鈷酸鋰的生產(chǎn)方法:
鈷酸鋰的化學(xué)式為L(zhǎng)iCoO2,可簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)CO,用化學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō),其實(shí)就是鋰和鈷的復(fù)合氧化物,工業(yè)上一般是將鈷的氧化物(主要是Co3O4)和碳酸鋰高速分散后,采用兩段式高溫固相燒結(jié)得到:
四氧化三鈷的熔點(diǎn)為895℃,碳酸鋰熔點(diǎn)為723℃,所以工業(yè)上LCO的正式燒成溫度一般在900℃以上(實(shí)際燒成工藝溫度可高達(dá)1050℃),原料以熔融態(tài)進(jìn)行反應(yīng),生長(zhǎng)成5~20微米的單晶材料,涉及的化學(xué)反應(yīng)如下:
原料三氧化四鈷中1/3的鈷是二價(jià)的Co2+,2/3的鈷是三價(jià)的Co3+,而在終產(chǎn)物L(fēng)CO中的鈷全部是+3價(jià)的Co3+,所以整個(gè)LCO合成反應(yīng)是耗氧的(將Co2+氧化為Co3+),通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算可以得知,每生產(chǎn)一噸的LCO,大約需要27公斤的氧氣,同時(shí)排出225公斤的二氧化碳,反應(yīng)前后固體物料的失重約為16.5%。因此在實(shí)際生產(chǎn)中,一般使用空氣即可
鈷酸鋰作為鋰電正極材料的作用機(jī)理:LCO作為鋰離子電池正極的機(jī)理在于其是一種鋰離子導(dǎo)體,即內(nèi)部的鋰離子可以在一定電化學(xué)條件下從材料內(nèi)部出來(lái)(脫嵌),然后在另一電化學(xué)條件下嵌入回去,且具有良好的可逆性。
鈷酸鋰正極材料與鋰離子電池的發(fā)展:
2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino三位對(duì)鋰離子電池的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家. 鈷酸鋰等正極材料的發(fā)現(xiàn)助推了鋰離子電池商業(yè)化的進(jìn)程,對(duì)電池的性能起著決定性的作用.。
鈷粉回收、鈷粉被用在石油工業(yè)的加鉛裂化上,主要用做石油脫氫硫的催化劑。如美國(guó)的汽油平均含硫量從0.03%降到0.003%,鈷催化劑發(fā)揮了很大作用。
隨著納米科技的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)納米鈷粉對(duì)聚碳硅烷熱裂解過(guò)程具有催化作用,并可降低裂解溫度。鈷的加入促進(jìn)了熱裂解過(guò)程中β-SiC 微晶的生長(zhǎng)。
鈷氧化物納米催化劑對(duì)N2O=N2+O2分解反應(yīng)有良好的催化作用,其中以Co2O3催化效果佳。Co-Mo納米晶和金粉具有較高的析氫催化活性,其析氫過(guò)電位低于用同種方法制備的Ni-Mo 納米晶合金復(fù)合電極