今年6月比亞迪正式發(fā)布刀片電池,大幅度提高了電動汽車的續(xù)航里程可媲美特斯拉,刀片電池采用磷酸鐵鋰技術(shù)??衫免佽F礦【主要成分為FeTiO3(難溶性亞鐵鹽),還含有少量MgO等雜質(zhì)】來制備LiFePO4和Li4Ti5O12等鋰離子電池的電極材料,工藝流程如圖。
回答下列問題:
(1)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42-形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式
FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O
FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O
。
(2)TiO2?xH2O沉淀與雙氧水、氨水“反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時,Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)溫度過高時,Ti元素浸出率變化的原因是溫度過高時,雙氧水分解與氨氣逸出,導(dǎo)致Ti元素浸出率下降
溫度過高時,雙氧水分解與氨氣逸出,導(dǎo)致Ti元素浸出率下降
。
(3)“濾液②”中含有的金屬離子是Mg2+、Fe2+
Mg2+、Fe2+
;加入雙氧水和磷酸使Fe3+恰好沉淀完全,即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol?L-1,此時溶液中c(PO4)3=1.3×10-17mol/L
1.3×10-17mol/L
。(FePO4的Ksp=1.3×10)-22
(4)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式2FePO
4+Li
2CO
3+H
2C
2O
42LiFePO
4+H
2O↑+3CO
2↑
2FePO
4+Li
2CO
3+H
2C
2O
42LiFePO
4+H
2O↑+3CO
2↑
。
(5)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為4
4
。
(6)作為刀片電池正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時的局部放大示意圖如圖,則正極電極反應(yīng)式是
Li(1-x)FePO4+xLi++xe-=LiFePO4
Li(1-x)FePO4+xLi++xe-=LiFePO4
。