Li回收方法和现场生产用于Li回收方法的化学品技术

本公开介绍了用于使Li回收方法中所需的酸、碱和盐试剂再循环的方法。实施包含氧去极化阴极的膜电解池以在现场产生所需的化学品。该系统可以利用一部分盐沼盐水或其他含锂的盐水或固体废物产生盐酸或硫酸、氢氧化钠和碳酸盐。同时产生酸和碱使得可以在从盐水和矿物岩石中回收Li的常规方法中利用这两种化学物质。脱盐的水也可用于回收方法中的洗涤步骤或返回到蒸发池塘中。该方法还可用于将锂盐直接转化为高价值的LiOH产品。该方法不产生任何固体流出物，这使其易于用于现有的工业Li回收设备。备。

【技术实现步骤摘要】
Li回收方法和现场生产用于Li回收方法的化学品
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是申请号为201980092809.2、申请日为2019年12月19日的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0003]本申请要求于2018年12月21日提交的美国临时申请号62/784,324以及于2019年9月27日提交的美国临时申请号62/907,486的优先权，出于所有目的，将二者的内容通过引用整体并入本文。


[0004]本专利技术总体上涉及Li回收方法和Li回收方法中使用的化学品的现场生产。本专利技术可用于改进从包括盐水来源或锂矿石来源在内的各种来源提取锂，其中可能需要盐酸、氢氧化钠和/或硫酸。本专利技术可以通过利用现场已有的盐水来消除对酸和碱原料进行外包的需要，无论该盐水是来自盐沼盐水或锂矿石精炼过程中产生的盐水溶液或锂离子电池再循环过程中产生的盐水。本专利技术还可用于将含锂盐(例如氯化锂或硫酸锂)直接转化为更高价值的氢氧化锂产品。本专利技术还可以提供一种被配置用于膜电解池的气体扩散电极和生产该气体扩散电极的方法。此外，本专利技术可以提供一种用于处理含盐溶液的膜电解池。本专利技术还可以提供一种使用膜电解池来纯化或浓缩或生产LiOH的方法。

技术介绍

[0005]由于锂离子电池(LIB)作为汽车和电子应用储能的主要来源的出现，锂在过去几十年中受到越来越多的关注。严重依赖LIB的电动汽车(EV)市场在过去十年中也在以创纪录的速度扩张，预计将与内燃机共享20％的运输市场。预计包括太阳能和风能应用在内的可再生能源发电也将依赖LIB来实现负载均衡。回收(例如从LIB中再循环Li)被认为是锂的二次资源。除了电池，Li还应用于玻璃和陶瓷、化学品和制药、冶金和润滑脂。因此，对改进的Li回收方法和相关设备的需求仍然不断增长。

技术实现思路

[0006]作为本专利技术的一个方面，本文公开了一种用于膜电解池的气体扩散电极。气体扩散电极包括被配置为扩散气体的扩散层；设置在扩散层的表面上的亲水性催化剂层，该亲水性催化剂层具有大于扩散层的亲水性并且能够传输负离子；设置在亲水性催化剂层的表面上的离子交换膜，该离子交换膜被配置为将离子从亲水性催化剂层交换到离子交换膜的相对表面。
[0007]根据本专利技术的另一方面，还公开了一种生产用于膜电解池的气体扩散电极的方法。该方法包括在扩散层的表面上设置亲水性催化剂层，该亲水性催化剂层的亲水性大于扩散层的亲水性；以及在所述催化剂层的表面上设置离子交换膜，所述离子交换膜被配置为将离子从催化剂层交换到离子交换膜的相对表面并防止催化剂层的溢流。
[0008]根据本专利技术的另一方面，还公开了一种用于处理含盐溶液的膜电解池。该膜电解
池包括入口，通过该入口将含盐溶液引入到膜电解池的内部；阳极，其被定位以在膜电解池的内部延伸并被定位在阳极隔室中；阴极，其包括被定位以在膜电解池的内部延伸并被定位在阴极隔室中的气体扩散电极，该气体扩散电极包括被配置为扩散气体的扩散层和设置在所述扩散层的表面上的亲水性催化剂层，所述亲水性催化剂层的亲水性大于所述扩散层的亲水性，并且所述亲水性催化剂层被配置为传输负离子；气体入口，包含O2的气体通过该气体入口被引入以与气体扩散电极接触；第一离子交换膜，其介于阳极隔室和气体扩散电极的亲水性催化剂层之间，该第一离子交换膜被配置为将从阳极接收的离子交换到第一离子交换膜的相对表面；以及至少一个出口，通过该出口将盐溶液的产物从膜电解池的内部去除。
[0009]最后，根据本专利技术的又一方面，公开了使用膜电化学槽来纯化或浓缩LiOH的方法。
附图说明
[0010]图1示出了从盐水操作中回收Li的示例性工艺流程图；
[0011]图2示出了从岩石开采操作中回收Li的示例性工艺流程图；
[0012]图3是说明示例性的膜电解池的示意图，其显示了进料流和产物流；
[0013]图4示出了膜电解池的第一实施方案内部的电极和膜组件的结构；
[0014]图5示出了膜电解池的第二实施方案内部的电极和膜组件的结构；
[0015]图6示出了膜电解池的第三实施方案内部的电极和膜组件的结构；
[0016]图7示出了膜电解池的第四实施方案内部的电极和膜组件的结构；
[0017]图8A示出了示例性的单层气体扩散电极(GDE)；
[0018]图8B示出了图8A的单层气体扩散电极(GDE)的细节。
[0019]图9A和9B显示了示例性双层气体扩散电极(GDE)的催化剂层和阴离子扩散膜之间的接触界面的细节；
[0020]图10示出了双层气体扩散电极(GDE)的第一实施方案；
[0021]图11示出了双层气体扩散电极(GDE)的第二实施方案；
[0022]图12示出了双层气体扩散电极的功能的示意图；
[0023]图13示出了制造用作氧去极化电极的气体扩散电极的示例性工艺步骤的示意图；
[0024]图14示出了制备与氧去极化阴极一起使用的催化剂涂覆膜的实施方案的示意图；
[0025]图15A和15B分别示出了阴极隔室上的流场的实施方案的俯视和侧视截面图；
[0026]图16示出了结合到用于从盐水中回收Li的方法中的膜电解池的实施方案的用途的工艺流程图；
[0027]图17示出了结合到用于从矿物岩石中提取Li的方法中的膜电解池的实施方案的用途的工艺流程图；
[0028]图18示出了结合到从盐沼盐水中回收Li的方法中的通过LiCl
→
LiOH+HCl的转化而从LiCl盐水现场产生LiOH和Li2CO3和HCl的实施方案的使用的工艺流程图；
[0029]图19示出了结合到从盐沼盐水中回收Li的方法中的通过LiCl
→
LiOH+HCl的转化而从LiCl盐水现场产生LiOH和Li2CO3和HCl的实施方案的工艺流程图；
[0030]图20示出了结合到从盐沼盐水中回收Li的方法中的通过LiCl
→
LiOH+HCl的转化以及在相同槽中的NaCl
→
NaOH+HCl转化而从混合的LiCl和NaCl盐水现场产生结晶的LiOH
的实施方案的工艺流程图；
[0031]图21示出了在中流(mid
‑
stream)结合到硬岩开采操作中的锂回收方法中的通过Li2SO4→
LiOH+H2SO4的转化而从Li2SO4现场生成LiOH和H2SO4的实施方案的工艺流程图；
[0032]图22示出了从Li2CO3生产LiOH的实施方案的工艺流程图，其中在闭环工艺中产生HCl并将其再循环以溶解Li2CO3；
[0033]图23示出了结合到从锂盐水中回收Li的方法中的LiOH生产的一个实施方案的工艺流程图，该实施方案通过使用离子交换树脂通过LiCl
→
LiOH+HCl的转化而选择性吸附Li，使得该HCl用于使离子交换树脂再生；
[0034]图24示出了结合到从锂盐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于从锂源中回收锂的方法，所述方法包括以下步骤：在膜电解池中接收含盐溶液和包含O2的气体；从所述膜电解池递送回收的锂和/或在用于回收锂的方法中使用的试剂材料，在所述膜电解池中接收用于回收Li的方法中的副产物；和从所述膜电解池递送在用于回收锂的方法中使用的试剂材料，其中所述Li源包含盐沼盐水，并且所述回收的Li包含LiOH、Li2CO3和/或LiCl中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其中在接收步骤中，用于回收Li的方法的副产物包含从盐沼盐水中沉淀出的NaCl；并且在递送步骤中，在用于回收Li的方法中使用的试剂材料包含HCl和NaOH。3.根据权利要求2所述的方法，其中使用HCl和NaOH中的至少一种以从在用于回收锂的方法中使用的离子交换树脂再生和/或解吸离子。4.一种用于从锂源中回收锂的方法，所述方法包括以下步骤：在膜电解池中接收含盐溶液和包含O2的气体；从所述膜电解池递送回收的锂和/或在用于回收锂的方法中使用的试剂材料，在所述膜电解池中接收用于回收Li的方法中的副产物；和从所述膜电解池递送在用于回收锂的方法中使用的试剂材料，其中所述试剂材料用于从在用于回收锂的方法中使用的离子交换树脂再生和/或解吸离子。5.一种用于从锂源中回收锂的方法，所述方法包括以下步骤：在膜电解池中接收含盐溶液和包含O2的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：曼格夫水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：