【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电容去离子脱盐材料，具体而言，涉及一种协同式膜电容去离子提锂模块及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂广泛应用于电池和储能装置中，在冶金、制药、航空航天等行业中也起着至关重要的作用。随着这些产业的蓬勃发展，仅通过开发陆地上有限的锂资源，很难提供足够的锂来满足日益增长的市场需求。因此，从地热卤水等液态锂源中获取锂至关重要，尤其是盐湖卤水因储量丰富且价格低廉而受到世界各国的广泛关注。
2、目前，盐湖卤水中锂的提取技术有沉淀法、溶剂萃取法、膜法、吸附法等。吸附法具有工艺简单、选择性好等优点，是最有潜力和发展前景的锂提取技术之一。吸附剂在吸附过程中起着至关重要的作用，尖晶石型锂锰氧化物(lmo)系列包括limn2o4、li1.33mn1.67o4、li1.6mn1.6o4因其优异的吸附能力而被广泛研究。然而，从动力学的角度来看，这些吸附剂在水溶液中达到吸附和解吸平衡需要太多的时间。为了解决吸附解吸效率低的问题，电化学吸附技术被认为是从水溶液中回收锂的替代技术之一，因为它在吸附和解吸过程中减少了时间，并且对环境友好。然而实际体系下的盐湖卤水中，竞争性阳离子种类和浓度均远超锂离子，电极基体在吸附时不可避免地造成杂质离子的附着，导致最终获得的锂盐纯度下降。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服用吸附剂吸附盐湖卤水中锂离子效率低的不足，提供一种协同式膜电容去离子提锂模块，解决现有采用电化学吸附法处理盐湖卤水时，由于竞
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种协同式膜电容去离子提锂模块，该协同式膜电容去离子模块包括：阴极、离子交换膜和阳极；
3、其中，阴极包括第一碳材料基体，第一碳材料基体内部和/或表面包覆有离子筛a，第一碳材料基体中还沉积有掺杂有阴离子b的第一导电聚合物；
4、阳极包括第二碳材料基体，第二碳材料基体中沉积有掺杂有阴离子c的第二导电聚合物。
5、进一步地，离子筛a与第一碳材料基体的质量比0.8～16:100；和/或，第一导电聚合物与所述第一碳材料基体的质量比为0.1～4：100；和/或，第一导电聚合物中，阴离子b的质量含量为0.04～0.1％。
6、进一步地，第二导电聚合物与第二碳材料基体的质量比为0.8～16:100；和/或，第二导电聚合物中阴离子c的质量含量为0.04～0.1％。
7、进一步地，第一碳材料基体和第二碳材料基体各自独立地包括碳纳米纤维、碳纸、活性炭或碳气凝胶中的至少一种；和/或，第一导电聚合物和第二导电聚合物各自独立地选自聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩中的至少一种；和/或，阴离子b和阴离子c各自独立地包括cl-、i-、co32-、clo4-或no3-中的至少一种；和/或，离子筛a包括hmn2o4、h1.6mn1.6o4、h1.33mn1.67o4离子筛中的至少一种。
8、进一步地，阴极还包括导电剂和粘合剂，导电剂和粘合剂各自独立地设置于第一碳材料基体的内部和/或表面，其中，离子筛a、导电剂、粘合剂的质量比为60～90:5～20:5～20。
9、进一步地，阴极的制备方法包括：
10、步骤s1，提供离子筛a，将离子筛a、浆料溶剂、任选的导电剂以及任选的粘合剂混合，得到阴极浆料；
11、步骤s2，将阴极浆料涂覆于第一碳材料基体并干燥去除浆料溶剂，得到阴极前驱体；
12、步骤s3，将阴极前驱体浸渍于第一电解质溶液中进行电沉积和活化，干燥，得到阴极；
13、其中，第一电解质溶液包括包含阴离子b的第一阴离子前驱体、形成第一导电聚合物的单体以及任选的第一溶剂。
14、进一步地，上述步骤s1中，离子筛a经过酸洗处理，酸洗处理的时间为0.5～24h，优选采用酸溶液进行酸洗处理，酸溶液包括盐酸溶液、硫酸溶液中的至少一种，优选酸溶液的浓度为0.2～0.6mol/l，酸洗的时间为0.5～24h；和/或，上述步骤s2中，阴极浆料与第一碳材料基体的涂覆面的用量比为5～100mg/cm2；和/或，上述步骤s3中，干燥的温度为60～120℃，时间为10～12h。
15、进一步地，阳极的制备方法包括：将第二碳材料基体浸渍于第二电解质溶液中进行电沉积和活化，干燥，得到阳极，其中，第二电解质溶液包括包含阴离子c的第二阴离子前驱体、形成第二导电聚合物的单体以及任选的第二溶剂。
16、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，还提供了上述协同式膜电容去离子提锂模块的制备方法，该制备方法包括：将阴极、阳极以及离子交换膜进行组装，得到协同式膜电容去离子提锂模块。
17、根据本专利技术的另一个方面，还提供了上述的协同式膜电容去离子提锂模块在浓海水以及盐湖卤水提锂中的应用。
18、应用本申请的技术方案，本申请提供的协同式膜电容去离子提锂模块，采用非对称式结构，阴极以有序且具备三维连续网络结构的第一碳材料为基体，在其内部和/或表面设置有离子筛a，并沉积掺杂有阴离子b的第一导电聚合物，阳极同样以有序且具备三维连续网络结构的第二碳材料为基体，在其中沉积有掺杂有阴离子c的第二导电聚合物。在阳极上施加正电压时，盐溶液中的阴离子被正空位吸引进入电极，与此同时，阴极上的正电荷对锂离子的竞争性阳离子进行排斥，当阴极上施加正电压时，在电场作用下只允许锂离子进入，从而对溶液中的锂离子及配位阴离子进行协同吸附，使得锂离子和配位阴离子可以“协同、高效、选择性”地脱除和嵌入，将脱锂、嵌锂两个反应结合起来进行，进而不仅能够提高锂离子的吸附效率，而且几乎不引入杂质，从而提高锂盐纯度。
19、此外，本申请提供的协同式膜电容去离子提锂模块，阴极以有序且具有三维连续网络结构的第一碳材料为基体，阳极同样以有序且具有三维连续网络的第二碳材料为基体，不仅有效增强了电极的导电性能，解决了传统集流体单位面积活性物质负载量低的问题，而且电极结构稳定，在进行提锂过程中不易脱落，能够实现较高的锂吸附量和纯度。
20、本申请提供的协同式膜电容去离子提锂模块适用于浓海水以及盐湖卤水中锂资源的提取，便于规模化生产，有很好的实用价值和工业应用前景。
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1.一种协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，包括：阴极、离子交换膜和阳极；
2.根据权利要求1所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述离子筛A与所述第一碳材料基体的质量比0.8～16:100；
3.根据权利要求1所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述第二导电聚合物与所述第二碳材料基体的质量比为0.1～4:100；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述第一碳材料基体和所述第二碳材料基体各自独立地包括碳纳米纤维、碳纸、活性炭或碳气凝胶中的至少一种；
5.根据权利要求1至3中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述阴极还包括导电剂和粘合剂，所述导电剂和所述粘合剂各自独立地设置于所述第一碳材料基体的内部和/或表面，其中，所述离子筛A、所述导电剂、所述粘合剂的质量比为60～90:5～20:5～20。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的协同膜电容去离子模块，其特征在于，所述阴极的制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的协同式膜电容去离
8.根据权利要求1至3中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述阳极的制备方法包括：将所述第二碳材料基体浸渍于第二电解质溶液中进行电沉积和活化，干燥，得到所述阳极，其中，所述第二电解质溶液包括包含阴离子C的第二阴离子前驱体、形成所述第二导电聚合物的单体以及任选的第二溶剂。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将所述阴极、所述阳极以及所述离子交换膜进行组装，得到所述协同式膜电容去离子提锂模块。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块在浓海水以及盐湖卤水提锂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，包括：阴极、离子交换膜和阳极；
2.根据权利要求1所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述离子筛a与所述第一碳材料基体的质量比0.8～16:100；
3.根据权利要求1所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述第二导电聚合物与所述第二碳材料基体的质量比为0.1～4:100；
4.根据权利要求1至3中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述第一碳材料基体和所述第二碳材料基体各自独立地包括碳纳米纤维、碳纸、活性炭或碳气凝胶中的至少一种；
5.根据权利要求1至3中任一项所述的协同式膜电容去离子提锂模块，其特征在于，所述阴极还包括导电剂和粘合剂，所述导电剂和所述粘合剂各自独立地设置于所述第一碳材料基体的内部和/或表面，其中，所述离子筛a、所述导电剂、所述粘合剂的质量比为60～90:5～2...
【专利技术属性】
技术研发人员：何永平，孙海东，王相，年洪恩，李娟，张荣子，严雄仲，陈金兰，赵子龙，尹盼盼，林雨涵，杨富婷，张成兰，李紫琪，
申请(专利权)人：青海盐湖工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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