Question

锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用．某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和

锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用．某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等．充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-═LixC6．现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）．回答下列问题：（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为______．（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式______．（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式______；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是______．（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______．（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式______．（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是______．在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有______（填化学式）．

Answer 1

（1）根据化合物中，化合价的代数和为0知，LiCoO₂中，Co元素的化合价为+3价，故答案为：+3；
（2）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO₂^-，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO₂，生成物有Li₂SO₄和CoSO₄，反应方程式为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，由题中信息知LiCoO₂具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，
故答案为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；有氯气生成，污染较大；
（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO₄+2NH₄HCO₃=CoCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O，
故答案为：CoSO₄+2NH₄HCO₃=CoCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（5）充放电过程中，Li_1-xCoO₂和Li_xC₆发生氧化还原反应生成LiCoO₂和C，反应方程式为：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆=LiCoO₂+6C，
故答案为：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆=LiCoO₂+6C；
（6）放电时，负极上生成锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中，所以“放电处理”有利于锂在正极的回收，根据流程图知，可回收到的金属化合物有Al（OH）₃、CoCO₃、Li₂SO₄，
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；Al（OH）₃、CoCO₃、Li₂SO₄．