Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

Среди всех автономных источников питания литий-ионные аккумуляторы занимают лидирующие позиции. Первые литий-ионные аккумуляторы были созданы не так давно, но масштабы их использования только увеличиваются. Они широко используются как в предметах повседневной жизни, так и в военной технике и медицине. На сегодняшний день проблема повышения эффективности работы литий-ионных аккумуляторов остается актуальной, что подтверждается наличием огромного количества публикаций на эту тему. Основная цель большинства работ заключается в улучшении качества катодных материалов [1]. Кобальтат лития (LiCoO 2 ) является одним из наиболее часто используемых катодных материалов. Он обладает высоким напряжением, циклируется в диапазоне напряжений 2,5-4,3 В, высокой удельной энергией порядка 150-190 (Вучлсг -1 ), а длительность циклирования в режиме разряд/заряд составляет 500-1000 циклов. В зависимости от метода синтеза могут быть получены две формы LiCoO 2 . При процессе, протекающем при высоких температурах, образуется соединение слоистой структуры, а при более низких — соединение со структурой, характерной для шпинели. В настоящее время используется в производстве в основном высокотемпературная форма, так как слоистая структура обеспечивает высокую ионную проводимость. Она может быть получена при использовании метода твердофазного синтеза, температура при этом достигает 700-850 0 С. К недостаткам метода относится длительность процесса термообработки и, соответственно, высокие энергозатраты, а также низкодисперсность конечного продукта [2]. Другим способом получения кобальтата лития является золь-гель технология, в которой устраняются недостатки твердофазного синтеза. Этот процесс сокращает время тепловой обработки и требует более низких температур. Однако метод предусматривает использование дорогостоящих сильных окислителей [3, 4]. Цель настоящей работы заключалась в синтезе монофазного наноразмерного кобальтата лития без использования дорогостоящих окислителей, определение физических свойств синтезированных соединений. Для синтеза целевых продуктов в работе использовались растворы заданной концентрации, приготовленные из реактивов: UOHH 2 O (ИМП) — 2,3 \гл -1 ; СоО 2 • 6H 2 O марки «ч. д. а.» (ГОСТ 4525-77) — 1 м^л -1 . Золь-гель метод получения кобальтата лития основан на предварительном переводе кобальта до высшей степени окисления с формированием прекурсора оксогидроксида кобальта (СоО(ОН)) с последующим замещением протонов гидроксидных групп на катионы лития при температуре. В основе окисления кобальта в предлагаемом подходе лежит использование кислорода воздуха при пропускании последнего через суспензию гидроксида кобальта (II) в щелочной среде [5]. В подогретый раствор гидроксида лития медленно вводили раствор, содержащий кобальт (Li : Со = 5 :1), при постоянном репульпировании и барботировании. Процесс формирования продукта осуществляли при Т = 90 °С в течение 1 ч. После окончания процесса синтеза твердую фазу от жидкой отделяли фильтрованием, осадок сушили и прокаливали при 500 °С. Согласно результатам рентгенофазового анализа (РФА), прокаленный образец состоит из нескольких фаз (рис. 1). В образце присутствует в виде примесной фазы литийнезамещенный оксид кобальта в разной степени окисления (СоО и Со 2 О 3 ), который образуется при термической обработке свыше 150-180 °С по реакции [6]: 12СоО(ОН) 4Со 3 О 4 + О 2 + 6Н 2 О. 384