一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽、电脱嵌盐湖提锂的电解装置和方法制造方法及图纸

本公开提供了一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽、电脱嵌盐湖提锂的电解装置和方法，涉及盐湖提锂技术领域。本公开通过将锂离子导体陶瓷膜作为底壁和侧壁形成陶瓷膜电解槽，使得陶瓷膜电解槽具有优先选择透过Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽、电脱嵌盐湖提锂的电解装置和方法


[0001]本公开涉及盐湖提锂
，具体而言，涉及一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽、电脱嵌盐湖提锂的电解装置和方法。

技术介绍

[0002]盐湖卤水提锂的方法包括蒸发结晶法、电渗析法、萃取法、沉淀法、吸附法和离子交换法。萃取法操作简便，选择性高，有利于工业化生产，但使用的大量有机试剂会腐蚀设备和污染环境。吸附法的成本交底，效率交到，但吸附剂的渗透性和溶解度较差，且需要使用大量的酸性溶液导致大量废液的产生，限制了其工业应用。传统的提锂方法存在成本高、耗能高、分离效率低等问题。目前电脱嵌因其选择性好、回收率高、无污染被认为是极具发展潜力的盐湖提锂技术。
[0003]利用LiFePO4/FePO
4“摇椅”式结构电极体系实现了锂的提取与回收在不同电极上同步进行。在实际生产过程中，盐湖卤水含有Na
+
、K
+
、Mg
2+
等多种阳离子共存，不可避免的会参与电化学反应，嵌入电极材料中，不仅降低了锂离子的纯度，电极对锂的交换容量也随之降低。
[0004]鉴于此，特提出本公开。

技术实现思路

[0005]本公开的目的包括提供一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽。
[0006]本公开的目的包括提供一种电脱嵌盐湖提锂的电解装置。
[0007]本公开的目的还包括提供一种电脱嵌盐湖提锂的方法。
[0008]为了实现本公开的上述目的中的至少一个目的，可采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本公开提供一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其包括底壁和多个侧壁，多个侧壁连接至底壁构成槽状结构，底壁和侧壁均为锂离子导体陶瓷材料制成。
[0010]在本公开的一些实施方式中，所述锂离子导体陶瓷材料包括锂澜锆氧化物或锂澜钛氧化物。
[0011]在本公开的一些实施方式中，所述陶瓷膜电解槽的制备方法包括：
[0012]将镧锆氧化物或镧钛氧化物和锂源混合后研磨均匀，得到混合料，将所述混合料预烧结后冷却至室温，得到预烧结料；
[0013]将所述预烧结料再次研磨，得到母粉；
[0014]将所述母粉置于电解槽形的模具内进行压制得到素坯；
[0015]将所述素坯进行烧结，得到所述陶瓷膜电解槽。
[0016]在本公开的一些实施方式中，所述镧锆氧化物或所述镧钛氧化物和所述锂源于150
‑
200r/min的转速下球磨2
‑
3h得到混合物料。
[0017]在本公开的一些实施方式中，所述预烧结包括3
‑
7℃/min的升温速率升温到800
‑
1000℃，保温3
‑
5小时之后随炉冷却至室温。
[0018]在本公开的一些实施方式中，所述预烧结料于150
‑
200/min的转速下再次球磨2
‑
3h，得到所述母粉。
[0019]在本公开的一些实施方式中，将所述素坯进行烧结包括：以3
‑
7℃/min的升温速率升温到1200
‑
1400℃，保温8
‑
12min之后随炉冷却。
[0020]在本公开的一些实施方式中，所述底壁和所述侧壁均为膜状结构，其的厚度为1
‑
10mm。
[0021]在本公开的一些实施方式中，所述底壁和所述侧壁的厚度为1
‑
5mm。
[0022]第二方面，本公开提供一种电脱嵌盐湖提锂的电解装置，其包括上述实施方式所述的陶瓷膜电解槽。
[0023]在本公开的一些实施方式中，所述电脱嵌盐湖提锂的电解装置还包括电解外槽、阳离子交换膜、第一电极和第二电极，所述阳离子交换膜将所述电解外槽垂直分割为阴极室和阳极室，所述陶瓷膜电解槽放置于所述阴极室内，所述陶瓷膜电解槽内设置有所述第一电极和所述第二电极中的一种，所述阳极室设置有所述第一电极和所述第二电极中的另一种。
[0024]在本公开的一些实施方式中，所述第一电极为嵌锂态电极。
[0025]在本公开的一些实施方式中，所述嵌锂态电极的制备方法包括：
[0026]将电极活性材料、导电炭黑、PVDF和N
‑
甲基吡咯烷酮混合研磨为浆物状，将所述浆物状涂覆于集流体上，烘干制得提锂电极；
[0027]将所述提锂电极置于NaCl溶液中脱锂形成嵌锂态电极。
[0028]在本公开的一些实施方式中，所述导电炭黑、所述PVDF和所述N
‑
甲基吡咯烷酮的质量分别为所述电极活性材料质量的5
‑
15％、10
‑
15％、150
‑
200％。
[0029]在本公开的一些实施方式中，所述电极活性材料包括LiMn2O4、LiFePO4、LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2中的一种及其掺杂衍生物，其中，0<x，y<1，x+y+z＝1。
[0030]在本公开的一些实施方式中，所述集流体包括钛网、碳纤维布、碳纤维毡、多孔炭基材、或钛板，所述集流体的厚度为0.1
‑
2mm。
[0031]在本公开的一些实施方式中，所述脱锂时施加1
‑
1.2V电压，所述NaCl溶液的浓度为0.4
‑
0.6mol/L，所述脱锂的时间为4
‑
10h。
[0032]在本公开的一些实施方式中，所述第二电极为惰性电极。
[0033]在本公开的一些实施方式中，所述第二电极在使用前先置于0.4
‑
0.6mol/L的LiCl溶液中进行循环伏安扫描活化。
[0034]第三方面，本公开提供一种电脱嵌盐湖提锂的方法，其采用上述实施方式所述电脱嵌盐湖提锂的电解装置进行。
[0035]在本公开的一些实施方式中，所述阴极室内盛装有卤水，所述阳极室和所述陶瓷膜电解槽内均盛装有水，将所述第一电极作为阴极插入所述陶瓷膜电解槽中，所述第二电极作为阳极插入所述阳极室内，向所述第一电极和所述第二电极的两端施加电压进行电解提锂，在所述电解提锂时所述卤水中的锂离子嵌入所述第一电极中得到富锂态电极，完成提锂过程后将卤水换成回收液，施加反向电压，所述富锂态电极作为阳极，所述第二电极作为阴极，所述富锂态电极中的锂离子脱出进入所述回收液以使卤水中的锂富集到所述回收
液中。
[0036]在本公开的一些实施方式中，所述卤水包括硫酸盐型卤水、氯化物型卤水和碳酸盐型卤水中的一种或多种。
[0037]在本公开的一些实施方式中，所述卤水中杂质阳离子浓度大于200g/L。
[0038]在本公开的一些实施方式中，所述水包括纯水、高纯水、超纯水、去离子水、蒸馏水和双蒸水中的至少一种。
[0039]在本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，其包括底壁和多个侧壁，多个所述侧壁连接至所述底壁构成槽状结构，所述底壁和所述侧壁均为锂离子导体陶瓷材料制成。2.根据权利要求1所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述锂离子导体陶瓷材料包括锂澜锆氧化物或锂澜钛氧化物。3.根据权利要求2所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述陶瓷膜电解槽的制备方法包括：将镧锆氧化物或镧钛氧化物和锂源混合后研磨均匀，得到混合料，将所述混合料预烧结后冷却至室温，得到预烧结料；将所述预烧结料再次研磨，得到母粉；将所述母粉置于电解槽形的模具内进行压制得到素坯；将所述素坯进行烧结，得到所述陶瓷膜电解槽。4.根据权利要求3所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述镧锆氧化物或所述镧钛氧化物和所述锂源于150
‑
200r/min的转速下球磨2
‑
3h得到混合物料。5.根据权利要求3
‑
4任一项所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述预烧结包括3
‑
7℃/min的升温速率升温到800
‑
1000℃，保温3
‑
5小时之后随炉冷却至室温。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述预烧结料于150
‑
200r/min的转速下再次球磨2
‑
3h，得到所述母粉。7.根据权利要求3
‑
6任一项所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，将所述素坯进行烧结包括：以3
‑
7℃/min的升温速率升温到1200
‑
1400℃，保温8
‑
12min之后随炉冷却。8.根据权利要求3
‑
7任一项所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述底壁和所述侧壁均为膜状结构，其厚度为1
‑
10mm。9.根据权利要求3
‑
8任一项所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽，其特征在于，所述底壁和所述侧壁的厚度为1
‑
5mm。10.一种电脱嵌盐湖提锂的电解装置，其特征在于，其包括如权利要求1
‑
9任一项所述的电脱嵌盐湖提锂用陶瓷膜电解槽。11.根据权利要求10所述的电脱嵌盐湖提锂的电解装置，其特征在于，所述电脱嵌盐湖提锂的电解装置还包括电解外槽、阳离子交换膜、第一电极和第二电极，所述阳离子交换膜将所述电解外槽垂直分割为阴极室和阳极室，所述陶瓷膜电解槽放置于所述阴极室内，所述陶瓷膜电解槽内设置有所述第一电极和所述第二电极中的一种，所述阳极室设置有所述第一电极和所述第二电极中的另一种。12.根据权利要求11所述的电脱嵌盐湖提锂的电解装置，其特征在于，所述第一电极为嵌锂态电极。13.根据权利要求12所述的电脱嵌盐湖提锂的电解装置，其特征在于，所述嵌锂态电极的制备方法包括：将电极活性材料、导电炭黑、PVDF和N
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甲基吡咯烷酮混合研磨为浆物状，将所述浆物状涂覆于集流体上，烘干制得提锂电极；将所述提锂电极置于NaCl溶液中脱锂形成嵌锂态电极。14.根据权利要求13所述的电脱嵌盐湖提锂的电解装置，其特征在于，所述导电炭黑、
所述PVDF和所述N
‑
甲基吡咯烷酮...

【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：