正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。(1)橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3P

Question

正极材料为LiCoO ₂ 的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型LiFePO ₄ 是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH ₄ ) ₂ Fe(SO ₄ ) ₂ 、H ₃ PO ₄ 与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将(NH ₄ ) ₂ Fe(SO ₄ ) ₂ 和LiOH溶液直接混合的原因是________________。
②共沉淀反应的化学方程式为____________________。
③高温成型前，常向LiFePO ₄ 中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO ₄ 的导电性能外，还能___________________。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO ₂ 及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

①在上述溶解过程中，S ₂ O ₃ ^2- 被氧化成SO ₄ ^2- ，LiCoO ₂ 在溶解过程中反应的化学方程式为____________________

②Co(OH) ₂ 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如上图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为___________（填化学式）；在350-400℃范围内，剩余固体的成分为_______（填化学式）。

Answer 1

(1)①Fe ²⁺ 在碱性条件下更容易被氧化（凡合理答案均可）；②(NH ₄ ) ₂ Fe(SO ₄ ) ₂ +LiOH+H ₃ PO ₄ =LiFePO ₄ +
2NH ₄ HSO ₄ +H ₂ O；③与空气中O ₂ 反应，防止LiFePO ₄ 中的Fe ²⁺ 被氧化
(2)①8LiCoO ₂ +Na ₂ S ₂ O ₃ +11H ₂ SO ₄ =4Li ₂ SO ₄ +8CoSO ₄ + Na ₂ SO ₄ +11H ₂ O ②CoO；Co ₂ O ₃ 、Co ₃ O ₄