LiFePO4和Li2CO3都是重要的鋰的化合物。
Ⅰ.LiFePO4電極材料是動(dòng)力型鋰離子電池的理想正極材料。它可以通過H3PO4、LiOH和(NH4)2Fe(SO4)2溶液發(fā)生共沉淀反應(yīng)、將所得沉淀干燥、高溫成型而制得。實(shí)驗(yàn)室制備LiFePO4的方法:
步驟1:將LiOH置于題圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的三頸燒瓶中,加入煮沸過的蒸餾水,攪拌使其溶解。從分液漏斗中滴加H3PO4溶液,并持續(xù)通入氮?dú)狻?br />
步驟2:將(NH4)2Fe(SO4)2固體溶于蒸餾水中,迅速倒入三頸燒瓶中,快速攪拌,充分反應(yīng)后,過濾、洗滌濾渣得LiFePO4固體。
(1)共沉淀反應(yīng)投料時(shí),不將FeSO4和LiOH溶液直接混合的原因是
FeSO4和LiOH溶液直接混合生成Fe(OH)2,而Fe(OH)2極易被氧化,最終產(chǎn)品中混有Fe(Ⅲ)化合物
FeSO4和LiOH溶液直接混合生成Fe(OH)2,而Fe(OH)2極易被氧化,最終產(chǎn)品中混有Fe(Ⅲ)化合物
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(2)工業(yè)制取LiFePO4在高溫成型前,常向LiFePO4中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后LiFePO4的導(dǎo)電性能外,還能 利用其還原性,防止Fe(Ⅱ)被氧化
利用其還原性,防止Fe(Ⅱ)被氧化
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Ⅱ.磷酸鋰渣(主要成分為Li3CO4)和廢舊電極材料(含鋁、炭、LiFePO4和FePO4)均可用于制取Li2CO3。
(3)實(shí)驗(yàn)室以磷酸鋰渣為原料制備高純Li2CO3的部分實(shí)驗(yàn)流程如圖:
“低酸轉(zhuǎn)化”使Li3PO4轉(zhuǎn)化為Li2HPO4。寫出“磷鋰分離”的化學(xué)方程式:2Li2HPO4+3CaCl2=Ca3(PO4)2↓+4LiCl+2HCl
2Li2HPO4+3CaCl2=Ca3(PO4)2↓+4LiCl+2HCl
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(4)已知:Li2CO3微溶于水;LiFePO4、FePO4難溶于水和堿,可溶于鹽酸生成LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;pH>3.2時(shí),F(xiàn)e3+沉淀完全。完善由某廢舊電極材料制取Li2CO3的實(shí)驗(yàn)方案:邊攪拌邊向廢舊電極材料中加入NaOH溶液至不再產(chǎn)生氣泡,過濾,向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過濾;向?yàn)V液中加入過量的雙氧水,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,過濾;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量沉淀生成,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無沉淀生成
向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過濾;向?yàn)V液中加入過量的雙氧水,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,過濾;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量沉淀生成,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無沉淀生成
,過濾、洗滌,低溫干燥得Li2CO3固體。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有:雙氧水、鹽酸、NaOH溶液、Na2CO3溶液)