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| 名前 | |
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| IUPAC名
リチウムコバルト(III)酸化物
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| その他の名前
リチウムコバルト
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.032.135 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| リチウムコバルト 2 | |
| モル質量 | 97.87 g モル−1 |
| 外観 | 濃い青色または青みがかった灰色の結晶性固体 |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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有害 |
| GHSラベル: | |
 
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| 危険 | |
| H317、H350、H360 | |
| P201、P202、P261、P272、P280、P281、P302+P352、P308+P313、P321、P333+P313、P363、P405、P501 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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リチウムコバルト酸化物は、リチウムコバルト酸塩[2]またはリチウムコバルタイト[3]とも呼ばれ、化学式LiCoOの化合物である。
2コバルト原子は正式には +3 の酸化状態にあるため、IUPAC名はコバルト(III) リチウム酸化物と呼ばれます。
リチウムコバルト酸化物は、濃い青色または青灰色の結晶性固体であり、[ 4]リチウムイオン電池の正極によく使用されます。
構造
LiCoOの構造
2X線回折、電子顕微鏡、中性子粉末回折、EXAFSなど多くの手法で研究されてきた。[5]
固体は一価リチウムカチオン（Li+
）は、コバルト原子と酸素原子の拡張されたアニオンシートの間にあり、シート平面に平行な2つの面を持つ、辺を共有する八面体として配置されています。 [6]コバルト原子は、正式には三価の酸化状態（Co3歳以上
）であり、２層の酸素原子（O2−
）。
各層（コバルト、酸素、リチウム）では、原子は規則的な三角格子に配列されている。格子はリチウム原子がコバルト原子から最も遠くなるようにオフセットされており、構造は3つのコバルト（またはリチウム）層ごとに平面に垂直な方向に繰り返される。点群対称性はヘルマン・モーガン記法で表され、3回不適切回転対称性と鏡面を持つ単位格子を示す。3回回転軸（層に垂直）が不適切と呼ばれるのは、酸素の三角形（各八面体の反対側にある）が反整列しているためである。[7]
準備
完全に還元されたコバルト酸リチウムは、炭酸リチウム Liの化学量論的混合物を加熱することによって製造することができる。
2CO の
3およびコバルト(II,III)酸化物 Co
3お
4または金属コバルトを600～800℃で加熱し、その後、酸素雰囲気下で900℃で長時間焼鈍する。 [6] [3] [7]
_synthesis_route.png/500px-LCO_(lithium_cobalt_oxide,_LiCoO2)_synthesis_route.png)
カソード用途に適したナノメートルサイズの粒子は、水和 シュウ酸コバルトβ- CoCの焼成によっても得られる。
2お
4·2時間
2Oは長さ約8μm、幅約0.4μmの棒状結晶で、水酸化リチウム LiOHと反応し、750～900℃まで加熱される。[9]
3番目の方法は、酢酸リチウム、酢酸コバルト、クエン酸を等モル量で水溶液に混ぜる方法です。80℃で加熱すると、粘性のある透明なゲルになります。乾燥したゲルを粉砕し、徐々に550℃まで加熱します。[10]
充電式電池での使用
リチウムコバルト酸化物のインターカレーション電極としての有用性は、1980年にジョン・B・グッドイナフと東京大学の水島公一が率いるオックスフォード大学の研究グループによって発見されました。[11]
この化合物は現在、ナノメートルからマイクロメートルの粒子サイズで、いくつかの充電式リチウムイオン電池のカソードとして使用されています。[10] [9]充電中、コバルトは部分的に+4状態に酸化され、一部のリチウムイオンが電解質に移動し、Li
x最高責任者
2ただし0< x <1である。 [3]
LiCoOで製造された電池
2正極は非常に安定した容量を持っていますが、（特にニッケルを多く含む）ニッケル-コバルト-アルミニウム（NCA）またはニッケル-コバルト-マンガン（NCM）酸化物をベースにした正極よりも容量と出力が低くなります。[12]熱安定性の問題はLiCoOの方が優れています。
2カソードは他のニッケルリッチ化学よりも優れているが、有意ではない。これにより、LiCoO
2高温動作（>130℃）や過充電などの不適切な使用の場合、熱暴走を起こしやすい電池です。高温では、LiCoO
2 分解により酸素が発生し、それがセルの有機電解質と反応します。この反応はリチウムイオン電池でよく見られ、電池の揮発性が高くなるため、安全な方法でリサイクルする必要があります。LiCoO 2の分解は、この非常に発熱性の高い反応の大きさから安全上の懸念事項であり、隣接するセルに広がったり、近くの可燃性物質に発火したりする可能性があります。[13]一般的に、これは多くのリチウムイオン電池の正極で見られます。
脱リチウム化プロセスは通常化学的な手段によって行われますが[14]、イオンスパッタリングとアニーリングサイクルに基づいた新しい物理的プロセスが開発されており[15] 、材料特性はそのまま残ります。
参照
参考文献
- ^ 442704 - リチウムコバルト(III)酸化物 (2012-09-14). 「Sigma-Aldrich 製品ページ」. Sigmaaldrich.com . 2013-01-21閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link) - ^ AL Emelina、MA Bykov、ML Kovba、BM Senyavin、EV Golubina (2011)、「コバルト酸リチウムの熱化学的性質」。 ロシア物理化学ジャーナル、第85巻、第3号、357〜363ページ。doi : 10.1134/S0036024411030071
- ^ abc Ondřej Jankovský、Jan Kovařík、Jindřich Leitner、Květoslav Růžička、David Sedmidubský (2016) 「化学量論的リチウム コバルタイト LiCoO2 の熱力学特性」。Thermochimica Acta、634 巻、26 ～ 30 ページ。土井：10.1016/j.tca.2016.04.018
- ^ リンイー・ジェロン・ニュー・バッテリー・マテリアルズ株式会社、「リチウムイオン電池用リチウムコバルト酸化物（LiCoO2）」カタログエントリ、2018年4月10日にアクセス、
- ^ I. Nakai; K. Takahashi; Y. Shiraishi; T. Nakagome; F. Izumi; Y. Ishii; F. Nishikawa; T. Konishi (1997). 「LiCoO2 および LiNiO2 システムにおける脱インターカレーション挙動の X 線吸収微細構造および中性子回折分析」。Journal of Power Sources。68 ( 2): 536–539。Bibcode : 1997JPS ....68..536N。doi :10.1016/S0378-7753(97)02598-6。
- ^ ab Shao-Horn, Yang ; Croguennec, Laurence; Delmas, Claude; Nelson, E. Chris; O'Keefe, Michael A. (2003 年 7 月). 「LiCoO2 中のリチウムイオンの原子分解能」. Nature Materials . 2 (7): 464–467. doi :10.1038/nmat922. PMID 12806387. S2CID 34357573.
- ^ ab HJ Orman & PJ Wiseman (1984年1月)。「コバルト(III)リチウム酸化物、CoLiO
2: 粉末中性子回折による構造改良". Acta Crystallographica Section C . 40 (1): 12–14. doi :10.1107/S0108270184002833. - ^ Qi, Zhaoxiang; Koenig, Gary M. (2016-08-16). 「スケーラブルなマイクロ粒子テンプレート処理による高性能LiCoO2サブマイクロメートル材料」. ChemistrySelect . 1 (13): 3992–3999. doi :10.1002/slct.201600872. ISSN 2365-6549.
- ^ ab Qi, Zhaoxiang (2016年8月). 「スケーラブルなマイクロ粒子テンプレート処理による高性能LiCoO2サブマイクロメートル材料」. ChemistrySelect . 1 (13): 3992–3999. doi :10.1002/slct.201600872.
- ^ ab Tang, W.; Liu, LL; Tian, S.; Li, L.; Yue, YB; Wu, YP; Guan, SY; Zhu, K. (2010-11-01). 「水性充電式リチウム電池用の大容量および高レート機能を備えたカソード材料としてのナノLiCoO2」. Electrochemistry Communications . 12 (11): 1524–1526. doi :10.1016/j.elecom.2010.08.024.
- ^ K.ミズシマ、PCジョーンズ、PJワイズマン、JBグッドイナフ（1980）、「Li
x最高責任者
2 (0< x <1):高エネルギー密度電池用の新しい正極材料」。Materials Research Bulletin、第15巻、783～789ページ。doi :10.1016/0025-5408(80)90012-4 - ^ Oswald, Stefan; Gasteiger, Hubert A. (2023-03-01). 「高充電状態での酸素放出による層状リチウム遷移金属酸化物の構造安定限界とニッケル含有量への依存性」。Journal of the Electrochemical Society。170 (3): 030506. doi : 10.1149/ 1945-7111 /acbf80。ISSN 0013-4651。S2CID 258406065 。
- ^ Doughty, Daniel; Pesaran, Ahmad. 「車両バッテリー安全ロードマップガイダンス」(PDF)。国立再生可能エネルギー研究所。 2013年1月19日閲覧。
- ^ Aurbach, D (2002-06-02). 「液体電解質溶液中のリチウム金属およびリチウム化グラファイトアノードの故障メカニズムの簡単なレビュー」。固体イオン性化学。148 (3–4): 405–416。doi :10.1016/S0167-2738(02)00080-2。
- ^ Salagre, Elena; Segovia, Pilar; González-Barrio, Miguel Ángel; Jugovac, Matteo; Moras, Paolo; Pis, Igor; Bondino, Federica; Pearson, Justin; Wang, Richmond Shiwei; Takeuchi, Ichiro; Fuller, Elliot J.; Talin, Alec A.; Mascaraque, Arantzazu; Michel, Enrique G. (2023-08-02). 「表面電子構造調査のためのプラットフォームとしてのエピタキシャル LiCoO 2 バッテリーカソードの物理的脱リチウム化」. ACS Applied Materials & Interfaces . 15 (30): 36224–36232. doi : 10.1021/acsami.3c06147 . hdl : 10486/708446 . 1944-8244 .
外部リンク
- 原子レベルでのコバルト酸リチウムの構造の画像化 2008-01-13 にアーカイブされた、ローレンス・バークレー国立研究所のWayback Machineから