一种电化学脱嵌提锂的方法技术

本公开提供了一种电化学脱嵌提锂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在电化学脱嵌提锂装置的阳极室注入盐溶液，阴极室注入盐湖卤水，以富锂电极作为阳极，以贫锂电极为阴极通入第一电压进行一步提锂，电流低于0.2mA暂停反应；(2)移除贫锂电极，以所述富锂电极为阴极，辅助电极为阳极，通入第二电压进行二步提锂，电流低于0.2mA暂停反应；(3)移除辅助电极，以所述贫锂电极作为阴极，重复一步提锂和二步提锂的步骤进行多段提锂至∣a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种电化学脱嵌提锂的方法


[0001]本公开属于盐湖提锂
，例如一种电化学脱嵌提锂的方法。

技术介绍

[0002]锂是自然界最轻的金属，具有许多特殊的化学性质。因此，锂金属及其化合物具有广泛的用途，例如玻璃、冶金、润滑剂、制冷剂以及陶瓷等行业。随着电动汽车行业的兴起，锂资源需求呈现飞跃式的增长。金属锂及其化合物主要存在于锂矿石以及盐湖中，早期的锂资源主要从锂矿石中提取，但随着锂矿石品位的下降以及开采成本的增高，盐湖提锂逐渐受到人们的重视。
[0003]盐湖提锂的主要手段有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法以及电化学法等。电化学脱嵌法作为盐湖提锂的一个重要研究方向，具有绿色无污染的特点。
[0004]CN102382984A公开了一种盐湖卤水镁锂分离及富集锂的方法和装置。其用阴离子交换膜将电渗析装置隔成锂盐室和卤水室两个区域，卤水室内充入盐湖卤水，锂盐室内充入不含Mg
2+
的支持电解质溶液；将涂覆有离子筛的导电基体置于卤水室中，作为阴极；将涂覆有嵌锂态离子筛的导电基体置于锂盐室中，作为阳极；在外电势的驱动下，使卤水室卤水中的Li
+
嵌入到离子筛中形成嵌锂态离子筛，锂盐室中的嵌锂态离子筛将Li
+
释放到导电溶液后，恢复为离子筛；卤水室中的嵌锂后液排出，重新加入盐湖卤水，两室电极交换放置，重复循环操作。高效实现锂与其他离子的分离，同时获得富锂溶液。虽然在理论的提锂过程中，阴极嵌锂反应核阳极脱锂反应速率相同，阴阳极容量相匹配。但在实际应用过程中，卤水粘度大且锂离子浓度低杂质离子浓度高，这影响了阴极的嵌锂反应，导致了阴阳极容量不匹配。若是直接将反应结束后容量不匹配的阴阳极对调，会导致容量不匹配程度进一步加深。

技术实现思路

[0005]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。
[0006]本公开的目的在于提供一种电化学脱嵌提锂的方法，本公开所述方法可以充分发挥材料的吸附性能，减少了其容量衰减，避免了容量不匹配的问题。
[0007]为达到此公开目的，本公开采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本公开实施例提供了一种电化学脱嵌提锂的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)在电化学脱嵌提锂装置的阳极室注入盐溶液，阴极室注入盐湖卤水，以富锂电极作为阳极，以贫锂电极为阴极，通入第一电压进行一步提锂，一步提锂反应的电流低于0.2mA暂停反应；
[0010](2)移除贫锂电极，以步骤(1)所述富锂电极为阴极，辅助电极为阳极，通入第二电压进行二步提锂，二步提锂反应的电流低于0.2mA暂停反应；
[0011](3)移除辅助电极，以步骤(2)所述的贫锂电极作为阴极，重复一步提锂和二步提锂的步骤进行多段提锂，至∣a
‑
b∣<1％，结束第一次多段提锂，调转阴阳极后再次进行多段提锂，重复所述多段提锂n次，得到富锂溶液，其中，a为一步提锂的终点电流值，b为下一阶段一步提锂的初始电流值。
[0012]本公开实施例将提锂过程拆分成多段，在一步提锂过程结束后对已经完全脱锂的阳极进行处理，将阳极转化为阴极，并在阳极接上辅助电极，使得一步提锂过程中的阳极在富锂溶液中作为阴极进行二步提锂反应，使其从富锂态再次转变为贫锂态，随后再进行第二段提锂反应，能够保证多段提锂过程的阴阳极容量匹配。富锂态电极在脱嵌后再次吸附，吸附完成后可将溶液更换为纯净的富锂溶液进行脱嵌，能够提高富锂溶液纯净度和浓度，减少后续除杂和浓缩步骤。
[0013]在一个实施例中，步骤(1)所述阴极室和阳极室采用阴离子交换膜垂直分割。
[0014]在一个实施例中，所述富锂电极包括涂覆有富锂态活性物质的导电基体。
[0015]在一个实施例中，所述贫锂电极包括涂覆有贫锂态活性物质的导电基体。
[0016]所述贫锂态电极通过如下方法制得：
[0017]将富锂态电极接正极，AgCl电极接负极置于盐溶液溶液中进行恒电压反应，至电流降低至0.1mA时停止反应，富锂态活性物质转变为贫锂态活性物质，得到所述贫锂态电极。
[0018]在一个实施例中，所述富锂态活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、钛酸锂或锰酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]在一个实施例中，所述导电基体包括铝箔、钛片、碳纸、碳布或钛网中的任意一种或至少两种的组合。
[0020]在一个实施例中，步骤(1)所述盐溶液包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、氯化钠、氯化钾或氯化锂中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]在一个实施例中，步骤(1)所述盐溶液的浓度为0.2～1mol/L，例如：0.2mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L、0.8mol/L或1mol/L等。
[0022]在一个实施例中，步骤(1)所述第一电压为0.2～1.5V，例如：0.2V、0.5V、1V、1.2V或1.5V等。
[0023]在一个实施例中，步骤(2)所述辅助电极包括石墨棒、铂片、钛片、钛网、碳布或碳纸中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]在一个实施例中，所述辅助电极放置于阳极室或阴极室。
[0025]在一个实施例中，步骤(2)所述第二电压为0.2～2V，例如：0.2V、0.8V、1V或2V等。
[0026]在一个实施例中，步骤(2)所述n为2～5，例如：2、3、4或5。
[0027]作为本公开实施例的可选方案，所述方法包括以下步骤：
[0028](1)以富锂电极作为阳极，以贫锂电极为阴极，采用阴离子交换膜将电解槽垂直分割成阴极室和阳极室，阳极室注入0.2～1mol/L的盐溶液，阴极室注入盐湖卤水，通入0.2～1.5V电压进行一步提锂反应，一步提锂反应的电流低于0.2mA暂停反应；
[0029](2)移除未完全吸附锂的贫锂电极，以步骤(1)所述富锂电极为阴极，辅助电极为阳极，通入0.2～2V电压进行二步提锂反应，二步提锂反应的电流低于0.2mA暂停反应；
[0030](3)移除辅助电极，以步骤(2)所述的贫锂电极作为阴极，重复一步提锂和二步提
锂的步骤进行多段提锂，至∣a
‑
b∣<1％，结束第一次多段提锂，调转阴阳极后再次进行多段提锂，重复所述多段提锂2～5次，得到富锂溶液，其中，a为一步提锂的终点电流值，b为下一阶段一步提锂的初始电流值。
[0031]相对于相关技术，本公开具有以下有益效果：
[0032](1)本公开使用辅助电极辅助富锂态电极在脱嵌后再次吸附，若将辅助电极放置于卤水一侧，由于富锂溶液杂质较少，可以施加较高的电压快速提锂，加快已经脱锂的电极恢复脱锂容量。
[0033](2)本公开所述富锂态电极在脱嵌后再次吸附，吸附完成后可将溶液更换为纯净的富锂溶液进行脱嵌，能够提高富锂溶液纯净度和浓度，减少后续除杂和浓缩步骤。
[0034](3)本公开所述提锂方法制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学脱嵌提锂的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在电化学脱嵌提锂装置的阳极室注入盐溶液，阴极室注入盐湖卤水，以富锂电极作为阳极，以贫锂电极为阴极通入第一电压进行一步提锂，一步提锂的电流低于0.2mA暂停反应；(2)移除贫锂电极，以步骤(1)所述富锂电极为阴极，辅助电极为阳极，通入第二电压进行二步提锂反应，二步提锂反应的电流低于0.2mA暂停反应；(3)移除辅助电极，以步骤(2)所述的贫锂电极作为阴极，重复一步提锂和二步提锂的步骤进行多段提锂，至∣a
‑
b∣<1％，结束第一次多段提锂，调转阴阳极后再次进行多段提锂，重复所述多段提锂n次，得到富锂溶液，其中，a为一步提锂的终点电流值，b为下一阶段一步提锂的初始电流值。2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)所述阴极室和阳极室采用阴离子交换膜垂直分割。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述富锂电极包括涂覆有富锂态活性物质的导电基体，所述贫锂电极包括涂覆有贫锂态活性物质的导电基体。4.如权利要求2或3所述的方法，其中，所述富锂态活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、钛酸锂或锰酸锂中的任意一种或至少两种的组合。5.如权利要求3所述的方法，其中，所述导电基体包括铝箔、钛片、碳纸、碳布或钛网中的任意一种或至少两种的组合。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其中，步骤(1)所述盐溶液包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、氯化钠、氯化钾或氯化锂中的任意一种或至少两种的组合。7.如权利要求1
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6任一项所述的方法，其中，步骤(1)所述盐溶液的浓度为0.2～1mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱霞，谢英豪，余海军，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：