锂盐的提纯装置和提纯方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能源与材料技术领域，尤其涉及一种锂盐的提纯装置和提纯方法。该提纯装置包括：电解池，所述电解池包括阳极材料层，所述阳极材料层作为阳极使用，所述阳极为惰性电极；若干阴极，所述阴极为废旧锂电池电极材料；进气管，所述进气管连通于所述电解池的底壁或者连通于所述电解池的侧壁底部。该提纯装置具有处理效率高的优点。该提纯装置巧妙地将阳极材料作为电解池，且可在电解池中设置多个阴极，从而在一次电化学反应中，可实现较多的锂离子回收，大幅提高回收效率。

Purification device and method of lithium salt

The invention relates to the technical field of energy and materials, in particular to a lithium salt purification device and a purification method. The purification device includes an electrolytic cell, the electrolytic cell includes an anode material layer, the anode material layer is used as an anode, the anode is an inert electrode, a plurality of cathodes, the cathode is waste lithium battery electrode material, an air inlet pipe, the air inlet pipe is connected with the bottom wall of the electrolytic cell or the side wall bottom of the electrolytic cell. The purification device has the advantages of high treatment efficiency. The anode material is cleverly used as an electrolytic cell in the purification device, and a plurality of cathodes can be arranged in the electrolytic cell, so that more lithium ions can be recovered in one electrochemical reaction, greatly improving the recovery efficiency.

【技术实现步骤摘要】
锂盐的提纯装置和提纯方法
本专利技术涉及能源与材料
，尤其涉及一种锂盐的提纯装置和提纯方法。
技术介绍
锂电池最早被应用在心脏起搏器中，后来随着科学技术的不断发展，在电动车、手机、笔记本电脑、新能源汽车等领域都有广泛的使用，锂电池现已成为电池技术产业发展的主流。随着锂电池在市场上的占有率逐年增长，对其上下游产业的发展必然有极大的推动作用。比如制作锂离子电池所需用到的锂盐原料，其需求会大幅增加。目前锂盐的提纯方法主要是从盐湖卤水中通过一系列复杂工艺来实现，例如中国专利CN200910249795.9公开了一种从盐湖卤水中制取高纯碳酸锂和其他可利用副产物的方法，该方法的步骤包括：盐田晒盐分离钾和钠；酸化法分离硼；沉淀法分离镁；沉淀法分离钙；氯化锂制取；碳酸锂制取，不仅工艺步骤较多，且上述步骤中需要加入各种试剂(盐酸、氨水、碳酸氢铵等)，致使提纯成本增加，并且会产生废水需要二次处理，增加环境负担。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂盐的提纯装置和提纯方法，以解决现有提纯锂盐方法中存在的操作流程复杂、试剂用量大、产生大量废水等问题。第一个方面，本专利技术提供一种锂盐的提纯装置，所述提纯装置包括：电解池，所述电解池包括阳极材料层，所述阳极材料层作为阳极使用，所述阳极为惰性电极；若干阴极，所述阴极为废旧锂电池电极材料；进气管，所述进气管连通于所述电解池的底壁上或者所述电解池的侧壁底部。进一步地，所述电解池还包括设于所述阳极材料层外部的结构支撑层，其中所述阳极材料层的厚度为5～12mm。可选地，所述结构支撑层的材料选自混凝土、水泥、石材、橡胶或树脂。进一步地，所述电解池的上方设有密封上盖，所述密封上盖与所述电解池共同围合形成封闭腔体。进一步地，所述密封上盖上还设有试剂加入口。进一步地，所述电解池的内部可拆装地安装有大致沿水平方向设置的网格板，所述网格板采用绝缘材料。优选地，所述绝缘材料为陶瓷。进一步地，所述网格板为沿水平方向设置的平板，所述平板的任一网格单元的形状为方形或锥台形；或者，所述网格板为具有向上弯曲弧度的弧形板，所述弧形板的任一网格单元的形状为锥台形。作为一种实施方式，所述网格板底部固设有支架，且所述支架采用绝缘材料。作为一种实施方式，所述电解池的内壁设有朝向自身内部水平延伸形成的承接台，所述网格板搭设于所述承接台上。第二个方面，本专利技术提供一种锂盐的提纯方法，所述提纯方法使用上述锂盐的提纯装置，所述提纯方法包括以下步骤：以所述废旧锂电池电极材料作为阴极，以所述惰性电极作为阳极；向所述电解池中加入电解液，使所述阴极和所述阳极浸入电解液中，在外加电势下进行电化学反应，得到含有锂离子的溶液；打开所述进气管，向反应后的所述含有锂离子的溶液中通入二氧化碳，得到锂盐沉淀和剩余溶液。进一步地，所述提纯方法还包括：在通入二氧化碳之前，先对所述含有锂离子的溶液进行浓缩，使所述含有锂离子的溶液中的锂离子浓度大于或等于25g/L。进一步地，所述提纯方法还包括：在通入二氧化碳之前，先调节所述含有锂离子的溶液至碱性。进一步地，所述含有锂离子的溶液还包括镍离子、钴离子、锰离子中的至少一种。进一步地，进行电化学反应所施加的电势为0.2～1.5V，施加电势的时间为1.5～8h；在所述提纯方法中，所述含有锂离子的溶液还包括所述镍离子、所述钴离子和所述锰离子，进行电化学反应时，调节施加的电势，使所述锂离子、所述镍离子、所述钴离子、所述锰离子分步浸出。其中，进行电化学反应所施加的电势为0.2～1.5V包括了该数值范围内的任一电势值，例如进行电化学反应所施加的电势为0.2V、0.5V、1.0V、1.25V或1.5V。施加电势的时间为1.5～8h包括了该数值范围内的任一点值，例如施加电势的时间为1.5h、2.5h、4h、5h、6h或8h。进一步地，进行电化学反应时，调节施加的电势为0.9～1.4V，使所述锂离子浸出，调节施加的电势为0.2～0.5V，使所述钴离子和所述镍离子浸出。。进一步地，所述提纯方法还包括：对得到的所述锂盐沉淀依次进行结晶、洗涤、干燥，得到提纯的锂盐；所述剩余溶液作为所述电解液循环使用；或者调节所述剩余溶液中所述钴离子、所述镍离子和所述锰离子的摩尔比，使钴镍锰的摩尔比为1:1:1，或者使钴镍锰的摩尔比为5:2:3，或者使钴镍锰的摩尔比为8:1:1；所述提纯方法在通入二氧化碳时，所述二氧化碳经过加压、加热处理。进一步地，所述阴极的制作方法为：取所述废旧锂电池电极材料，进行拆解、煅烧、洗涤、干燥、研磨、压制成形，得到所述阴极，所述阴极的电极厚度为5～10mm，所述阴极的压实密度为5～10g/cm3。其中，所述阴极的电极厚度为5～10mm包括了该数值范围内的任一电极厚度值，例如所述阴极的电极厚度为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。其中，所述阴极的压实密度为5～10g/cm3包括了该数值范围内的任一压实密度值，例如所述阴极的压实密度为5g/cm3、6g/cm3、7g/cm3、8g/cm3、9g/cm3或10g/cm3。进一步地，所述阴极选自废旧锂电池正极材料和/或废旧锂电池负极材料，所述惰性电极采用石墨电极或可导电的惰性金属电极。优选地，所述可导电的惰性金属电极为铂电极。可选地，所述电解液为含有Na+、NH4+、K+、Li+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Co3+、Al3+等离子中至少一种阳离子的无机盐，且所述电解液中的所述无机盐的浓度为0.1～1.0moL/L。优选地，所述电解液选自碳酸铵电解液、磷酸钠电解液或硫酸铵电解液。与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：一方面，本专利技术的提纯装置具有处理效率高的优点。该提纯装置将阳极材料作为电解池，且可在电解池中设置多个阴极，从而在一次电化学反应中，可实现较多的锂离子回收，大幅提高回收效率；然后再通入二氧化碳以提纯锂盐。不仅如此，本专利技术还针对上述提纯装置进行一系列优化，使其不仅能高效回收锂离子，而且还能够促进二氧化碳与含锂离子的溶液的气液接触面积，以提高提纯效率，得到较高纯度的锂盐，利于后续在锂电池生产中的应用。另一方面，本专利技术的提纯方法具有工艺简便、环保无污染的优点。由于电化学反应得到的含有锂离子的溶液中，锂离子仍为离子状态，且该混合溶液中还可能掺有其他杂质，故实有必要对其进行提纯。本专利技术仅需通入二氧化碳，即可得到碳酸锂这种锂盐沉淀，再通过结晶得到提纯的锂盐。采用该提纯方法提纯锂盐时，无需额外加入任何试剂，而除锂盐沉淀外的剩余溶液则可以作为电解液循环使用，从而使得整个方法更加绿色、环保，不会产生新的待处理废液。不仅如此，本专利技术还通过在通入二氧化碳之前，对含有锂离子的溶液进行浓缩、先调节所述含有锂离子的溶液至碱性等方式，来提高二氧化碳转变为碳酸根离子的效果，达到更好的沉淀、提纯效果。此外，本专利技术利用电化学反应，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂盐的提纯装置，其特征在于，所述提纯装置包括：/n电解池，所述电解池包括阳极材料层，所述阳极材料层作为阳极使用，所述阳极为惰性电极；/n若干阴极，所述阴极为废旧锂电池电极材料；/n进气管，所述进气管连通于所述电解池的底壁或者连通于所述电解池的侧壁底部。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂盐的提纯装置，其特征在于，所述提纯装置包括：
电解池，所述电解池包括阳极材料层，所述阳极材料层作为阳极使用，所述阳极为惰性电极；
若干阴极，所述阴极为废旧锂电池电极材料；
进气管，所述进气管连通于所述电解池的底壁或者连通于所述电解池的侧壁底部。


2.根据权利要求1所述的提纯装置，其特征在于，所述电解池还包括设于所述阳极材料层外部的结构支撑层，其中所述阳极材料层的厚度为5～12mm；所述结构支撑层的材料选自混凝土、水泥、石材、橡胶或树脂；所述电解池的上方设有密封上盖，所述密封上盖与所述电解池共同围合形成封闭腔体；所述密封上盖上还设有试剂加入口。


3.根据权利要求1所述的提纯装置，其特征在于，所述电解池的内部可拆装地安装有大致沿水平方向设置的网格板，所述网格板采用绝缘材料；所述网格板为沿水平方向设置的平板，所述平板的任一网格单元的形状为方形或锥台形；或者，所述网格板为具有向上弯曲弧度的弧形板，所述弧形板的任一网格单元的形状为锥台形；所述网格板底部还固设有支架，且所述支架采用绝缘材料；或者，所述电解池的内壁设有朝向自身内部水平延伸形成的承接台，所述网格板搭设于所述承接台上。


4.一种锂盐的提纯方法，所述提纯方法使用如权利要求1至3任一项所述的锂盐的提纯装置，其特征在于，所述提纯方法包括以下步骤：
以所述废旧锂电池电极材料作为阴极，以所述惰性电极作为阳极；
向所述电解池中加入电解液，使所述阴极和所述阳极浸入电解液中，在外加电势下进行电化学反应，得到含有锂离子的溶液；
打开所述进气管，向反应后的所述含有锂离子的溶液中通入二氧化碳，得到锂盐沉淀和剩余溶液。


5.根据权利要求4所述的提纯方法，其特征在于，所述提纯方法还包括：在通入二氧化碳之前，先对所述含有锂离子的溶液进行浓缩，使所述含有锂离子的溶液中的锂离子浓度大于或等于25g/L；和/或，在通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张作泰，王树宾，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44