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(铝电极表面涂有LiNi1－x－yCoxMnyO2)的工艺流程如图所示：

回答下列问题

（1）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___。

（2）能够提高“碱浸”效率的方法有___(至少写两种)。

（3）“碱浸”过程中，铝溶解，在该反应中每产生1mol非极性共价键放出133.3kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式___。

（4）实验室模拟“碱浸”后过滤的操作，过滤后需洗涤，简述洗涤的操作过程：___。

（5）LiCoO2参与“还原”反应的离子方程式为___。在该反应中H2O2做___（氧化剂，还原剂）1molH2O2参与反应转移__ NA个电子

（6）溶液温度和浸渍时间对钴的浸出率影响如图所示，则浸出过程的最佳条件是___。

（7）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，则Co2+沉淀完全时溶液的最小pH为____(已知：离子沉淀完全时c(Co2+)≤1.0×10－5mol·L－1，Ksp[Co(OH)2]=4.0×10－15，1g5=0.7，1g2=0.3，溶液体积变化忽略不计)。

Answer 1

【答案】放电有利于Li+向正极移动并进入正极材料 粉碎、适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等 2Al(s)+2H2O(l)+2NaOH(aq)=2NaAlO2(aq)+3H2(g) ΔH=-399.9kJ/mol 沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀，待水滤出后重复操作2~3次 2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑ 还原剂 2 75℃，30min 9.3

【解析】

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，将废旧锂离子电池正极材料预处理，加入NaOH溶液浸取过滤，固体加入H2SO4和H2O2，得到含有Ni2＋、CCo2＋、Mn2＋的溶液，溶液中加入MnSO4、NiSO4、CoSO4调整比例，加入一水合氨，得到沉淀，再加入Li2CO3，得到正极材料。

(1)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：放电有利于Li＋离子移向正极并进入正极材料；

(2)提高浸取的效率，加快化学反应速率，可以粉碎，适当增大氢氧化钠溶液溶液的浓度，适当提高反应温度等；

(3)铝溶于NaOH，生成NaAlO2和H2，化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；每产生1mol非极性键，即每产生1molH2，放出133.3kJ的热量，热化学方程式为2Al(s)+2H2O(l)+2NaOH(aq)=2NaAlO2(aq)+3H2(g) ΔH=-399.9kJ/mol；

(4) 沿玻璃棒向过滤器中加水至浸没沉淀，待水滤出后，重复操作2~3次；

(5) LiCoO2中Li的化合价为＋1，Co的化合价为＋3，加入H2O2、H2SO4中，Co的化合价降低到＋2，则H2O2中O的化合价升高，从－1升高到0，生成O2，根据得失电子守恒，和电荷守恒，离子方程式为2LiCoO2+6H++H2O2=2Li++2Co2++4H2O+O2↑，H2O2中O的化合价升高，作还原剂；H2O2中O的化合价升高，从－1升高到0，1molH2O2参与反应转移2mol电子，则转移2NA个电子；

(6)温度不是越高越好，温度高，加热时耗能高，从图中可知，在30min时，85℃和75℃，Co的浸出率均最高，选择温度较低的，减小耗能；答案为75℃，30min；

(7) 离子沉淀完全时c(Co2+)≤1.0×10－5mol·L－1，Ksp[Co(OH)2]=c(Co2＋)c2(OH－),则，，pH=-lg(H+)=-lg(5×10-10)=-lg5+10=9.3。