【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于盐湖提锂的，具体涉及一种利用电控法盐湖提锂的装置。
技术介绍
1、锂是一种银白色金属，具有质轻、活泼、硬度大、熔点高等优点，广泛应用于高能电池、有机合成、高端装备、清洁生产、生物医药等领域。锂的来源主要为盐湖卤水和矿石。
2、电控提锂技术根据锂离子电池工作原理，采用具有锂离子吸附特性的材料为阳极，具有高吸附性的材料为阴极，利用电位控制li+在阳极材料中嵌入/脱出，并利用离子在电极电场作用下快速扩散富集的特点，可以达到在卤水中高效提取锂离子的目的。
3、电控提锂技术由于其正极材料具有高度的锂离子选择性，可以针对性解决我国盐湖镁锂比高的难题。其次，其利用电能控制锂离子向阳极扩散并嵌入的方式，可以很好地满足环保要求。但由于西部盐湖地区气温低、盐湖中成分复杂、粘度高、锂离子浓度低，目前电控提锂只能在低电流密度下工作；另一方面，目前电控提锂技术的电极板一般使用涂覆有贵金属的钛，电极加工成本高、工艺复杂，且普遍采用平板涂覆的形式，设备空间利用率较低。
4、目前，以上提到的技术问题导致电控提锂工艺在实际生产中存在生产效率低、电极寿命短、设备投资和运行成本较高的缺点。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种新型电控提锂装置结构，通过改进电极结构，大幅提升了电控提锂的生产效率。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、本专利技术在第一方面上提供了一种盐湖提锂的装置，所述装置以
4、其中，所述阳极片为涂覆有锂吸附剂、粘结剂、导电剂和铝粉的集流体，所述铝粉的粒径为1～20μm；所述隔膜为疏水性多孔柔性塑料。
5、本专利技术的提锂装置通过对阳极片、阴极片和隔膜采用卷绕结构，并在阴、阳极片上引出多极耳结构，提升了装置对锂离子的吸附效率；同时，将装置浸泡入盐湖卤水后铝粉溶解后会形成多孔结构，增加了阳电极与卤水的接触面积，降低了锂离子在电极内部转移的阻抗进一步提升了提锂效率。
6、在本专利技术装置的一些具体的实施方式中，所述阳极片涂覆的材料中，锂吸附剂的质量百分含量为75～90％，比如，80％，85％，88％；所述粘结剂的质量百分含量为4～12％，比如，5％，8％，10％；所述导电剂的质量百分含量为4～12％，比如，5％，8％，10％；所述铝粉的质量百分含量为 0.5～2％，比如，1％，1.2％，1.5％。
7、在一些优选的实施方式中，所述锂吸附剂的质量百分含量为80～85％，比如，82％，84％；所述粘结剂的质量百分含量为6～12％，比如，8％，10％；所述导电剂的质量百分含量为6～12％，比如，8％，10％；所述铝粉的质量百分含量为1～1.5％，比如，1.2％，1.4％。
8、在本专利技术提供的盐湖提锂装置中，所述隔膜的孔隙大小为1～1000 mm2，比如，100mm2，200mm2；优选为500～900mm2，比如，600mm2， 700mm2，800mm2；更优选地，隔膜选自改性聚氨酯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一种或几种。
9、在一些具体的实施方式中，阳极片上和阴极片上沿宽度的方向分别引出阳极极耳和阴极极耳，卷绕过程中每卷绕层中阴极片和阳极片上至少引出一个极耳；在具体卷绕过程中，卷绕中心直径逐渐增加使得相邻极耳的间距呈现逐渐增大的趋势，卷绕成型后的装置中极耳能够在某一方向上层层重叠；具体地，每个极片上相邻极耳之间的间距≤50cm，比如，20cm， 30cm，40cm。
10、在本专利技术提供的盐湖提锂装置中，阴极片选自活性炭纤维布，活性炭纤维布的厚度为1～5mm，比如，2mm，4mm；比表面积为500～1500m2/g，比如，800m2/g，1000m2/g，1200m2/g。装置中卷芯所选用的材料可以是聚乙烯、丙烯腈、pvc中的一种。
11、在本专利技术提供的盐湖提锂装置中，锂吸附剂为limn2o4、lifepo4、 lifepo4、lini0.5mn1.5o4、lini1/3co1/3mn1/3o2或liv2o5中的一种或几种；所述导电剂为炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、导电石墨或石墨烯中的一种或几种；所述粘结剂为pvdf(聚偏二氟乙烯)、pa(聚丙烯酸)或pai(聚酰胺酰亚胺)中的一种或几种。
12、在一些具体的实施方式中，集流体为钛箔、钛板或涂钌钛板中的一种或几种。
13、本专利技术在第二方面上提供了一种上述装置的制作工艺，包括以下步骤：
14、步骤一：将锂吸附剂、粘结剂、导电剂和铝粉混合溶解在有机溶剂中形成阳极浆料，并将所述正极浆料涂覆在集流体上，烘干后得到阳极片；
15、步骤二：将所述阳极片、所述阴极片和层叠设置在所述阳极片和所述阴极片之间的隔膜以卷芯为轴卷绕成型；
16、步骤三：成型后，在每层阳极片、阴极片分的同一个端面上分别裁剪出阳极极耳和阴极极耳。
17、在一些具体的实施方式中，步骤一中所述有机溶剂选自n-甲基吡咯烷酮(nmp)或碳酸二甲酯(dmc)。
18、采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：
19、本专利技术装置通过对阳极片进行多孔处理，在应用过过程中增大了吸附电极与卤水接触面积，降低锂离子在吸附电极内部转移阻抗，提升了吸附效率。
20、本专利技术提供的盐湖提锂装置通过卷绕型结构，并在卷绕结构的每层至少引出一个极耳的多极耳结构设置，不仅增加了电极吸附的面积，也有效地降低了锂离子在阳极内部扩散阻抗，进一步提升了电控提锂装置的吸附效率。
21、本专利技术的装置通过在阳极片与阴极片之间设置柔性多孔疏水材料作为隔膜，替代了传统的离子交换树脂隔膜，极大降低了锂离子扩散电阻，提升电流效率；同时，疏水性材料能够快速实现脱水，提升生产效率。
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1.一种盐湖提锂的装置，其特征在于，所述装置以硬质圆柱形材料为卷芯，由包括阳极片、阴极片和隔膜以所述卷芯为轴卷绕成型，所述隔膜层叠设置在所述阳极片和所述阴极片之间；在所述阳极片和所述阴极片上沿宽度方向分别引出阳极极耳和阴极极耳，所述阳极极耳和所述阴极极耳位于同一端面且每层卷绕结构中至少引出1个极耳；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述阳极片涂覆的材料中，所述锂吸附剂的质量百分含量为75～90％，所述粘结剂的质量百分含量为4～12％，所述导电剂的质量百分含量为4～12％，所述铝粉的质量百分含量为0.5～2％；
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述隔膜的孔隙大小为1～1000mm2，优选为500～900mm2；
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述阳极片和阴极片上，相邻极耳之间的间距≤50cm。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述阴极片选自活性炭纤维布，所述活性炭纤维布的厚度为1～5mm，比表面积为500～1500m2/g。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征
7.根据权利要求1～6中任一项所述的装置，其特征在于，所述锂吸附剂为LiMn2O4、LiFePO4、LiFePO4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2或LiV2O5中的一种或几种；
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述集流体为钛箔、钛板或涂钌钛板中的一种或几种。
9.一种权利要求1～8中任一项所述装置的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的制作工艺，其特征在于，步骤一中所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮或碳酸二甲酯。
...【技术特征摘要】
1.一种盐湖提锂的装置，其特征在于，所述装置以硬质圆柱形材料为卷芯，由包括阳极片、阴极片和隔膜以所述卷芯为轴卷绕成型，所述隔膜层叠设置在所述阳极片和所述阴极片之间；在所述阳极片和所述阴极片上沿宽度方向分别引出阳极极耳和阴极极耳，所述阳极极耳和所述阴极极耳位于同一端面且每层卷绕结构中至少引出1个极耳；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述阳极片涂覆的材料中，所述锂吸附剂的质量百分含量为75～90％，所述粘结剂的质量百分含量为4～12％，所述导电剂的质量百分含量为4～12％，所述铝粉的质量百分含量为0.5～2％；
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述隔膜的孔隙大小为1～1000mm2，优选为500～900mm2；
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述阳极片和阴极片上，相邻极耳之间的间距≤50cm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：史海浩，孙家宽，张洁，
申请(专利权)人：万华化学烟台电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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