Lithiummangan(III,IV)-oxid
chemische Verbindung
From Wikipedia, the free encyclopedia
Lithiummangan(III,IV)-oxid (LMO) ist eine anorganische chemische Verbindung aus der Gruppe der Oxide mit der Summenformel LiMn2O4. Neben dieser sind mit Li1+xMn2-xO4, Li2Mn2O4, Li2MnO3, Li2Mn4O9 and Li4Mn5O12 im Li–Mn–O-Phasendiagramm noch weitere Lithiummanganoxide bekannt.[4]
| Kristallstruktur | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||
| _ Li+ _ Mn3+/4+ _ O2− | ||||||||||||||||
| Kristallsystem |
kubisch | |||||||||||||||
| Raumgruppe |
Fd3m (Nr. 227) | |||||||||||||||
| Gitterparameter |
a = 8,2476 Å | |||||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Lithiummangan(III,IV)-oxid | |||||||||||||||
| Andere Namen |
| |||||||||||||||
| Verhältnisformel | LiMn2O4 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | ||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 180,81 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest[2] | |||||||||||||||
| Dichte |
4,1 g·cm−3 (25 °C)[2] | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||
| Löslichkeit |
praktisch unlöslich in Wasser[3] | |||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
Lithiummangan(III,IV)-oxid kann durch Reaktion von Lithium, Lithiumhydroxid oder Lithiumcarbonat mit Mangan(IV)-oxid gewonnen werden.[5][6]
![{\displaystyle {\mathrm {Li} {}+{}2\,\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {LiMn} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/720228909e844bdfc895a38655e31ab9ab9690fb)
Eigenschaften
Lithiummangan(III,IV)-oxid ist ein schwarzer Feststoff,[2] der praktisch unlöslich in Wasser ist.[3] Er besitzt eine kubische Kristallstruktur vom Spinelltyp mit der Raumgruppe Fd3m (Raumgruppen-Nr. 227) (a = 8,2476 Å), die aus einer kubisch-dichtesten Kugelpackung von Oxidionen mit Lithiumionen in einem Achtel der Tetraederlücken und Manganionen in der Hälfte der Oktaederlücken besteht.[7][6] Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) zeigt, dass Lithiummangan(III,IV)-oxid sowohl in Pulverform als auch auf der katalytisch aktiven Oberfläche von Elektroden tatsächlich Mangan in den Oxidationsstufen III und IV enthält.[8]
Verwendung
Lithiummangan(III,IV)-oxid wird als Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet.[2] Allerdings spricht die niedrige Zyklenstabilität der Verbindung eher für Lithiumcobaltoxid Li1-xCoO2 als Material. Durch Dotierung mit zweiwertigen Übergangsmetallkationen kann die Verbindung für diesen Einsatz stabilisiert werden.[9]