10.磷酸鐵鋰(LiFePO
4)電池是綠色環(huán)保型電池,該電池以磷酸鐵鋰為正極材料,嵌有石墨的鋰為負極材料,溶有LiRF
6的碳酸酯作電解質(zhì)?;卮鹣铝袉栴};
(1)基態(tài)P原子的成對與未成對電子數(shù)之比為
;其最高能級的電子云輪廓圖的形狀為
。
(2)Li、F、P三種元素電負性由大到小的順序為
。元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負一價離子時所放電的能量稱作第一電子親和能(E
1),第三周期部分元素的 E
1 的大小順序為
15P>
14Si>
16S>
17Cl,第一電子親和能
15P(E
1=-71kJ?mol
-1)<
14Si(E
1=-134kJ?mol
-1) 的原因為
。
(3)一種鋰電池的正極材料磷酸鐵鋰(LiFePO
4)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶體中,[FeO
6]八面體和[PO
4]四面體組成空間鏈狀結(jié)構(gòu),Li
+會填充在鏈之間的孔道內(nèi),晶胞如圖a所示。充放電時,LiFePO
4中的Li
+會不斷脫嵌或嵌入,晶體結(jié)構(gòu)變化如圖所示:
①i表示
(填“充電”或”放電”)過程。
②已知:Li
+的脫嵌率:
×100%。某時刻,若正極材料中n( Fe
2+):n(Fe
3+)=3:1,則Li
+的脫嵌率為
,平均每個晶胞脫嵌
個Li
+。
③LiFePO
4晶體的晶胞參數(shù)分別為anm、anm,bnm,則磷酸鐵鋰晶體的摩爾體積V
m=
cm
3?mol
-1。(已知阿伏加德羅常數(shù)的值為N
A,晶體的摩爾體積是指單位物質(zhì)的量晶體所占的體積)。
(4)多聚磷酸由磷酸(H
3PO
4)加熱脫水縮合而成,鏈狀多聚磷酸是多個磷酸通過脫水后共有部分氧原子連接起來的,多聚磷酸根多聚磷酸根離子的部分結(jié)構(gòu)投影圖如圖所示(由于P、O原子的半徑大小不同,投影圖中P與O之間存在部分或全部遮掩關(guān)系,則其化學(xué)式為
。