Litiumkobaltiet

Litiumkobaltiet; IUPAC-naam litiumkobaltaat-III; ook litiumkobalt(III)oksied is 'n gemengde oksied van litium en kobalt met oksidasietoestand +3 en die formule Sjabloon:Chem.

Litiumkobaltiet is 'n vastestof met hoë smeltpunt en 'n gelaagde kristalstruktuur, wat tot die α-Sjabloon:Chem-tipe behoort. Die kobaltatome is in oktaëders van suurstofatome en vorm gelaaide lae met formule Sjabloon:Chem. Die struktuur is romboëdries met 'n ABCABC-drie-lae-volgorde. Tussen hierdie lae is 'n laag Sjabloon:Chem-ione wat die stof elektries neutraal maak.

Interkalasie

Die stof word baie as katode-materiaal in litiumioonbatterye aangewend. Die stof se besonder eienskappe berus op die moontlikheid om die litiumione te deïnterkaleer: amper die helfte van hulle kan verwyder word sonder groot wysiging van die kristalstruktuur. Die c-as van die kristalstruktuur word net effens anders. Die interkalasie / deïnterkalasie – reaksie kan weergegee word as:

$L{i}_{1}Co{O}_2\to L{i}_{1-x}Co{O}_2+xL{i}^{+}+x{e}^{-}$

Hierdie reaksie verteenwoordig 'n oksidasie van die oksied en die oksidasietoestand van kobalt styg van +3 na waardes groter as 3. Die gevormde oksied is 'n nie-stoigiometriese verbinding met 'n gemengde kobaltoksidasietoestand +3/+4.

Vervaardiging

Litiumkobaltiet kan by 'n temperatuur van 900 ^oC uit litiumkarbonaat en Sjabloon:Chem en suurstof vervaardig word:

$6L{i}_{2}C{O}_3+4C{o}_3{O}_4+O_2\to 12LiCo{O}_2+6C{O}_2$

Die stof kan by kamertemperatuur gemaklik geoksideer word tot Sjabloon:Chem met Sjabloon:Chem, Sjabloon:Chem, Sjabloon:Chem of Sjabloon:Chem en behou sy romboedriese drie-lae-struktuur vir 0,54<x<1. Vir 0,46<x<0,54 word 'n struktuur met 'n monokliniese vervorming gevind. In die bereik 0,54<x<1 vind egter ook 'n subtiele wysiging plaas. Daar is twee weergawes van die romboedriese struktuur, een in die bereik 0,54<x<0,78 en 'n ander een in die bereik 0,94<x<1. Die bereik daartussen 0,79<x<0,94 is 'n tweefasegebied. Hierdie verskille hang saam met die elektroniese bandstruktuur van die materiaal. Die spintoestand van die Sjabloon:Chem-ioon wat deur oksidasie gevorm word verander van hoëspin vir 0,94<x<1 na laespin vir x<0,79. Dit veroorsaak wysigings in die elektriese en magnetiese eienskappe van die stof.