लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड

लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड, जिसे कभी-कभी लिथियम कोबाल्टेट या लिथियम कोबाल्टाइट भी कहा जाता है, एक रासायनिक यौगिक है जिसका सूत्र है। कोबाल्ट परमाणु औपचारिक रूप से +3 ऑक्सीकरण अवस्था में हैं, इसलिए आईयूपीएसी नाम लिथियम कोबाल्ट (III) ऑक्साइड है।

लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड एक गहरा नीला या नीला-भूरा क्रिस्टलीय ठोस है और आमतौर पर लिथियम आयन बैटरी के सकारात्मक इलेक्ट्रोड में उपयोग किया जाता है।

संरचना
की संरचना का अध्ययन एक्स-रे विवर्तन, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, न्यूट्रॉन पाउडर विवर्तन और EXAFS सहित कई तकनीकों के साथ किया गया है।

ठोस में मोनोवैलेंट लिथियम धनायनों की परतें होती हैं जो कोबाल्ट और ऑक्सीजन परमाणुओं की विस्तारित आयनिक शीटों के बीच स्थित होती हैं, जो किनारे-साझा करने वाले ऑक्टाहेड्रा के रूप में व्यवस्थित होती हैं, जिसमें शीट के तल के समानांतर दो चेहरे होते हैं। कोबाल्ट परमाणु औपचारिक रूप से त्रिसंयोजक ऑक्सीकरण अवस्था  में होते हैं और ऑक्सीजन परमाणुओं  की दो परतों के बीच सैंडविच होते हैं।

प्रत्येक परत (कोबाल्ट, ऑक्सीजन, या लिथियम) में, परमाणु एक नियमित त्रिकोणीय जाली में व्यवस्थित होते हैं। जाली को ऑफसेट किया जाता है ताकि लिथियम परमाणु कोबाल्ट परमाणुओं से सबसे दूर हों, और संरचना हर तीन कोबाल्ट (या लिथियम) परतों के विमानों के लंबवत दिशा में दोहराती है। हरमन-मौगुइन नोटेशन में बिंदु समूह समरूपता $$R\bar 3m$$ है, जो तीन गुना अनुचित घूर्णी समरूपता और एक दर्पण विमान के साथ एक इकाई सेल को दर्शाता है। तीन गुना घूर्णी अक्ष (जो परतों के लिए सामान्य है) को अनुचित कहा जाता है क्योंकि ऑक्सीजन के त्रिकोण (प्रत्येक ऑक्टाहेड्रोन के विपरीत पक्षों पर होने के कारण) विरोधी-संरेखित होते हैं।

तैयारी
पूरी तरह से कम किए गए लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड को लिथियम कार्बोनेट और कोबाल्ट (II,III) ऑक्साइड  या धात्विक कोबाल्ट के स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण को 600–800 °C पर गर्म करके तैयार किया जा सकता है, फिर उत्पाद को 900 °C पर कई घंटों तक ऑक्सीजन वातावरण एनीलिंग किया जा सकता है। कैथोड उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त नैनोमीटर आकार के कणों को हाइड्रेटेड कोबाल्ट ऑक्सालेट β ·2 के रॉड जैसे क्रिस्टल के रूप में लगभग 8 μm लंबे और 0.4 μm चौड़े लिथियम हाइड्रोक्साइड के साथ 750-900°C तक कैल्सीनेशन द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है।

तीसरी विधि में पानी के घोल में समान मात्रा में लिथियम एसीटेट, कोबाल्ट एसीटेट और साइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है। 80 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करने से मिश्रण एक चिपचिपे पारदर्शी जेल में बदल जाता है। फिर सूखे जेल को पीसकर धीरे-धीरे 550 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है।

रिचार्जेबल बैटरी में प्रयोग करें
इंटरकलेशन इलेक्ट्रोड के रूप में लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड की उपयोगिता की खोज 1980 में जॉन बी. गुडइनफ और टोक्यो विश्वविद्यालय के कोइची मिज़ुशिमा के नेतृत्व वाले ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के अनुसंधान समूह द्वारा की गई थी।

यौगिक का उपयोग अब कुछ रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरियों में कैथोड के रूप में किया जाता है, जिसमें कण आकार नैनोमीटर से लेकर माइक्रोमीटरर तक होते हैं। चार्जिंग के दौरान, कोबाल्ट को आंशिक रूप से 4 अवस्था में ऑक्सीकरण किया जाता है, जिसमें कुछ लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट में चले जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 0 130 डिग्री सेल्सियस) या ओवरचार्जिंग जैसे दुरुपयोग के मामलों में थर्मल रनवे के लिए अतिसंवेदनशील बनाता है। ऊंचे तापमान पर,  अपघटन ऑक्सीजन उत्पन्न करता है, जो तब कोशिका के कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस अत्यधिक उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया की भयावहता के कारण यह एक सुरक्षा चिंता का विषय है, जो आसन्न कोशिकाओं में फैल सकती है या आस-पास की दहनशील सामग्री को प्रज्वलित कर सकती है। सामान्य तौर पर, यह कई लिथियम आयन बैटरी कैथोड के लिए देखा जाता है।

यह भी देखें

 * बैटरी प्रकारों की सूची
 * सोडियम कोबाल्ट ऑक्साइड

बाहरी संबंध

 * Imaging the Structure of Lithium Cobalt Oxide at Atomic Level from the Lawrence Berkeley National Laboratory