Question

【題目】鋰離子電池廣泛用作便攜式電源，其正極材料是決定鋰離子電池可逆容量與循環壽命的關鍵因素之一。鋰二次電池一般以LiCoO2、LiFePO4等為正極材料，以石墨碳為負極材料，以溶有LPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC)為電解液。充電時，Li+從正極層狀氧化物的晶格間脫出進入有機電解液，有機電解液中的Li+則進入負極，得電子后以原子形式嵌入到石墨材料的晶格中，即:6C+xLi++xe-=LixC6，如圖所示:

（1）如圖所示，已知該電池電極總反應:LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix，充電時，該電池的正極上的反應為_______________________。

（2）放電時負極材料質量________(填“增加”、“減小”或“不變”)

（3）在實驗室中，可用下列方案從廢舊鋰離子電池的正極材料中(主要含有LiCoO2、炭粉及少量Al、Fe等)回收鈷和鋰。

①溶解過程中，通入SO2時所發生反應的化學方程式為________________________；

②除雜過程中，所得沉淀的主要成分是___________________；(寫化學式)

③常溫下，已知Ksp[Co(OH)2]=1.09×10-15，若沉淀鈷時pH=9.5，則溶液中Co2+是否沉淀完全?請列式計算說明。 _______________________________________________。

Answer 1

【答案】 LiCoO2―xe－＝Li(1－x)CoO2＋xLi+ 減小 2LiCoO2＋SO2＋2H2SO4＝Li2SO4＋2CoSO4＋2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 c(Co2+)＝＝1.09×10－6 mol/L＜1×10－5 mol/L，沉淀完全

【解析】本題主要考查原電池原理。

（1）該電池充電時，正極LiCoO2失去Li+，正極上的反應為LiCoO2―xe－＝Li(1－x)CoO2＋xLi+。

（2）放電時負極材料失去Li+而質量減小。

（3）①SO2具有較強還原性，溶解過程中，通入SO2時LiCoO2中Co由+3被還原為+2，所發生反應的化學方程式為2LiCoO2＋SO2＋2H2SO4＝Li2SO4＋2CoSO4＋2H2O；

②除雜過程中，所得沉淀的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3。

③c(OH-) ==mol/L=1×10-4.5mol/L，c(Co2+)=＝mol/L＝1.09×10－6 mol/L＜1×10－5 mol/L，沉淀完全。