Physikalische und chemische Eigenschaften von Lithium in Lithiumbatterien

Aufgrund der geringen Ionisierung der Außenelektronen von Lithium sind die Lithiumionen von 18650 Lithiumbatterien kugelförmig und haben eine niedrige Polarität, daher beträgt das Element Lithium +1. Monovalente Lithiumionen weisen einen besonders kleinen ionischen Radius auf und daher ein besonders hohes Verhältnis von Ladung zu Radius im Vergleich zu divalen Magnesiumionen. Im Vergleich zu Elementen mit anderen Hauptgruppen weisen Lithiumverbindungen ungewöhnliche Eigenschaften auf, ähnlich wie bei Magnesiumverbindungen. Diese ungewöhnlichen Eigenschaften sind aufgrund der hohen Gitterenergie von Lithiumsalzen mit niedrigen Anionen besonders stabil, während sie für Salze mit hochgeladenen Hochvalenzelektronenanionen relativ instabil sind. Zum Beispiel hat Lithiumhydrid eine höhere thermische Stabilität als andere Alkali -Metalle, LIH ist bei 900 ° C stabil, Lioh ist schwieriger zu lösen als andere Hydroxide, und Lithiumhydroxid zersetzt sich unter roter Wärme; Li2Co3 ist instabil. Es zersetzt sich leicht auf Li2o und CO2. Die Löslichkeit von Lithiumsalzen ähnelt der von Magnesiumsalzen. LIF ist leicht löslich (0,17/100 g-Wasser bei 18 ° C) und kann aus Ammoniumfluoridlösungen ausgefällt werden; Li3po4 ist in Wasser unlöslich; LICL, LIBL, LII und insbesondere LICLO4 sind in Ethanol, Aceton und Essigsäure löslich. Unter den Estern ist LiCl in Pyrimidin löslich. Die hohe Löslichkeit von LICLO4 ist auf die starke Löslichkeit des Lithiumions zurückzuführen. Hohe Konzentrationen an Lithiumbromid können Cellulose auflösen. Im Gegensatz zu anderen Alkali -Metallsulfaten bildet Li2SO4 keine isomeren Verbindungen.

Das hohe Elektrodenpotential von Lithium -Metall zeigt sein Versprechen für die Verwendung in LifePO4 -Batterie . Beispielsweise wartete Lithiumbatterien, die wartungsfreie Batterie -Sekundärer Lithium -Eisen -Phosphat -Batterie aus einer Lithiumelektrodenplatte für die positive Elektrode und ein Verbundübergangsmetalloxidmaterial für die negative Elektrode bestehen.

In den Hauptgruppenelementen ** steigt die Reaktionsaktivität mit anderen Substanzen (außer Stickstoff) von Lithium nach Lanthan. Die Aktivität von Lithium ist normalerweise **, zum Beispiel reagiert Lithium mit Wasser bei 25 ° C, während Natrium heftig reagiert, Kalium mit Wasser, Rubidium und Cäsium explosive Reaktionen aufweisen; reagiert langsam mit flüssigem Brom, Lithium und Natrium, während sie heftig mit anderen Alkali -Metallen reagieren. In C6H5C≡CH kann Lithium keinen schwach sauren Wasserstoff ersetzen, während andere Alkali -Metalle ersetzt werden können.

Ein grundlegender chemischer Unterschied zwischen Lithium und seinen Kongeneren ist die Reaktion mit Sauerstoff. Wenn Alkali -Metalle in Luft oder Sauerstoff verbrannt werden, bildet Lithium Li2O und Li2O2, während andere Alkali -Metalloxide (M2O) weiter auf Peroxide M2O2 und (k, rb und cs) Superoxide.mo2 bilden. Lithium bildet kein Wasserstoffperoxid, wenn es über Sauerstoff liegt, sondern produziert normale Oxide.

Lithium kann direkt mit Stickstoff kombiniert werden, um Nitriden zu bilden, und Lithium- und Stickstoff reagieren auf rauchfarbene Kristalle Li3N (Magnesium- und Stickstoffform MG3N2); Die Reaktion ist bei 25 ° C langsam und bei 400 ° C schnell, und durch diese Reaktion kann sowohl Lithium als auch Magnesium verwendet werden, um Stickstoff aus dem Gasgemisch zu entfernen. Bei gemeinsam mit Kohlenstoff geheimen Lithium und Natrium reagieren auf Li2C2 und Na2C2. Schwere Alkali-Metalle können auch mit Kohlenstoff reagieren, aber nicht metrische Lückenverbindungen produzieren, die langsame Reaktionen von Lithiumalkali-Metall mit Wasser sind.

Lithiumhydroxid ist eine mittel- bis starke Basis mit wenig Löslichkeit. Es zersetzt sich beim Erhitzen in Lithiumoxid. Bestimmte Lithiumsalze wie Fluoride, Carbonate und Phosphate sind in Wasser unlöslich. Ihre Carbonate zersetzen sich beim Erhitzen auf die entsprechenden Oxide und Kohlendioxid. Lithiumchlorid ist in organischen Lösungsmitteln löslich und kovalent.