Question

【题目】镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。采用废旧锂离子电池回收工艺制备镍钴锰酸锂三元正极材料(LiNi1－x－y) Cox MnyO2)的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）能够提高碱浸效率的方法有___________(至少写两种)。

（2）废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是__________。

（3）LiCoO2中Co元素化合价为_____，其参与“还原”反应的离子方程式为_____________。

（4）溶液温度和浸渍时间对钻的浸出率影响如图所示：

则浸出过程的最佳条件是__________。

（5）已知溶液中Co2+的浓度为1.0mol·L－1，缓慢通入氨气，使其产生Co(OH)2沉淀，列式计算Co2+沉淀完全时溶液的pH______________(已知离子沉淀完全时c(Co2+)≤1.0×10－5mol·L－1，Ksp[Co(OH)2]=2.0×10－15，1g2=0.3，溶液体积变化忽略不计)

（6）写出“高温烧结固相合成”过程的化学方程式___________。

Answer 1

【答案】减小原料粒径（或粉碎）、适当增加NaOH溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等 Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 +3价 2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑ 75℃、30min Ksp[Co(OH)2]=c(Co2+)c2(OH-)，c(OH-)===×10-5

c(H+)=Kw/ c(OH-)==10-9，pH=-lgc(H+)=-lg（10-9）=9.15 (4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O

【解析】

（1）提高浸出率的方法有减小原料粒径（或粉碎）、适当增加溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等方法。

（2）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中。

（3）LiCoO2中Li元素为+1价，O元素为-2价，故Co元素化合价为+3价，LiCoO2为难溶物，H2SO4为强电解质，H2O2还原LiCoO2中+3价Co元素，由此写出反应的离子方程式。

（4）由图可知，在75℃、30min条件下钴的浸出率最高。

（5）根据溶度积常数及水的离子积，逐步推理得出答案。

（6）Ni2+、Co2+、Mn2+与NH3H2O反应分别生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2与Li2CO3，并高温烧结固相合成LiNi(1-x-y)CoxMnyO2，根据原子守恒可得到化学方程式。

（1）提高浸出率的方法有减小原料粒径（或粉碎）、适当增加溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等方法。

故答案为：减小原料粒径（或粉碎）、适当增加NaOH溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等。

（2）废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中。

故答案为：Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中。

（3）LiCoO2中Li元素为+1价，O元素为-2价，故Co元素化合价为+3价，LiCoO2为难溶物，H2SO4为强电解质，H2O2还原LiCoO2中+3价Co元素，反应的离子方程式为2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。

故答案为：+3价；2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。

（4）由图可知，在75℃、30min条件下钴的浸出率最高。

故答案为：75℃、30min。

（5）Ksp[Co(OH)2]=2.0×10－15，沉淀完全时c(OH-)===10-5mol/L，c(H+)=Kw/ c(OH-)==10-9，pH=-lgc(H+)=-lg（10-9）=9.15

故答案为：9.15。

（6）Ni2+、Co2+、Mn2+与NH3H2O反应分别生成Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2与Li2CO3，高温烧结固相合成LiNi(1-x-y)CoxMnyO2，根据原子守恒可得到化学方程式为(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O。

故答案为：(4-4x-4y)Ni(OH)2+4xCo(OH)2+4yMn(OH)2+2Li2CO3+O24LiNi(1-x-y)CoxMnyO2+2CO2+4H2O。