用于活化电极的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于活化电极的装置和方法，所述装置包括阳极腔、阴极腔、隔膜；所述阳极腔中设置有盐溶液；所述阴极腔中设置有导电电极；所述阴极腔中设置有氧化剂溶液。所述方法包括以下步骤：(1)提供装置，所述装置包括阳极腔、阴极腔、隔膜；所述阳极腔中设置有盐溶液；所述阴极腔中设置有导电电极；所述阴极腔中设置有氧化剂溶液；(2)将待活化的电极放入到阳极腔的盐溶液中；(3)所述待活化电极连接电源的正极，阴极腔中的所述导电电极作为对电极并且连接电源的负极，施加恒电流对所述待活化电极进行电活化。本发明专利技术能够降低电活化过程的槽压，还可以实现阴极腔氧化物质的再生及循环使用。环使用。环使用。

【技术实现步骤摘要】
用于活化电极的装置和方法


[0001]本专利技术涉及盐湖卤水提锂领域，具体涉及用于活化电极的装置和方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术和新能源汽车等新兴产业的迅速兴起和快速发展，金属锂的重要性与日俱增。全球已探明的锂矿资源主要分为岩石矿物和卤水两大类，由于卤水锂矿总量更大且卤水提锂成本较为低廉，因而从盐湖卤水中提锂的成本优势不断扩大，盐湖卤水资源逐渐成为全球锂盐生产的重要原料。但是，我国盐湖卤水多属于高镁低锂型，镁锂比远高于国外盐湖卤水，且卤水中存在大量其他元素，因此需要探索出高效绿色分离方法以实现高镁锂比型盐湖中锂离子的提取和富集。
[0003]目前已经成型的盐湖卤水提锂方法包括沉淀法、膜法、电渗析法、萃取法、吸附法和盐梯度太阳能法等。其中吸附法提锂工艺简单、提锂过程中污染小，被认为适用于高镁锂比盐湖。吸附法按照吸附剂材料不同分为有机吸附树脂吸附剂和无机吸附剂两大类。无机吸附剂主要包括铝盐吸附剂和离子筛型氧化物两类，前者的实际吸附容量较低；离子筛型氧化物虽具有较高的吸附容量和较好的选择性，但脱附过程中的溶损问题制约了其工业化应用。
[0004]针对盐湖提锂的难题，现有技术之一是利用电控离子交换技术。该技术结合了电化学与离子交换的特性，通过施加电位来改变电活性材料的氧化还原状态，以达到吸附与脱附目标离子的目的，过程中采用电池测试系统实时监测槽压。电控离子交换过程中，以离子筛、导电剂、粘结剂、溶剂为原料混合制备电活性离子交换材料，涂布在高比表面积的导电基体上制备电极。目前，在电极活化的过程中，通过实时检测电压，发现随着反应时间的增加，槽压呈现先快后慢的上升趋势，并且会导致槽压过高。槽压过高会直接导致反应过程中的能耗增大，以及在阴极腔中产生氯气，对环境造成污染。此外，如果是离子筛，则会产生锰溶损问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，在第一方面，本专利技术的目的在于提供一种用于活化电极的装置，所述装置可以避免在电极活化的过程中槽压过高，从而避免反应过程中的能耗增大问题，此外避免阴极腔中产生氯气对环境造成污染。如果被活化的是锰系离子筛，本专利技术还能有效降低锰溶损。在第二方面，本专利技术的目的在于提供一种用于活化电极的装置的用途。在第三方面，本专利技术的目的在于提供一种用于活化电极的方法。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]在第一方面，本申请提供了一种用于活化电极的装置，所述装置包括阳极腔、阴极腔、隔膜；
[0008]所述阳极腔中设置有盐溶液；
[0009]所述阴极腔中设置有导电电极；
[0010]所述阴极腔中设置有氧化剂溶液。
[0011]结合第一方面，不希望受到理论的束缚，所述装置包括一个或多个阳极腔。
[0012]结合第一方面，不希望受到理论的束缚，所述装置包括一个或多个阴极腔。
[0013]结合第一方面，不希望受到理论的束缚，所述装置包括一个或多个隔膜。所述隔膜可以是阴离子交换膜或阳离子交换膜。
[0014]本文中所使用的术语“多个”包括两个、三个、四个或更多个。
[0015]结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述氧化剂溶液包括含有Fe
2+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Cu
+
、I2、I3‑
、Sn
4+
、Cr
3+
、Cd
2+
、Pb
2+
、PO
43
‑
、V
3+
、Sn
2+
、HCOOH、HCHO、CH3OH、SbO
+
、VO
2+
、H2MoO4、MnO4‑
、Tl
3+
、Ag
+
中的至少一种的溶液。可替代地，所述氧化剂溶液由含有Fe
2+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Cu
+
、I2、I3‑
、Sn
4+
、Cr
3+
、Cd
2+
、Pb
2+
、PO
43
‑
、V
3+
、Sn
2+
、HCOOH、HCHO、CH3OH、SbO
+
、VO
2+
、H2MoO4、MnO4‑
、Tl
3+
、Ag
+
中的至少一种的溶液组成。作为示例，含有I3‑
的物质可以是KI3和/或NaI3。进一步地，所述氧化剂溶液包括含有Fe
2+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Cu
+
、I2、I3‑
中的至少一种的溶液。可替代地，所述氧化剂溶液由含有SnCl4、CrCl3、Cr(NO3)3、Sn(NO3)4、Fe
2+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Cu
+
、I2、I3‑
中的至少一种的溶液组成。作为示例，所述氧化剂可以包括FeCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl、I2或NaI3等等中的至少一种，或者由SnCl4、CrCl3、Cr(NO3)3、Sn(NO3)4、FeCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl、I2或NaI3等等中的至少一种组成。可替代地，所述氧化剂溶液由含有Fe
2+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Cu
+
、I2、I3‑
中的至少一种的溶液组成。作为示例，所述氧化剂可以包括FeCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl、I2或NaI3等等中的至少一种，或者由FeCl2、FeCl3、CuCl2、CuCl、I2或NaI3等等中的至少一种组成。
[0016]结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述氧化剂溶液的浓度为0.001mol/L至10mol/L，例如0.001mol/L至5mol/L，例如，0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mol/L，等等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值或范围同样适用。
[0017]结合第一方面，不希望受到理论的束缚，所述氧化剂溶液可以再生、循环使用。
[0018]结合第一方面，在一些可行的实施方案中，所述装置还包括输送部件，所述输送部件向氧化剂溶液中通入空气、O2、O3、H2O2、KMnO4、Cl2、Br2、重铬酸钠、重铬酸钾中的至少一种。可选地，所述输送部件可以是气体输送部件，例如将空气、O2、O3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于活化电极的装置，其特征在于，所述装置包括阳极腔、阴极腔、隔膜；所述阳极腔中设置有盐溶液；所述阴极腔中设置有导电电极；所述阴极腔中设置有氧化剂溶液。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氧化剂溶液满足以下条件a至b中的至少一者：a.所述氧化剂溶液包括含有Fe
2+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Cu
+
、I2、I3‑
、Sn
4+
、Cr
3+
、Cd
2+
、Pb
2+
、PO
43
‑
、V
3+
、Sn
2+
、HCOOH、HCHO、CH3OH、SbO
+
、VO
2+
、H2MoO4、MnO4‑
、Tl
3+
、Ag
+
中的至少一种的溶液；b.所述氧化剂溶液的浓度为0.001mol/L至10mol/L。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括输送部件，所述输送部件向氧化剂溶液中通入空气、O2、O3、H2O2、KMnO4、Cl2、Br2、重铬酸钠、重铬酸钾中的至少一种。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一个阳极腔和一个阴极腔构成一组腔组合，所述装置包括一组或多组所述腔组合，并且所述阳极腔和阴极腔之间用隔膜隔开。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置满足以下条件a至q中的至少一者：a.所述阳极腔中放置待活化的电极，所述装置对所述待活化的电极进行电活化；b.所述阳极腔中放置待活化的电极，所述待活化的电极为膜电极；c.所述阳极腔中放置待活化的电极，所述待活化的电极为离子筛电控提锂膜电极；d.所述阳极腔中放置待活化的电极，所述待活化的电极为锰系离子筛膜电极或磷酸铁锂膜电极；e.所述阳极腔中放置待活化的电极，所述待活化的电极包括磷酸铁锂、锰酸锂中的至少一种；f.所述阳极腔中放置待活化的电极，所述待活化的电极包括LiFePO4、LiMn2O4、Li4Mn5O
12
、Li
1.6
Mn
1.6
O4、Li
1.33
Mn
1.67
O4中的至少一种；g.所述盐溶液包括含有Cl
‑
、SO
42
‑
、SO
32
‑
、NO3‑
、NO2‑
、PO
43
‑
、CO
32
‑
、氯酸根、高氯酸根的可溶盐中的至少一种的溶液；h.所述盐溶液的浓度为0.1mol/L至10mol/L；i.所述氧化剂溶液中还含有无机酸；j.所述氧化剂溶液中还含有0.01mol/L至5mol/L的无机酸；k.所述导电电极为惰性导电电极；l.所述导电电极包括碳电极、石墨电极、碳布电极、钛电极、玻碳电极、碳毡电极、铂电极、金电极、不锈钢电极、铜电极、银电极、铝电极、金属合金电极中的至少一种；m.所述导电电极作为对电极；n.所述隔膜分隔开阳极腔和阴极腔；o.所述隔膜为离子交换膜；p.所述隔膜为阴离子交换膜或阳离子交换膜；q.所述装置在活化电极的过程中，槽压不超过2.0V。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述装置的用途，其特征在于，所述装置用于电活化电极，电活化的条件为：待活化电极连接电源的正极，阴极腔中的所述导电电极作为对电极并

【专利技术属性】
技术研发人员：顾帅，王雅秋，李胜武，贾泓琨，于建国，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：