Question

正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。

（1）橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过、与溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。

①共沉淀反应投料时，不将和溶液直接混合的原因是      。

②共沉淀反应的化学方程式为              。

③高温成型前，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导电性能外，还能                     。

（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为                                 。

在空气中加热时，固体残留率随温度的变化，如下图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为        。（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余固体的成分为       。（填化学式）。

Answer 1

  (1)①在碱性条件下更易被氧化(凡合理答案均可)

  ②

  ③与空气中反应，防止中的被氧化

    (2)①   ②    、

解析:

本题考察的知识比较散，涉及到能源利用，物质性质、化工流程分析，图表分析，覆盖面比较广。（1）①不能直接混合的原因是Fe²⁺在碱性条件下更容易被氧化；②根据题给信息，发生的反应为(NH₄)₂Fe(SO₄)₂+LiOH+H₃PO₄=LiFePO₄↓+2NH₄HSO₄+H₂O；③消耗空气中的O₂，保护Fe²⁺，防Fe²⁺被氧化；（2）①通过题给信息可知LiCoO₂与Na₂S₂O₃发生了氧化还原反应，反应为8 LiCoO₂+ Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O。②根据质量的变化，在变化过程中，Co的质量没有变，通过题给数据看，在1000℃是，Co(OH)₂完全分解，则产物为CoO；在350～400℃时，固体的质量在89.25%～86.38%之间，可以通过极点进行分析。在290℃时，n(Cr):n(O)=100/93:(89.25-100*59/93)/16=2:3，其化学式为Co₂O₃，在500℃时n(Cr):n(O)=100/93:(86.38-100*59/93)/16=3:4其化学式为Co₃O₄，所以可以确定在350～400℃时的化学式为Co₃O₄和Co₂O₃。