一种电容辅助盐湖提锂装置及提锂方法制造方法及图纸

本文公布一种电容辅助盐湖提锂装置及提锂方法，所述电容辅助盐湖提锂装置包括相对设置的正极板和负极板，所述负极板一侧连接涂有锂离子筛的导电基体，所述正极板一侧连接对氯离子有选择性吸附的电极，所述涂有锂离子筛的导电基体与对氯离子有选择性吸附的电极相对设置，本申请通过外加电容器，利用电荷不同而产生的速度差使卤水中镁锂的高效分离，避免了Mg

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种电容辅助盐湖提锂装置及提锂方法


[0001]本申请实施例涉及盐湖提锂
，例如一种电容辅助盐湖提锂装置及提锂方法。

技术介绍

[0002]锂位于元素周期编的第二周期IA族，是一种重要的金属，呈现银白色，是密度最小的金属，用途广泛，是锂电池重要的金属元素。随着锂电池的不断发展，锂资源的需求越来越大。锂主要以两种形式存在，一是锂矿，二是盐湖卤水(80％以上的锂资源储存在卤水中)。锂矿物开采成本高，而且供不应求；因此，人们将目光投放于盐湖卤水中并开发了一系列的盐湖提锂技术。
[0003]大部分盐湖卤水的镁锂比在40以上，且由于镁离子和锂离子化学性质相似，导致镁锂分离十分困难，这严重制约了锂的提取和应用。长久以来，从高镁锂比的盐湖卤水中提锂是一个世界性难题。
[0004]CN115676856A公开了一种盐湖提锂方法及系统，其中，盐湖提锂方法包括：对原卤水进行预处理；对预处理后的原卤水进行包含至少两次纳滤过程的预纳滤；对经预纳滤后的产水进行一次蒸发结晶，获取含有锂离子的母液；对母液进行包含至少三次纳滤过程的多级纳滤，并对产水进行二次蒸发结晶；对多级纳滤后的部分浓水进行二级透析纳滤，并将产水回流至多级纳滤；对二次蒸发结晶后的母液进行第一除硼吸附，以获得用于形成碳酸锂沉淀的产水；将预纳滤后的部分浓水和二级透析纳滤后的浓水混合以进行碳酸根回收纳滤，并使产水回流至预处理，以及对浓水进行第二除硼吸附，使第二除硼吸附后的产水与第一除硼吸附后的产水混合形成碳酸锂沉淀。
[0005]CN115571950A公开了一种盐湖提锂工艺，包括以下步骤：提供预纳滤卤水；对预纳滤卤水进行预纳滤处理以及第一结晶处理，以使第一结晶处理所产生的低温母液的离子浓度处于第一预设范围；对低温母液进行多级纳滤处理以及第二结晶处理，以使第二结晶处理所产生的高锂母液的离子浓度处于第二预设范围；对预纳滤处理和多级纳滤处理所产生的部分纳滤浓水进行碳酸钠回收纳滤处理，以使碳酸钠回收纳滤浓水的离子浓度处于第三预设范围；对高锂母液和碳酸钠回收纳滤浓水进行除硼净化处理，进而混合形成碳酸锂沉淀。
[0006]上述方案所述盐湖提锂的方法过程复杂、成本高、设备腐蚀严重、不利于大规模生产。

技术实现思路

[0007]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0008]本申请实施例提供一种电容辅助盐湖提锂装置及提锂方法，本申请通过外加电容器，利用电荷不同而产生的速度差使卤水中镁锂的高效分离，避免了Mg
2+
进入锂离子筛晶格
中，解决了高镁锂比卤水中镁锂难分离的技术问题，实现了锂的高效选择性提取，提高了锂的纯度，后续无需再进行锂的提纯操作。
[0009]第一方面，本申请实施例提供了一种电容辅助盐湖提锂装置，所述电容辅助盐湖提锂装置包括相对设置的正极板和负极板，所述正极板通过导线与第一电源的正极相连，所述负极板通过导线与第一电源的负极相连，所述负极板一侧连接涂有锂离子筛的导电基体，所述正极板一侧连接对氯离子有选择性吸附的电极，所述涂有锂离子筛的导电基体与对氯离子有选择性吸附的电极相对设置，所述涂有锂离子筛的导电基体通过导线与第二电源的负极相连，对氯离子有选择性吸附的电极通过导线与第二电源的正极相连。
[0010]本申请所述电容辅助盐湖提锂装置在提锂过程中，当卤水流过两个通电的导电极板时，在静电场作用下，卤水中的阳离子会向上导电极板游去，阳离子的的价态越高，垂直于负极板的移动速度越快，因此Mg
2+
的运动速度更快，运动时间更短，所以水平运动距离更短，Mg
2+
和Li
+
会因为速度差而分离开来。根据最低点中Mg
2+
的位置，结合卤水初始流速、电压强度可以计算出Mg
2+
所能到达的最远距离，从而得知仅含一价阳离子的区域；因此可以将电容内部分为两个区域，即一价阳离子和二价阳离子混合区(记为区域I)以及一价阳离子区(记为区域II)。而当Li
+
碰到区域II中的涂有锂离子筛的导电基体时，会被涂有锂离子筛的导电基体选择性吸附。此外，卤水中的阴离子受到对氯离子有选择性吸附的电极吸引，往下方移动，由于电极对氯离子具有选择性吸附性，大部分氯离子被对氯离子有选择性吸附的电极吸附。因此，随着卤水源源不断地流入，在电场的作用下在区域I中实现了卤水中Mg
2+
和Li
+
的分离，并且区域II中的锂离子筛高效回收了Li
+
，避免了Mg
2+
进入锂离子筛晶格中，提高了锂的纯度，后续无需再进行锂的提纯操作。
[0011]优选地，所述负极板与所述涂有锂离子筛的导电基体通过电绝缘胶带连接。
[0012]优选地，所述正极板与所述对氯离子有选择性吸附的电极通过电绝缘胶带连接。
[0013]优选地，所述电绝缘胶带的材料包括橡胶和/或聚乙烯。
[0014]优选地，所述正极板和负极板的材质独立地为石墨烯、聚吡咯或聚乙烯二氧噻吩中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述锂离子筛包括磷酸铁、氧化锰或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述对氯离子有选择性吸附的电极包括AgCl电极、Bi/BiOCl电极或层状双金属氢氧化物电极中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]优选地，所述涂有锂离子筛的导电基体与电池负极相连。
[0018]优选地，所述对氯离子有选择性吸附的电极与电池正极相连。
[0019]优选地，所述正极板和负极板沿卤水流向的长度x≥Mg
2+
能到达的最远距离x
’
。
[0020]优选地，所述x为1.5～5.0cm，例如：1.5cm、2cm、3cm、4cm或5cm等。
[0021]优选地，所述正极板和负极板的距离d1为0.2～2cm，例如：0.2cm、0.5cm、1cm、1.5cm或2cm等。
[0022]优选地，所述正极板和负极板的宽度d2为10～50cm，例如：10cm、20cm、30cm、40cm或50cm等。
[0023]优选地，所述Mg
2+
能到达的最远距离x
’
＝v
水
t，其中，v
水
为水流速度，单位为L/h，t为镁离子的运动时间，单位为s。
[0024]优选地，所述其中，m为每摩尔Mg
2+
的质量，单位为g/mol，d1为正极板和负极板之间的距离，单位为cm，q为每摩尔Mg
2+
的带电量，为1.6
×
10
‑
19
×
6.02
×
10
23
×
2＝9.632
×
104×
2＝19.264
×
104C，U为通电电压，单位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述电容辅助盐湖提锂装置包括相对设置的正极板和负极板，所述正极板通过导线与第一电源的正极相连，所述负极板通过导线与第一电源的负极相连，所述负极板一侧连接涂有锂离子筛的导电基体，所述正极板一侧连接对氯离子有选择性吸附的电极，所述涂有锂离子筛的导电基体与对氯离子有选择性吸附的电极相对设置，所述涂有锂离子筛的导电基体通过导线与第二电源的负极相连，对氯离子有选择性吸附的电极通过导线与第二电源的正极相连。2.如权利要求1所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述负极板与所述涂有锂离子筛的导电基体通过电绝缘胶带连接。3.如权利要求1或2所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述正极板与所述对氯离子有选择性吸附的电极通过电绝缘胶带连接。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述电绝缘胶带的材料包括橡胶和/或聚乙烯。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述正极板和负极板的材质独立地为石墨烯、聚吡咯或聚乙烯二氧噻吩中的任意一种或至少两种的组合。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述锂离子筛包括磷酸铁、氧化锰或钛酸锂中的任意一种或至少两种的组合。7.如权利要求1
‑
6任一项所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述对氯离子有选择性吸附的电极包括AgCl电极、Bi/BiOCl电极或层状双金属氢氧化物电极中的任意一种或至少两种的组合。8.如权利要求1
‑
7任一项所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述正极板和负极板沿卤水流向的长度x≥Mg
2+
能到达的最远距离x
’
；优选地，所述x为1.5～5.0cm；优选地，所述正极板和负极板的距离d1为0.2～2cm；优选地，所述正极板和负极板的宽度d2为10～50cm。9.如权利要求8所述的电容辅助盐湖提锂装置，其中，所述Mg
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱霞，余海军，谢英豪，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：