磷酸钴锂 | 13824-63-0

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 磷化物、金属的磷酸、偏磷酸、次磷酸和焦磷酸盐
• 分子结构分类: 无机化合物 - 混合金属/非金属化合物 - 过渡金属氧阴离子化合物
• 中文名称: 磷酸钴锂
• 英文名称: lithium cobalt(II) phosphate
• 英文别名: lithium cobalt(II) orthophosphate；lithium cobalt orthophosphate；lithium cobalt phosphate；lithium;cobalt(2+);phosphate
• CAS: 13824-63-0
• 化学式: Co*Li*O₄P
• 分子量: 160.906
• InChiKey: SBWRUMICILYTAT-UHFFFAOYSA-K

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -5.82
• 重原子数：
  7
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  86.2
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  4

安全信息

• WGK Germany：
  3

制备方法与用途

概述

近年来，研究过渡金属磷酸盐结晶功能材料，特别是具有光、电、磁及催化等特性的材料，已成为热点领域。其中，磷酸钴锂是商业化锂离子蓄电池中常用的正极材料，其晶体结构呈现有序的橄榄石型结构，属于正交晶系。

应用

磷酸钴锂表现出非常稳定的锂离子脱嵌行为。作为LiCoPO₄正极材料，它的理论放电比容量高达167mAh/g，相对于锂的电极电势为4.8V，有望成为新一代高容量、高电压的正极材料。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  磷酸钴锂 、 lithium fluoride 以 neat (no solvent, solid phase) 为溶剂， 生成
  参考文献：
  名称：

  根据 XRD、IR 和 NMR 光谱数据比较 LiMPO4 和 Li2MPO4F（M = Mn、Fe、Co、Ni）的结构分析

  摘要：

  使用粉末 XRD、IR 和 NMR 光谱方法对通过机械化学辅助固态合成获得的 LiMPO4（M = Mn、Fe、Co、Ni）正磷酸盐和 Li2MPO4F（M = Co、Ni）氟磷酸盐进行结构比较研究。结果表明，所有化合物都以正交对称（空间群 Pnma）结晶。晶格参数在从 Mn 传递到 Ni 时降低，这是由于 d 金属的离子半径减小。根据红外光谱数据，在该系列中，观察到 P-O 键的共价增加，同时 M-O 键的共价减少。在传递到氟磷酸盐时，PO4 四面体的对称性增加。所有化合物的 6Li 和 31P NMR 光谱的特征在于接触位移对金属 M 的性质和 MO6 配位多面体的畸变程度的依赖性。6Li MAS NMR 线宽明显受结构缺陷浓度的影响。与具有等效锂离子的正磷酸盐不同，氟磷酸盐在三个不同位置包含锂离子。

  DOI：

  10.1134/s0022476616020153
• 作为产物：
  描述：

  在 air 作用下， 以 neat (no solvent) 为溶剂， 生成 磷酸钴锂
  参考文献：
  名称：

  一种新的前驱体法制备有序橄榄石型锂钴和锂镍磷酸盐

  摘要：

  橄榄石型LiCoPO 4 和LiNiPO 4 的单相是通过对均相锂金属磷酸盐甲酸盐前体进行热处理合成的，该前体是通过冷冻干燥相应金属甲酸盐和LiH 2 PO 4 的水溶液而获得的。通过红外光谱、DTA 和 SEM 研究了前驱体的结构、热行为和形貌。钴和镍磷酸甲酸前体的组成为 LiMH x (PO 4 )(HCOO) x ·yH 2 O，其中甲酸和磷酸基团主要去质子化。对于 Co 前驱体，甲酸根离子和磷酸根离子与 Co 和 Li 阳离子随机配位，而对于 Ni 前驱体，甲酸根和磷酸根离子分别优先配位在 Ni 2+ 和 Li + 离子周围。前体的热处理在 450°C 下产生橄榄石型 LiCoPO 4 和在 700°C 下的 LiNiPO 4 单相。结构分析表明，LiCoPO 4 和LiNiPO 4 都具有有序的橄榄石型结构，在金属位置和锂缺乏之间没有任何Li到M的紊乱。已经讨论了冻干溶液浓度和退火温度对LiCoPO

  DOI：

  10.1002/ejic.201000400

文献信息

• Rapid Microwave-Assisted Solvothermal Synthesis of Non-Olivine <i>Cmcm</i> Polymorphs of LiMPO₄ (M = Mn, Fe, Co, and Ni) at Low Temperature and Pressure
  作者：Gaurav Assat、Arumugam Manthiram

  DOI：10.1021/acs.inorgchem.5b01787

  日期：2015.10.19

  phosphates, LiMPO4 (M = Mn, Fe, Co, and Ni), have attracted significant research interest over the past two decades as an important class of lithium ion battery cathode materials. However, almost all of the investigations thus far have focused on the olivine polymorph that exists in the orthorhombic Pnma space group. In this study, a distinct orthorhombic but non-olivine polymorph of LiMPO4, described

  锂过渡金属磷酸盐LiMPO 4（M = Mn，Fe，Co和Ni）作为锂离子电池正极材料的重要一类，在过去的二十年中引起了广泛的研究兴趣。但是，到目前为止，几乎所有的研究都集中在正交晶体Pnma空间群中存在的橄榄石多晶型物上。在这项研究中，已合成出一种由Mcm，Mn，Fe，Co和Ni组成的，由Cmcm空间群对称性描述的LiMPO 4的正交晶但非橄榄石的多晶型物。其中，的LiMnPO 4在CMCM空间组是首次报告。快速微波辅助溶剂热（MW-ST）加热工艺，以四甘醇（TEG）为溶剂，草酸过渡金属盐为前体，有助于这些材料的合成。峰值反应温度和压力分别低于300°C和30 bar，比以前报道的高压方法（千兆帕斯卡）要低几个数量级。X射线衍射（XRD）证实了Cmcm的晶体结构空间群，扫描电子显微照片表明亚微米级的薄片状形态。通过XRD和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）对合成工艺条件进行了优化
• An Experimental and Computational Study of the Electrode Material Olivine-LiCoAsO[sub 4]
  作者：M. E. Arroyo-de Dompablo、U. Amador、F. Garcia-Alvarado

  DOI：10.1149/1.2168376

  日期：——

  parameter correction method (LDA + U) allow a correct prediction of the insertion voltage confirming that the insertion voltage in CoAsO 4 is some milivolts lower than in CoPO 4 . Calculated results evidence that replacing the (PO 4 ) -3 group for the less covalent (AsO 4 ) -3 group increases the covalency of the Co-O bond and raises up the energy of the Co d states. As a result, the energy of the Co +3

  一种新型橄榄石 LiCoAsO 4 已被成功合成和表征。这种新型化合物在相对于锂电极的平均电压为 4.7 V 时具有电化学活性；这比 LiCoPO 4 的锂脱嵌电压低约 0.1 V，两种材料的一般电化学特性相似。使用带有哈伯德 U 参数校正方法 (LDA + U) 的局部密度近似的计算允许正确预测插入电压，从而确认 CoAsO 4 中的插入电压比 CoPO 4 中的低几毫伏。计算结果表明，将 (PO 4 ) -3 基团替换为共价较低的 (AsO 4 ) -3 基团会增加 Co-O 键的共价并提高 Co d 状态的能量。因此，Co +3 /Co +2 对的能量更接近于 Li + /Li 氧化还原对的能量，并且锂插入发生在较低的电压下。这种微妙的电压变化对于在电解质分解极限附近运行的锂电池非常有益。
• Atomic level changes during capacity fade in highly oriented thin films of cathode material LiCoPO₄
  作者：Yumi H. Ikuhara、Xiang Gao、Craig A. J. Fisher、Akihide Kuwabara、Hiroki Moriwake、Keiichi Kohama、Hideki Iba、Yuichi Ikuhara

  DOI：10.1039/c6ta10084h

  日期：——

  High-quality thin films of cathode material LiCoPO₄ are analyzed using a combination of STEM-EELS, XRD, and atomistic simulations. Capacity fade during cycling is accompanied by formation of large numbers of cation exchange defects, especially at surfaces, blocking the preferred Li-ion migration pathways.

  使用STEM-EELS、XRD和原子模拟相结合的方法分析了高质量的阴极材料LiCoPO₄的薄膜。在循环过程中，容量衰减伴随着大量阳离子交换缺陷的形成，尤其是在表面，阻碍了优选的锂离子迁移途径。
• Analysis of the effects of different carbon coating strategies on structure and electrochemical behavior of LiCoPO4 material as a high-voltage cathode electrode for lithium ion batteries
  作者：Xiaochao Wu、Fadli Rohman、Maria Meledina、Hermann Tempel、Roland Schierholz、Hans Kungl、Joachim Mayer、Rüdiger-A. Eichel

  DOI：10.1016/j.electacta.2018.05.067

  日期：2018.7

  synthesized by solvothermal and a subsequent annealing process. Carbon free, ex-situ carbon coated and in-situ carbon coated materials were prepared. With the addition of citric acid in the solvothermal reaction, a carbon layer was coated via an in-situ approach. To systematically compare the different carbon coating routes, the structure and morphology of the LiCoPO4 materials were investigated by XRD, Raman

  通过溶剂热和随后的退火工艺合成了橄榄石多晶型物LiCoPO 4。制备无碳，异位碳涂覆和原位碳涂覆的材料。在溶剂热反应中添加柠檬酸后，通过原位方法涂覆了碳层。为了系统地比较不同的碳镀层路线，通过XRD，拉曼和SEM研究了LiCoPO 4材料的结构和形态。HAADF-STEM与EDX结合用于分析碳层的均质性和相应的抗位缺陷。通过半电池测量循环伏安图，充电/放电循环行为稳定性和速率能力来分析电化学性能。发现原位碳包覆的LiCoPO由于相对均匀和完整的表面层形成，4 / C表现出优异的电化学性能。结果，合适的碳层改善了电子和离子的传输性能，确保了在电极颗粒表面的快速电子转移动力学，并抑制了与电解质的不良副反应。
• Synthesis and Characterization of Carbon-Coated Lithium Transition Metal Phosphates LiMPO[sub 4] (M=Fe, Mn, Co, Ni) Prepared via a Nonaqueous Sol-Gel Route
  作者：Jingsi Yang、Jun John Xu

  DOI：10.1149/1.2168410

  日期：——

  utilized for the synthesis of lithium transition metal phosphates. With this simple and versatile method, particles with sub-μm size and uniform size distribution are obtained for all the LiMPO 4 (M = Fe, Mn, Co. Ni) materials investigated. Homogeneous in situ carbon coating of a few weight percent is achieved with all of them, except LiCoPO 4 , where the in situ carbon coating is only 0.6 wt %. The best-performing

  基于有机溶剂的溶胶-凝胶法已被用于合成锂过渡金属磷酸盐。使用这种简单而通用的方法，可以为所有研究的 LiMPO 4 (M = Fe、Mn、Co. Ni) 材料获得亚微米尺寸和均匀尺寸分布的颗粒。除了LiCoPO 4 之外，所有这些都实现了几个重量百分比的均匀原位碳涂层，其中原位碳涂层仅为0.6重量%。性能最好的 LiFePO 4 ，具有 1.8 wt % 的原位表面碳涂层，实现了大约 10 -2 S/cm 的电子电导率，并且表现出非常有前途的电化学性能，对碳含量的依赖性很小复合电极在一定范围内。在较低温度下制备的碳涂层 LiFePO 4 样品表现出较低的电子电导率，显然是由于表面碳的比电导率较低。研究了合成的 LiFePO 4 的形态和电化学性能对前体浓度和凝胶老化时间的依赖性。结果还为理解溶胶-凝胶合成过程的机制提供了信息，对此进行了讨论。测试和讨论了碳包覆的 LiMnPO 4 和 LiCoPO