钴酸锂（LiCoO2）晶体结构中X射线衍射检测方案

Ca ii MnPotassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganesee CoCobalt39.0983 40.078 47.867 50.9415 51.9415 54.938049 55.8457 51.9415Se Br Ki Rb Sr Nb MoSelenium. Bromine Krypton Rubidium Strontium Zirconium Niobium Molybdenum78.96 79.904 83.80 85.4678 87.622. 91.224 92.90638 35，4527 Se Br Ki Rb Sr Nb MoSelenium. Bromine Kryptonin Rubidium Strontium Zirconium Nobium Molybdenum78.96 79.904 83.80 85.4678 87.622. 91.224 92.90638 35，4527 钴酸锂(LiCoOz)晶体结构的X射线衍射(XRD)分析 XRD-BTX 美国伊诺斯(Innov-x) 中国服务中心——深圳市莱雷科技发展有限公司 地址：深圳市宝安区西乡107国道339号吉美禾大美1112-1115 电话：0755-27480002 传真：0755-27480010 网址：www.inov-x.com ShangHai BeiJing East China North China Fax：00852-31176707Ni ChengDu ZhengZhou Nickel Southwest China Central China Email： sales@wiseok. com586934 Ca ii Mn Co e Potassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese Cobalt 39.0983 40.078 47.867 50.9415 51.9415 54.938049 55.8457 51.9415 一、 检测设备参数设置 型号：美国伊诺斯(Innov-x) XRD-BTX 靶材： Co；步宽：0.05；曝光时间：10s；检测时间： 400s XRD 所得钴酸锂晶体结构参数及意义 2.1参数值 Line 2-theta angle d-spacing Intensity Line 2-theta angle d-spacing Intensity Line 2-theta angle d-spacing Intensity Line 2-theta angle d-spacing| Intensity 1 22.00 4.6879 1000.00 1 22.00 4.6879 1000.00 1 22.00 4.6879 1000.00 1 22.00 4.6879 1000.00 2 43.75 2.4008 386.11 2 43.70 2.4034 398.12 2 43.70 2.4034 393.15 2 43.70 2.4034 384.96 3 44.95 2.3399 74.10 3 44.90 2.3423 72.58 3 44.90 2.3423 76.83 3 44.90 2.3423 76.98 4 45.70 2.3035 144.68 4 45.70 2.3035 134.58 4 45.70 2.3035 139.32 4 45.70 2.3035 133.79 5 53.05 2.0029 536.87 5 53.00 2.0047 545.23 5 53.05 2.0029 508.28 5 53.00 2.0047 537.22 K-11004DS K-11005DS K-11006DS K-11007DS 2.2结构表征分析 样品 层间距d/(埃) 结晶度 c/a I003/I104 1006/1003 I006/I104 编号 (003) (101) (00 6) (012) (10 4) K-11004DS 4.6879 2.4008 2.3399 2.3035 2.0029 88.5% 4.9890 1.8626 0.07410 0.1380 K-11005DS 4.6879 2.4034 2.3423 2.3035 2.0047 88.2% 4.9890 1.8341 0.07258 0.1331 K-11006DS 4.6879 2.4034 2.3423 2.3035 2.0029 88.3% 4.9890 1.9674 0.07683 0.1512 K-11007DS 4.6879 2.4034 2.3423 2.3035 2.0047 88.3% 4.9890 1.8614 0.07698 0.1433 物理意义 材料的层状结构 产品质量的晶格结构的有序度，峰越强越有序 层状结构基本单元Co-0-Co- 层间距大小，层间距越大，容纳锂离子的空间也越大，扩撒速度加快，有利于锂离子嵌入和脱出，提高循环寿命和电容量 材料结晶完整程度和正离子排列有序 >0.037，可大幅提高循环使用寿命 衡量产品纯度和质量的重要指标 度，比值越大，结晶越完整，层状结构越好 Ga Ge Galium Genranium Sales ShenZhen ShangHai BeiJing 7241 400-716-6600 South China East China North China 253-261Hennessy Road Wan Chai HongKong Ni Zn Service DongGuan ChengDu ZhengZhou Fax：00852-31176707 Cu Nickel Copper Zinc 400-680-1299 South China Southwest China Central China Email： sales@wiseok. com586934 653o 2.3半高宽及谢乐 (scherrer)晶粒大小分析 样品编号 主要特征峰衍射面的半高宽及晶体谢乐 (scherrer) 大小 (003) (101) 104) 半高宽(°) Scherrer 值(nm) 半高宽(°) Scherrer 值(nm) 半高宽(°) Scherrer 值(nm) K-11004DS 0.278 38 0.235 47 0.250 46 K-11005DS 0.276 38 0.221 50 0.256 45 K-11006DS 0.277 38 0.254 43 0.250 46 K-11007DS 0.280 37 0.256 43 0.247 46 2.4结论 1)四个样品中， K-11006DS 整体质量最好，表现在晶体结构的完整度及层状结构较好，纯度较大，但其晶体结构的有序度不及 K-11007DS；质量次之为K-11007DS 样品，表现为其晶体结构的有序度较好；再次之为 K-11004DS 样品，其结晶度较高；最差为K-11005DS。 2)从谢乐 (scherrer) 晶粒大小而言， K-11005DS样品晶粒最大，其次为 K-11004DS样品，其次为 K-11006DS样品，再次为 K-11006DS样品，最小为K-11007DS 样品。 3)由以上两点可知：在一定范围内(保证保分结晶)，样品的谢乐 (scherrer) 晶粒大小与样品的整体质量互为反比。晶粒越大，其整体质量越差，晶粒越小，整体质量越好。 4)样品的谢乐 (scherrer) 晶粒大小与晶化温度，升温速度，降温速度，保温时间等工艺条件紧密相关，调整好的工艺条件，可使得材料充分结晶但又不至于过于长大，影响材料的晶体结构有序度。 2.5关于钴酸锂晶体的择优取向、钴酸锂特征峰强度比与钴酸锂性能的关系 已有研究文献指出，钴酸锂特征峰(003)(104)及其相对强度比值表征了钴酸锂的性能，I003/I104表征钴酸锂的结晶完整程度和正离子排列有序度，比值越大，结晶越完整，层状结构越好。也有文献指出， I003/I104不能用于表征钴酸锂的结晶度及其正离子排列的有序度，I003/I104比值的变化是钴酸锂晶体的择优取向的表现。 通过对四个商品钴酸锂的 XRD 分析，结合检测设备的性能，我们做出以下判断：I003/I104比值表征了钴酸锂晶体结晶完整度及正离子排列非序度，而并非为钴酸锂实验过程中的择优取向表现，理由如下： 择优取向的来源2 晶体的择优取向有两个方面的因素：一是晶体定向生长，典型如单晶；二是使用 XRD 分析时制样造成。对于使用粉末 XRD 检测钴酸锂粉体材料时，择优取向则是样品制备过程中造成的。 3)使用传统 XRD 对钴酸锂粉体分析时，为了避免消消除晶体的择优取向，往往需要对样品制片刮片处理，怎样才能做到完全消除择优取向这往往没有统一标准，也无检验方法，只能凭借使用者的个人感觉和经验。 2、XRD-BTX 的技术特点 1)样品制备：粉体<150um，使用120目网筛，无需制片、压片、刮片，只需要得到一定颗粒度的粉体。 2)样品振动系统：将制备得到的粉体放入样品室里，通过磁性联锁装置，样品会以 5000hz 的频率在样品室内随机振动，这样，在整个样品检测过程 中，颗粒的取向是随机的，是不断变化的，X射线照射统一颗粒也就是多角度多方向的。通过这样的方式，样品的择优取向基本消除。3、特征衍射峰强度比值的稳定性 通过 XRD 分析所得(2.1)，4个样品中， I003/I104相差不大，稳定在 1.8341-1.9674之间，未表现出明显的择优取向特征，而这种差距，基本反映了钴酸锂的晶体结构及正离子的排列有序度。 ShenZhen ShangHai BeiJing 400-716-6600 South China East China North China DongGuan ChengDu ZhengZhou 400-680-1299 South China Southwest China Central China Nickel 586934 Ca Mn ePotassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese 39.0983 40.078 47.867 50.9415 51.9415 54.938049 55.8457 SalesShenZhenShangHaiBeiJing400-716-6600South ChinaEast ChinaNorth ChinaServiceDongGuanChengDuZhengZhou400-680-1299South ChinaSouthwest ChinaCentral China Galium Genranium 63721 7201 253-261Hennessy Road Wan Chai HongKong Tel：00852-31176706 Fax： 00852-31176707Ni Cu Zn Nickel Copper Zinc Email： sales@wiseok. com586934 saKas 6530 Ca Mn ePotassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese 39.0983 40.078 47.867 50.9415 51.9415 54.938049 55.8457 PRO 75-0532 Lithium cobalt(III)oxide ·Lithium Co K-11005DS-film XPowder Ver. 2010.01.04 10706 9635 8565 7494 6423 5353 4282 3212 2141 1071 10 20 30K-11005DS-film 40 XPowder Ver. 2010.01.04 51.04 PRO Worldwide Headquarters Ga Ge SalesShenZhenShangHaiBeiJing400-716-6600South ChinaEast ChinaNorth ChinaServiceDongGuanChengDuZhengZhou400-680-1299South ChinaSouthwest ChinaCentral China Galium Genranium 63721 7?01 253-261Hennessy Road Wan Chai HongKong Tel：00852-31176706 Fax： 00852-31176707Ni Cu Zn Nickel Copper Zinc Email： sales@wiseok. com586934 saKas 6530 Ca Mn ePotassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese 39.0983 40.078 47.867 50.9415 51.9415 54.938049 55.8457 70-2685 0.050 ·Lithiun Cobalt Oxi K-110060 -Eilm 11719 10547 9375 8204 7032 5860 4688 3516 2344 1172 10 20 30 40 K-11006DS-film 5XPowder Ver.2010.01.04 PRO Worldwide Headquarters Ga Ge SalesShenZhenShangHaiBeiJing400-716-6600South ChinaEast ChinaNorth ChinaServiceDongGuanChengDuZhengZhou400-680-1299South ChinaSouthwest ChinaCentral China Galium Genranium 6971 7?01 253-261Hennessy Road Wan Chai HongKong Fax： 00852-31176707Ni Cu Zn Nickel Copper Zinc Email： sales@wiseok. com586934 sKas 6530 Ca Mn Co e Potassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese Cobalt Ga Ge SalesShenZhenShangHaiBeiJing400-716-6600South ChinaEast ChinaNorth ChinaServiceDongGuanChengDuZhengZhou400-680-1299South ChinaSouthwest ChinaCentral China Galium Genranium 3721 7?01 253-261Hennessy Road Wan Chai HongKong Tel：00852-31176706 Fax： 00852-31176707Ni Cu Zn Nickel Copper Zinc Email： sales@wiseok. com586934 6530 Worldwide HeadquartersRM F Easey Commercial BuildingShenZhenSouth ChinaDongGuanSouth ChinaSaleserviceennessy Road Wan Chai HongKongTel：ttp：//www. inov-x. com Worldwide HeadquartersRM F Easey Commercial BuildingTel：ttp：//www. inov-x. com