5.
(2016•日照二模)锂离子电池广泛应用于日常电子产品中,也是电动汽车动力电池的首选.正极材料的选择决定了锂离子电池的性能.磷酸铁钾(LiFePO
4)以其高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新星”.
(1)磷酸铁锂电池比钻酸锂电池或锰酸锂电池更环保的原因是
.
(2)高温固相法是磷酸铁锂生产的主要方法.通常以铁盐、磷酸盐和锂盐为原料,按化学计量比充分混匀后,在惰性气氛的保护中先经过较低温预分解,再经高温焙烧,研磨粉碎制成.
其反应原理如下:①完成上述化学方程式.
Li
2CO
3+2FeC
2O
4•2H
2O+2NH
4H
2PO
4═2LiFePO
4+2NH
3↑+3CO
2↑+
+
②理论上,反应中每转移0.15mol电子,会生成LiFePO
4 g.
③反应需在惰性气氛的保护中进行,其原因是
.
(3)磷酸铁锂电池装置如图所示,其中正极材料橄榄石型LiFePO
4通过粘合剂附着在铝箔表面,负极石墨材料附着在铜箔表面,电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐.
电池工作时的总反应为:LiFePO
4+6C
Li
1-xFePO
4+Li
xC
6,则放电时,正极的电极反应式为
.充电时,Li
+迁移方向为
(填“由左向右”或“由右向左”),图中聚合物隔膜应为
(填“阳”或“阴”)离子交换膜.
(4)废旧磷酸铁锂电池的正极材料(主要成分为LiFePO
4,难溶于水,不与强碱反应)可通过湿法回收锂和铁,其过程如下:
①碱溶.加入强碱溶液除去铝箔及其氧化物,过滤.
②酸浸.在过滤后的滤渣中加入H
2SO
4和H
2O
2的混合溶液,发生反应的离子方程式为
,得到浸出液.
③分离锂和铁.向浸出液中加碱调节溶液的pH使铁元素沉淀,当pH为
时,铁恰好沉淀完全(已知K
sp[Fe(OH)
3]=1×10
-39当离子浓度小于l×10
-5mo1•L
-1时,可认为该离子沉淀完全)