Question

正極材料為的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。但鈷的資源匱乏限制了其進一步發展。

（1）橄欖石型是一種潛在的鋰離子電池正極材料，它可以通過、與溶液發生共沉淀反應，所得沉淀經80℃真空干燥、高溫成型而制得。

①共沉淀反應投料時，不將和溶液直接混合的原因是      。

②共沉淀反應的化學方程式為              。

③高溫成型前，常向中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的的導電性能外，還能                     。

（2）廢舊鋰離子電池的正極材料試樣（主要含有及少量AI、Fe等）可通過下列實驗方法回收鈷、鋰。

在上述溶解過程中，被氧化成，在溶解過程中反應的化學方程式為                                 。

在空氣中加熱時，固體殘留率隨溫度的變化，如下圖所示。已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時已完全脫水，則1000℃時，剩余固體的成分為        。（填化學式）；在350~400℃范圍內，剩余固體的成分為       。（填化學式）。

Answer 1

  (1)①在堿性條件下更易被氧化(凡合理答案均可)

  ②

  ③與空氣中反應，防止中的被氧化

    (2)①   ②    、

解析:

本題考察的知識比較散，涉及到能源利用，物質性質、化工流程分析，圖表分析，覆蓋面比較廣。（1）①不能直接混合的原因是Fe²⁺在堿性條件下更容易被氧化；②根據題給信息，發生的反應為(NH₄)₂Fe(SO₄)₂+LiOH+H₃PO₄=LiFePO₄↓+2NH₄HSO₄+H₂O；③消耗空氣中的O₂，保護Fe²⁺，防Fe²⁺被氧化；（2）①通過題給信息可知LiCoO₂與Na₂S₂O₃發生了氧化還原反應，反應為8 LiCoO₂+ Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O。②根據質量的變化，在變化過程中，Co的質量沒有變，通過題給數據看，在1000℃是，Co(OH)₂完全分解，則產物為CoO；在350～400℃時，固體的質量在89.25%～86.38%之間，可以通過極點進行分析。在290℃時，n(Cr):n(O)=100/93:(89.25-100*59/93)/16=2:3，其化學式為Co₂O₃，在500℃時n(Cr):n(O)=100/93:(86.38-100*59/93)/16=3:4其化學式為Co₃O₄，所以可以確定在350～400℃時的化學式為Co₃O₄和Co₂O₃。