Question

正極材料為LiCoO₂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LiFePO₄是一種潛在的鋰離子電池正極材料，它可以通過(NH₄)₂Fe(SO₄)₂、H₃PO₄與LiOH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(NH₄)₂Fe(SO₄)₂和LiOH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LiFePO₄中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO₄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LiCoO₂及少量Al、Fe等）可通過下列實驗方法回收鈷、鋰。

①在上述溶解過程中，S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，LiCoO₂在溶解過程中反應的化學方程式為____________________

②Co(OH)₂在空氣中加熱時，固體殘留率隨溫度的變化如上圖所示。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)①Fe²⁺在堿性條件下更容易被氧化（凡合理答案均可）；②(NH₄)₂Fe(SO₄)₂+LiOH+H₃PO₄=LiFePO₄+
2NH₄HSO₄+H₂O；③與空氣中O₂反應，防止LiFePO₄中的Fe²⁺被氧化
(2)①8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+ Na₂SO₄+11H₂O ②CoO；Co₂O₃、Co₃O₄