Litiumkobaltiet

Litiumkobaltiet; IUPAC-naam litiumkobaltaat-III; ook litiumkobalt(III)oksied is 'n gemengde oksied van litium en kobalt met oksidasietoestand +3 en die formule LiCoO₂.

Eienskappe

Algemeen
Naam	Litiumkobaltiet
Sistematiese naam	Litiumkobaltaat-III
Ander name	Litiumkobalt(III)oksied
Struktuurformule van
Chemiese formule	LiCoO2
Molêre massa	58,44 [g/mol]
CAS-nommer	12190-79-3
Voorkoms	Blouerigswart vastestof
Fasegedrag
Selkonstantes	0.2817nm 1.4059nm
Ruimtegroep	R3m
Nommer	166
Smeltpunt	>1000 °C
Kookpunt
Digtheid	4,62 g/cm3 (gemeet), 5,03 g/cm3 (bereken)
Oplosbaarheid	onoplosbaar
Suur-basis eienskappe
pKa
Veiligheid
Flitspunt	onbrandbaar
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.
Portaal Chemie

Litiumkobaltiet is 'n vastestof met hoë smeltpunt en 'n gelaagde kristalstruktuur, wat tot die α-NaFeO₂-tipe behoort. Die kobaltatome is in oktaëders van suurstofatome en vorm gelaaide lae met formule CoO−2. Die struktuur is romboëdries met 'n ABCABC-drie-lae-volgorde. Tussen hierdie lae is 'n laag Li⁺-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:

$Li_{1}CoO_{2}\to Li_{1-x}CoO_{2}+xLi^{+}+xe^{-}$

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 Co₃O₄ en suurstof vervaardig word:

$6Li_{2}CO_{3}+4Co_{3}O_{4}+O_{2}\to 12LiCoO_{2}+6CO_{2}$

Die stof kan by kamertemperatuur gemaklik geoksideer word tot Li_xCoO₂ met I₂, Br₂, H₂SO₄ of NO₂BF₄ 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 Co⁴⁺-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.