Question

【題目】某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、石墨和鋁箔等，該電池充電時(shí)負(fù)極(陰極)反應(yīng)為6C+xLi++xe- = LixC6，鋰電池充放電過(guò)程中發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化。現(xiàn)利用以下工藝回收正極材料中的某些金屬資源。

回答下列問(wèn)題：

(1)放電時(shí)電池總反應(yīng)方程式_______________；該工藝首先將廢舊電池“放電處理”的目的除安全外還有_______________。

(2)寫(xiě)出“正極堿浸”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______________。

(3) 分離操作1是_______________；“酸浸”步驟發(fā)生的氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式是_______________。

(4)“酸浸”時(shí)若用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，缺點(diǎn)是_______________。

(5)“沉鈷”過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有_______________。

Answer 1

【答案】Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C Li+從負(fù)極中脫出進(jìn)入正極材料中，提高鋰的回收率 2Al + 2OH－+2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑ 萃取、分液 2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2==Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O 有氯氣生成，污染較大 產(chǎn)生(無(wú)色無(wú)味的)氣體、產(chǎn)生沉淀(或溶液變渾濁)

【解析】

廢舊鋰離子電池放電拆解處理后，正極用氫氧化鈉溶液，堿溶過(guò)濾得到的濾液，調(diào)節(jié)溶液pH，過(guò)濾得到氫氧化鋁沉淀；濾渣加入硫酸，過(guò)氧化氫調(diào)節(jié)溶液pH過(guò)濾，得到的濾液中加入萃取劑萃取分液得到的水層為硫酸鋰，有機(jī)層通過(guò)反萃取得到的水層為硫酸鈷溶液，加入碳酸氫銨溶液，沉淀鈷離子，得到碳酸鈷固體，據(jù)此分析解答。

(1) 該電池充電時(shí)負(fù)極(陰極)反應(yīng)為6C+xLi++xe- = LixC6，說(shuō)明放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為LixC6-xe-=6C+xLi+，充放電過(guò)程中發(fā)生LiCoO2與Li1-xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，則放電過(guò)程中，Li1-xCoO2和LixC6發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成LiCoO2和C，反應(yīng)方程式為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C，該工藝首先將廢舊電池“放電處理”的目的除安全外，通過(guò)放電，將Li+從負(fù)極中脫出進(jìn)入正極材料中，提高鋰的回收率，故答案為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C；Li+從負(fù)極中脫出進(jìn)入正極材料中，提高鋰的回收率；

(2)正極中含有鋁，鋁易溶于強(qiáng)堿溶液生成AlO2-，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

(3) 分離操作1是用有機(jī)溶劑萃取分離出硫酸鋰溶液，因此操作1是萃取、分液；酸浸時(shí)反應(yīng)物有硫酸、過(guò)氧化氫以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反應(yīng)方程式為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4 =Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，故答案為：萃取、分液；2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2==Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O；

(4)由題中信息知LiCoO2具有強(qiáng)氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成，污染環(huán)境，因此不能用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，故答案為：有氯氣生成，污染較大；

(5)“沉鈷”過(guò)程中硫酸鈷和碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鈷沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的氣體和沉淀，故答案為：產(chǎn)生氣體和沉淀。