基于組合電解液的電解法海水提鋰技術(shù)探究
發(fā)布時間：2021-12-23 20:28
在近十幾年來,鋰電池由于其高的理論能量密度、長使用壽命、低自放電率和綠色環(huán)保等優(yōu)點,得到了飛速的發(fā)展,在電動汽車、手機電腦等消費類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。然而隨著鋰電池的不斷普及,鋰資源的消耗量也日益增加,從而導(dǎo)致鋰資源的價格逐年上漲。鋰資源的不斷消耗導(dǎo)致的鋰資源短缺問題將會成為制約鋰離子電池發(fā)展的一大重要因素。相較于1.4×107t有限的陸地鋰儲量,富含2.3×1011 t鋰儲量的海水資源,有望成為新型的鋰資源儲備,為鋰電池的發(fā)展提供幾乎取之不盡用之不竭的鋰資源。研究人員已經(jīng)開發(fā)出了蒸發(fā)結(jié)晶法、沉淀法、萃取法、吸附法、滲析法和電化學(xué)法等各種海水提鋰方法,以期望于成功實現(xiàn)海水提鋰的實用化。然而由于海水中含有0.17 mg·L-1極少量的鋰和大量其他金屬陽離子,目前已有的海水提鋰技術(shù)受到很大的限制,鋰產(chǎn)率和純度不高。本文主要提出了一種基于組合電解液的電解法海水提鋰技術(shù),并對其進行了深入的研究。此項技術(shù)通過搭建以Ru基催化劑為陽極,海水為陽極電解液,銅片為陰極,0.5 M的Li Cl O4的碳酸丙烯酯溶...
【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：85 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
全球鋰資源產(chǎn)量分布圖
第一章緒論32050年將消耗超過1/3的現(xiàn)有鋰儲量，現(xiàn)有的鋰儲量僅足夠支撐到2080年。與此同時，鋰電池行業(yè)的飛速發(fā)展帶來的鋰資源的大量消耗，導(dǎo)致鋰資源的價格也水漲船高。美國電池級的碳酸鋰原料的價格從2014年的6,690$·t-1增長到2018年的17,000$·t-1，四年增長了超過1.5倍[17]。鋰資源的短缺和價格飛漲，將會是阻礙未來鋰電池和智能電子設(shè)備發(fā)展的一大難題[14,18]。為了解決鋰資源的短缺難題，尋求鋰礦石和鋰鹽湖之外的新型鋰來源勢在必行。廢棄鋰電池和海水中的鋰，成為了極具價值的鋰儲備資源，廢棄電池和海水提鋰也成為了鋰資源開采領(lǐng)域的焦點之一，大量研究人員在此領(lǐng)域做出了無數(shù)貢獻[19]。將廢棄鋰電池的鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）等正極材料通過高溫冶金[20]、濕法冶金[21,22]、混合冶金[23]和化學(xué)提取法[24,25]（如圖1.2所示），提取出其中的鋰元素，實現(xiàn)鋰資源的回收利用。然而由于成本問題，只有不到1%的廢棄電池中的鋰資源能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用[19]，因此廢棄鋰電池中的鋰資源短時間內(nèi)難以解決未來鋰資源的短缺問題。圖1.2鋰電池回收方法分類在占據(jù)地球表面積71%的海水中含有豐富的各種無機鹽資源，其中就包括了2.3×1011t的鋰資源，是陸地鋰儲量的數(shù)千倍。如此龐大的海水資源足以為鋰電池的發(fā)展和應(yīng)用提供取之不盡用之不竭的鋰資源。而且海水作為一種非傳統(tǒng)資源，受地理限制很小[18]，很多國家都享有海水資源，這將為許多國家提供一種自給自足的鋰儲備。目前研究人員已經(jīng)在海水提鋰領(lǐng)域開展了數(shù)十年的研究，相信在不久的將來，海水提鋰技術(shù)會為鋰電池的發(fā)展應(yīng)用提供充足的鋰資源。
《基于組合電解液的電解法海水提鋰技術(shù)探究》張帆6圖1.3傳統(tǒng)海水提鋰的流程示意圖通過不斷地探索研究，海水提鋰技術(shù)已經(jīng)取得了飛速的進展，已經(jīng)能夠基本實現(xiàn)從海水中提取出較高純度的Li2CO3工業(yè)粗產(chǎn)品，提鋰的效率也越來越高。而目前已有的海水提鋰技術(shù)主要有蒸發(fā)結(jié)晶法、沉淀法、吸附法、滲析法和電化學(xué)法等。相信隨著科技的不斷進步，終有一天海水會成為鋰電池重要的資源來源。1.4.2蒸發(fā)結(jié)晶法圖1.4通過陽光和風(fēng)的曝曬進行蒸發(fā)提鋰的過程示意圖[34]蒸發(fā)結(jié)晶法，是通過曝曬蒸發(fā)將溶液中的溶劑脫離溶質(zhì)，使鹽溶液中的鹽濃度富集直至溶質(zhì)變?yōu)楣腆w（晶體）析出的提取鹽礦的方法之一。在鋰資源開發(fā)領(lǐng)域，這項技術(shù)目前主要應(yīng)用于鹽湖提鋰中，經(jīng)過在不同蒸發(fā)池中的數(shù)次連續(xù)蒸發(fā)，可以得到鋰富集的LiCl溶液，同時此種方法也能得到其他金屬陽離子的鹽礦（比如Na、K、Mg等，如圖1.4所示）[32,33]。當(dāng)蒸發(fā)池中鹵水LiCl的濃度達(dá)到一定
【參考文獻】：
期刊論文
[1]西藏扎布耶鹽湖太陽池的建造與運行試驗[J]. 黃維農(nóng),王學(xué)魁,孫之南,乜貞,沙作良. 太陽能學(xué)報. 2010(02)
本文編號：3549136
【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：85 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
全球鋰資源產(chǎn)量分布圖
第一章緒論32050年將消耗超過1/3的現(xiàn)有鋰儲量，現(xiàn)有的鋰儲量僅足夠支撐到2080年。與此同時，鋰電池行業(yè)的飛速發(fā)展帶來的鋰資源的大量消耗，導(dǎo)致鋰資源的價格也水漲船高。美國電池級的碳酸鋰原料的價格從2014年的6,690$·t-1增長到2018年的17,000$·t-1，四年增長了超過1.5倍[17]。鋰資源的短缺和價格飛漲，將會是阻礙未來鋰電池和智能電子設(shè)備發(fā)展的一大難題[14,18]。為了解決鋰資源的短缺難題，尋求鋰礦石和鋰鹽湖之外的新型鋰來源勢在必行。廢棄鋰電池和海水中的鋰，成為了極具價值的鋰儲備資源，廢棄電池和海水提鋰也成為了鋰資源開采領(lǐng)域的焦點之一，大量研究人員在此領(lǐng)域做出了無數(shù)貢獻[19]。將廢棄鋰電池的鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）等正極材料通過高溫冶金[20]、濕法冶金[21,22]、混合冶金[23]和化學(xué)提取法[24,25]（如圖1.2所示），提取出其中的鋰元素，實現(xiàn)鋰資源的回收利用。然而由于成本問題，只有不到1%的廢棄電池中的鋰資源能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用[19]，因此廢棄鋰電池中的鋰資源短時間內(nèi)難以解決未來鋰資源的短缺問題。圖1.2鋰電池回收方法分類在占據(jù)地球表面積71%的海水中含有豐富的各種無機鹽資源，其中就包括了2.3×1011t的鋰資源，是陸地鋰儲量的數(shù)千倍。如此龐大的海水資源足以為鋰電池的發(fā)展和應(yīng)用提供取之不盡用之不竭的鋰資源。而且海水作為一種非傳統(tǒng)資源，受地理限制很小[18]，很多國家都享有海水資源，這將為許多國家提供一種自給自足的鋰儲備。目前研究人員已經(jīng)在海水提鋰領(lǐng)域開展了數(shù)十年的研究，相信在不久的將來，海水提鋰技術(shù)會為鋰電池的發(fā)展應(yīng)用提供充足的鋰資源。
《基于組合電解液的電解法海水提鋰技術(shù)探究》張帆6圖1.3傳統(tǒng)海水提鋰的流程示意圖通過不斷地探索研究，海水提鋰技術(shù)已經(jīng)取得了飛速的進展，已經(jīng)能夠基本實現(xiàn)從海水中提取出較高純度的Li2CO3工業(yè)粗產(chǎn)品，提鋰的效率也越來越高。而目前已有的海水提鋰技術(shù)主要有蒸發(fā)結(jié)晶法、沉淀法、吸附法、滲析法和電化學(xué)法等。相信隨著科技的不斷進步，終有一天海水會成為鋰電池重要的資源來源。1.4.2蒸發(fā)結(jié)晶法圖1.4通過陽光和風(fēng)的曝曬進行蒸發(fā)提鋰的過程示意圖[34]蒸發(fā)結(jié)晶法，是通過曝曬蒸發(fā)將溶液中的溶劑脫離溶質(zhì)，使鹽溶液中的鹽濃度富集直至溶質(zhì)變?yōu)楣腆w（晶體）析出的提取鹽礦的方法之一。在鋰資源開發(fā)領(lǐng)域，這項技術(shù)目前主要應(yīng)用于鹽湖提鋰中，經(jīng)過在不同蒸發(fā)池中的數(shù)次連續(xù)蒸發(fā)，可以得到鋰富集的LiCl溶液，同時此種方法也能得到其他金屬陽離子的鹽礦（比如Na、K、Mg等，如圖1.4所示）[32,33]。當(dāng)蒸發(fā)池中鹵水LiCl的濃度達(dá)到一定
【參考文獻】：
期刊論文
[1]西藏扎布耶鹽湖太陽池的建造與運行試驗[J]. 黃維農(nóng),王學(xué)魁,孫之南,乜貞,沙作良. 太陽能學(xué)報. 2010(02)
本文編號：3549136
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