摘 要 用柠檬酸为络合剂, 采用溶胶凝胶法按照Li + ∶Co2 + = 1 ∶1 合成锂钴氧化物。利用热分析TG2DSC、X 射线衍射、红外光谱、共焦显微Raman 光谱和透射电子显微技术分析了锂钴氧化物凝胶体晶化过程及在不同煅烧温度下合成的LiCoO2 晶体结构的变化。结果表明: 煅烧温度由400 ℃升高到700 ℃时, 晶体颗粒尺寸增大, 其尺寸大小约20~40 nm , 但在800 ℃时有所减小。光谱分析和电子衍射结果表明, 随着煅烧温度的升高, LiCoO2 晶体结构由改性尖晶石结构转变为层状岩盐结构。在改性尖晶石结构中, 二价钴离子占据氧四面体间隙, 三价钴离子占据氧八面体间隙; 层状结构中, 只有三价钴离子占据氧八面体间隙。
当前作为商品锂离子二次电池正极活性材料的钴酸锂,普遍采用固相法合成[1 ] 。但是由于固相合成反应温度高、时间长, 生成的粉末不均匀, 存在杂质相, 因此已逐步由溶胶凝胶法取代固相合成[2- ] 。溶胶凝胶法可以合成单相Li2CoO2 , 且晶粒粒度为纳米级。LiCoO2 晶体有两种结构: 尖晶石结构和层状岩盐结构[2 , 4 , 5 ] 。通过分析LiCoO2 晶体内钴酸锂分子振动, 判断钴离子究竟是处于氧四面体间隙还是氧八面体间隙, 从而确定在不同温度下煅烧得到的LiCoO2 的晶体结构具有理论价值。目前虽然有不少关于红外或拉曼的分析[6- ] , 但是从微观角度分析LiCoO2 晶体结构内分子间振动的研究还不多。本文选择柠檬酸为络合剂, 采用溶胶凝胶法合成钴酸锂, 并通过热分析TG2DSC 确定干凝胶的晶化过程, 利用XRD , IR , Raman 和透射电镜技术分析溶胶凝胶合成LiCoO2 的谱学特征及LiCoO2 晶体结构。