi tuntia 550 °C lämpötilassa ja tämän jälkeen vuorokauden ajan 850 °C lämpötilassa. Ensin mainitulla tavalla tuote on usein epästoikiometristä ja sen suhdekaavaksi on määritetty Li0,99Co1,04O2.[1][3]

6 Li2CO3 + 4 Co3O4 + O2 → 12 LiCoO2 + 6 CO2

Käyttö

Litiumkobolttioksidia käytetään katodina litiumakuissa ja anodina hiiltä. Tällöin akkua ladattaessa tapahtuu reaktio alla oleva yhtälön mukaisesti. Akun purkautuessa reaktio on käänteinen.[4] Akun latautuessa koboltti hapettuu hapetusluvulta +III hapetusluvulle +IV ja litiumionit pelkistyvät grafiittianodin pinnalla litiummetalliksi.[5]

Li1-xCoO2 + CnLix ↔ {\displaystyle \leftrightarrow } LiCoO2 + Cn

Tällaisesta akusta saatava jännite on 3,6V.[4] Litiumkobolttioksidin etuja ovat sen lämmönkestävyys, korkea kapasiteetti (137 mAh/g), pitkä kestoikä, korkea purkautumisjännite ja sitä on helppo tuottaa teollisesti hyvin puhtaana.[1][6]

Litiumkobolttioksidia voidaan käyttää myös keramiikan lasitteissa.[7]

Lähteet

  1. ↑ a b c Ulrich Wietelmann & Richard J. Bauer: Lithium and lithium compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2002 Teoksen verkkoversio Viitattu 1.11.2010
  2. ↑ Yang Shao-Horn, Laurence Croguennec, Claude Delmas, E. Chris Nelson & Michael A. O'Keefem: Atomic resolution of lithium ions in LiCoO2. Nature Materials, 2003, 2. vsk, s. 464–467. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 1.11.2010. (englanniksi)
  3. ↑ Masaki Yoshio,R. J. Brodd,Akiya Kozawa (toim.): Lithium-ion batteries: science and technologies, s. 303. Springer, 2009. ISBN 978-0-387-34444-7. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 1.11.2010). (englanniksi)
  4. ↑ a b Antonio Luque,Steven Hegedus: Handbook of photovoltaic science and engineering, s. 823. John Wiley and Sons, 2003. ISBN 978-0-471-49196-5. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 1.11.2010). (englanniksi)
  5. ↑ Geoff Rayner-Canham & Tina Overton: Descriptive Inorganic Chemistry, s. 254. 5th Edition. W. H. Freeman and Company, 2006. ISBN 978-1-4292-2434-5. (englanniksi)
  6. ↑ K. Zaghib,C. M. Julien,J. Prakash (toim.): New trends in intercalation compounds for energy storage and conversion, s. 317. The Electrochemical Society, 2003. ISBN 978-1566774031. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 1.11.2010). (englanniksi)
  7. ↑ George Stuart Brady,George S. Brady,Henry R. Clauser,John A. Vaccari: Materials handbook, s. 248. McGraw-Hill Professional, 2002. ISBN 9780071360760. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 1.11.2010). (englanniksi)
Tämä kemiaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.