21.鋰離子電池廣泛應(yīng)用與日常電子產(chǎn)品中,也是電動汽車動力電池的首選.正極材料的選擇決定了鋰離子電池的性能.磷酸亞鐵鋰(LiFePO
4)以其高倍率性、高比能量、高循環(huán)特征、高安全性、低成本、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為“能源新呈”.
(1)高溫固相法是磷酸亞鐵鋰生產(chǎn)的主要方法.通常以亞鐵鹽(如FeC
2O
4?2H
2O)、磷酸鹽和鋰鹽為原料,按化學(xué)計(jì)量比充分混勻后,在惰性氣氛的保護(hù)中先經(jīng)過較低溫預(yù)分解,再經(jīng)過高溫焙燒,研磨粉碎制成.其反應(yīng)原理如下:
Li
2CO
3+2FeC
2O
4?2H
2O+2NH
4H
2PO
4═NH
3↑+3CO
2↑+
+
+
.
①完成上述化學(xué)方程式.
②理論上,反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子,會生成LiFePO
4
g.
③反應(yīng)需在惰性氣氛的保護(hù)中進(jìn)行,其原因是
.
(2)磷酸鐵鋰電池裝置如圖所示,其中正極材料橄欖石型LiFePO
4通過粘合劑附著在鋁箔表面,負(fù)極石墨材料附著在銅箔表面,電解質(zhì)為溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽.
電池工作時的總反應(yīng)為:LiFePO
4+6C
Li
1-xFePO
4+Li
xC
6,則放電時,正極的電極反應(yīng)式為
.充電時,Li
+遷移方向?yàn)?
(填“由左向右”或“由右向左”),圖中聚合物隔膜應(yīng)為
(填“陽”或“陰”)離子交換膜.
(3)用該電池電解精煉銅.若用放電的電流強(qiáng)度I=2.0A的電池工作10分鐘,電解精煉銅得到銅0.32g,則電流利用效率為
(保留小數(shù)點(diǎn)后一位).
(已知:法拉第常數(shù)F=96500C/mol,電流利用效率=
×100%)
(4)廢舊磷酸亞鐵鋰電池的正極材料中的LiFePO
4難溶于水,可用H
2SO
4和H
2O
2的混合溶液浸取,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
.