鈷酸鋰,化學式為LiCoO2,是一種無機化合物,其外觀呈灰黑色粉末,一般用于鋰離子二次電池正極材料。
其采用液相合成工藝,以聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液為溶劑,鋰鹽、鈷鹽分別溶解在PVA或PEG水溶液中,混合后的溶液經過加熱,濃縮形成凝膠,生成的凝膠體再進行加熱分解,然后在高溫下煅燒,將燒成的粉體碾磨、過篩即得到鈷酸鋰粉。
那以鈷酸鋰為正極材料的鋰電池具有怎樣的工作原理呢?
鈷酸鋰電池充電時發(fā)生的反應:
正極:LiCoO2 = Li1-xCoO2+xLi++xe- ,負極:6C+xLi++xe- = LixC6
放電時的反應:
正極:Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2 ,負極:LixC6=6C+xLi++xe-
根據電池反應式知,正極反應式為Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2、負極反應式為LixC6-xe-=C6+xLi+,充電時,陰極、陽極反應式與負極、正極反應式正好相反。
鈷酸鋰電池的最大特點是循環(huán)使用會產生鋰枝晶。在電充滿之后,仍有大量的鋰離子留在正極,換句話說,在負極上容納不了更多的附在正極上的鋰離子。如果電池過充狀態(tài)下,那么正極會產生大量的鋰離子,由于負極來不及將其還原成金屬鋰,所以鋰離子將會在負極游動。由于金屬鋰是樹枝狀的晶體,因而被稱為枝晶。鋰枝晶一旦形成,就可能將隔膜刺穿,造成正負極直接接觸,電池直接內部短路。
目前,由于電解液的主要成分是碳酸酯,閃點和沸點較低,在溫度較高的情況下就會燃燒甚至導致電池爆炸??刂其囍У男纬稍谛∪萘夸囯姵厣媳容^容易。而鈷酸鋰電池大部分應用于便攜式電子設備等小容量電池,不能用于動力電池。