机械研磨强化废旧锂电材料的选择性提锂

锂离子选择性提取是废旧锂离子电池资源化的重要环节,本文通过无氧低温热处理-机械研磨-筛分除杂强化混合电极粉料选择性提锂。通过物相、形貌、表面元素化学形态、粒度变化等分析混合粉料选择性优先提锂的强化机制。结果表明:500℃无氧低温热处理脱除有机黏结剂过程中可同步实现部分锂离子迁移析出,湿式机械研磨可实现大颗粒团聚物的解离,并同步实现16.09%锂离子浸出;机械研磨并筛分处理后,混合电极粉料中铝含量由3.25%降为0.63%(质量分数),铜含量由2.75%降为0.48%(质量分数);机械研磨可有效促进石墨与正极材料的还原反应过程,强化电极材料中锂离子的迁移析出。低温焙烧-机械研磨-筛分除杂预处理后,混合电极材料还原焙烧-水浸选择性提锂效率由76.81%提升至86.08%。

三元锂电池黄铁矿硫酸化焙烧选择性提锂研究

随着新能源汽车的迅猛普及,锂盐需求呈现急剧增长,进而制约了锂离子电池的快速发展。如何高效回收废旧锂离子电池中的锂元素成为缓解这一矛盾的重要课题。然而,现有的回收工艺更加偏向对镍和钴等金属的回收,导致锂元素在漫长的湿法与冶金工序中损耗严重,回收率较低。针对上述问题,提出采用黄铁矿硫酸化焙烧-水浸法的高效选择性提锂回收方案,以从废旧锂离子电池的三元正极材料中回收锂元素并实现再生利用。该方法不仅缩短了锂回收流程,实现了98.68%的锂回收率,还成功完成了合成碳酸锂的高效增值利用,为废旧锂离子电池中锂元素的回收利用研究提供了有益的借鉴。

蛇形流场电控离子交换装置用于选择性提锂

通过交替、对称地堆叠带孔的锰酸锂(LiMn2O4)基膜电极和导电炭黑(C)基膜电极,组装了单通道的蛇形流场电控离子交换(ESIX)装置,并将其用于从高镁锂比模拟卤水(Mg/Li约500)中选择性提取锂离子。基于这种自下而上的蛇形流场,增加膜组件中腔室的数量可以使模拟卤水中更多的锂离子被捕获。相较于常规的恒电压驱动模式,恒电流-恒电压耦合驱动模式能有效地提升ESIX装置的提锂性能。在0.8 mA·cm^(-2)-1 V的耦合驱动模式下,该装置在120 min内对锂离子的提取率高达97.6%。此外,X射线衍射(XRD)证明,通过冲洗膜电极表面可以去除大部分吸附的镁离子。因此,这种新型的ESIX装置具有从高镁锂比盐湖卤水中选择性分离锂离子的工业应用潜力。

纳米棒状LiV_(3)O_(8)电控离子交换选择性提锂的应用

通过水热-固相两步法制备了纳米棒状钒酸锂(LiV_(3)O_(8)),采用XRD、FTIR、SEM、XPS等手段测试了LiV_(3)O_(8)的结构和形貌,并考察了不同煅烧温度下合成的LiV_(3)O_(8)的电控离子交换(ESIX)性能。实验结果表明,500℃煅烧得到的LiV_(3)O_(8)拥有均匀的纳米棒结构以及最佳的电化学性能;将其制备成电活性功能膜,采用电控离子交换技术在100 mg/L的锂溶液中对Li^(+)的吸附量可达36.36 mg/g.同时LiV_(3)O_(8)对锂离子具有高选择性及稳定性,在等摩尔Li^(+)、K^(+)、Mg^(2+)混合溶液中,Li^(+)/K^(+)和Li^(+)/Mg^(2+)的选择性因子分别达到38.43和4.75,经历5次循环后,锂离子的吸附容量仍可保持98.3%.

WO_(3)/LiV_(3)O_(8)用于电控离子交换选择性提锂

首先通过水热合成制备了六方隧道结构的WO_(3),然后再通过两步法将LiV_(3)O_(8)与WO_(3)进行复合,制备成WO_(3)/LiV_(3)O_(8)复合材料。随后采用XRD、SEM、EDS等手段对该复合材料进行了结构表征,并考察了不同复合比例的WO_(3)/LiV_(3)O_(8)电控离子交换(ESIX)性能。实验结果表明,LiV_(3)O_(8)与WO_(3)成功复合,其中WO_(3)(10%)/LiV_(3)O_(8)的电化学性能最佳。将WO_(3)(10%)/LiV_(3)O_(8)涂覆到预处理好的碳纸上,制备成电活性功能膜,采用ESIX技术在30 mg/L的含Li^(+)溶液中对Li^(+)进行电化学吸附,在电位为-1.0 V(vs.SCE)时吸附容量最大,为14.2 mg·g^(-1)。在三种离子浓度均为0.015 mol/L的Li^(+)、Mg^(2+)、K^(+)混合溶液中测试了该材料的选择性,Li^(+)/Mg^(2+)和Li^(+)/K^(+)的选择性系数分别为15.88和52.23,五次吸附-脱附循环后,Li^(+)的吸附容量仍能保持初始容量的87.8%。WO_(3)/LiV_(3)O_(8)对Li^(+)吸附表现出较高的吸附选择性,且复合材料具有一定的可重复使用性。

磷酸铁锂电池粉选择性提锂工艺

采用低浓度硫酸和高浓度硫酸两步浸出废旧磷酸铁锂电池粉,研究浸出硫酸用量、反应温度、反应时间对选择性提锂工艺的影响。低酸浸出反应温度60℃,反应时间4 h,双氧水用量为理论量的1.1倍;高酸浸出硫酸用量为理论量的1.3倍,反应温度90℃,反应时间4 h,高酸浸出液返回低酸浸出工序进行循环浸出,锂的浸出率达98%。该方法可实现连续式生产。

小型交换柱上稀土元素的选择性分离及其等离子炬光谱测定

岩矿中稀土总量及其分量的分离一般采用大型交换柱,本文试用强酸1×8阳离子交换树脂,置于0.6×11厘米的小柱子上,考察了钇与铝分离的可能性,以硝酸—酒石酸和盐酸作洗提剂,可使多元素连续洗提,提供了本方法的各项质量指标。经大批样品的生产考验,本法具有较高的分离选择性,效率有所提高,稀土回收完全,分析结果均较满意。

碳热还原-多段浸提强化废旧锂电材料选择性提锂研究

废旧锂离子电池机械破碎混合电极材料成分复杂,导致选择性提锂效率较低,本研究提出了还原焙烧-多段浸提相结合的锂离子高效选择性提取方法。首先,以混合粉料中的负极材料石墨作为焙烧还原剂,实现正极材料高效还原以及锂离子的转化迁移;然后,通过水浸与碱浸相结合的浸出方式实现锂离子的高效选择性浸出,采用p H调节法沉淀脱除碱浸溶液中的铝离子;最后,采用有氧焙烧-水浸提锂的方法回收沉铝渣中夹带的锂离子。研究结果表明:在700℃热场作用下,混合粉料中的碳粉、残留铝箔等复杂多元物质均影响还原焙烧过程,混合粉料中锂离子的赋存状态包括水溶性Li2CO3、碱溶性LiAlO2、酸溶性LiF等;水浸法可实现75.6%水溶性锂回收,碱浸法可实现10.8%碱溶性锂回收;当pH为6时,可实现锂溶液中铝离子的高效沉淀脱除,有氧焙烧过程可实现沉铝渣中锂离子的析晶,形成可溶性锂盐,而铝则转化为不溶于水的Al2O3,焙烧水浸可实现沉铝渣中95%锂离子的回收。经还原焙烧—水浸—碱浸可实现混合电极粉料中锂离子的选择性提取,有氧焙烧—水浸可实现沉铝渣中夹带的锂离子高效回收,碳热还原—多段浸提后废旧锂电材料中锂离子选择性优先提取效率可达到86.21%。

清华大学王海辉/丁力团队最新Angew——MXene液晶剪切诱导的分离膜用于单价离子筛分

【研究简介】离子选择性膜在各种化学和生理过程中至关重要.单价离子因具有相同的化合价和相似的半径,因此分离它们仍极具挑战.在此,报告了一种具有超有序排列的纳米通道的二维膜,可实现超高单价离子选择性.通过对液晶(LC-MXene)施加剪切力,使得纳米片实现高度有序的堆叠,制备而得液晶MXene膜(LCMM).LCMM可快速传输Li^(+),渗透速率约为0.35 mol/(m^(2)·h),且Li^(+)/Na^(+),Li^(+)/K^(+),和Li^(+)/Rb^(+)的选择性分别高达~45,~49,和~59.理论计算表明,在MXene纳米通道中,水合锂离子的直径最小,有助于实现最高的迁移率.此外,水合锂离子与MXene纳米通道的相互作用最弱,这也有助于锂离子通过有序排列的MXene通道来实现超快传输.

用离子筛从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法

本发明是用离子筛从废旧锂离子电池中分离回收锂。它的基本特征在于用λ-MnO2离子筛作为吸附剂，对处理后的废旧锂离子电池酸溶解液中的L+离子进行选择性吸附，当Li+离子被吸附到λ-MnO2离子筛的晶隙中后，再用稀盐酸溶液对吸附在离子筛晶隙中的L+离子进行洗脱，从而达到分离和回收铿的目的。该方法工艺简单，回收率高，锂的纯度高。有利于环境保护。

盐湖卤水提锂技术研究进展

随着电动汽车等产业的迅速扩展,对锂原料的需求急剧增加。矿石锂资源濒临枯竭,而盐湖卤水中锂资源储量丰富、开采难度小,迅速成为当前锂盐生产和研究的热点。概述了全球盐湖卤水锂资源的分布、水质特性和提锂方法的应用情况;从反应机理、影响因素、应用效果等方面论述了沉淀法、萃取法、吸附法、膜分离法和电化学法在盐湖卤水提锂方面的研究进展。指出,在现有技术中膜分离法和电化学法具有分离效果好和能耗低等优点,应用前景广阔;而沉淀法和萃取法均存在药剂用量大、环境污染严重等问题;吸附法存在吸附过程缓慢、吸附剂易溶损等不足,导致其在生产中存在较大局限性。最后展望了盐湖锂资源开发的发展趋势,为后续优化提锂工艺提出了建议。

锂离子筛研究进展

锂离子筛(锰系、钛系)在高镁锂比(质量比)的盐湖卤水中对锂离子表现出高吸附选择性,尖晶石结构的锂离子筛的提锂机理主要有氧化还原机制、离子交换机制和复合机制,而层状结构的锂离子筛主要通过Li+和H+之间的简单离子交换实现。锂离子筛的制备工艺简单,首先经过固相燃烧法、微波燃烧法或溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、熔盐合成法等方法制备出前驱体,再通过H+取代相应前驱体中的Li^(+)即可。制备的锂离子筛可用于从储量大、品位低的盐湖卤水、海水等液态锂资源中提取锂。近年来研究热点集中于结构稳定性更高的钛锂离子筛,但要进一步提高结构稳定性、实现工程化应用,还需继续研究。

旋涂工艺制备复合纳滤膜及其镁锂分离性能实验设计

随着新能源产业的发展,采用纳滤膜技术进行盐湖提锂也引起了广泛的关注,相关课程和实验的开发也非常必要。本实验设计通过聚乙烯亚胺(PEI)与均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应制备具有优异镁锂分离性能的纳滤膜,并比较了旋涂工艺与传统板框法工艺对所制备复合膜的影响。对两种工艺所制备的纳滤膜进行了结构表征和镁锂分离性能评价。结果表明两种工艺都可以成功制备纳滤膜,旋涂法制备的纳滤膜表面正电性更强,因此具有更优异的分离选择性,Li+/Mg2+离子选择性可以达到37.47±0.83。该实验涉及膜材料的制备、结构的表征和分离性能的评价,适用于新能源、材料、化工等相关专业,有利于培养学生的创新和综合能力。

离子交换膜选择透过性的测定

选择透过性是衡量离子交换膜性能的重要指标，它直接影响电渗析器的电流效率和脱盐效果.本文就离子交换膜选择透过性的测试给予论述.

Li_(4)Mn_(5)O_(12)的改进合成及其在卤水中的选择性提锂性能

采用溶胶凝胶法,以乙酸锂、乙酸锰为原料,柠檬酸为络合剂,引入螯合剂乙二醇改善凝胶性质,同时对合成条件进行优化,制备出了锂离子筛前驱体Li_(4)Mn_(5)O_(12),酸洗后得到锂离子筛H_(4)Mn_(5)O_(12)。采用XRD、TG-DTA、FTIR、SEM、XPS等手段对不同阶段的H_(4)Mn_(5)O_(12)结构特性进行研究、并利用吸附动力学、卤水中共存离子的分配系数及分离因子等分析方法,开展H_(4)Mn_(5)O_(12)对卤水中Li^(+)的选择分离性能研究。结果表明,所制备的H_(4)Mn_(5)O_(12)锂离子筛对盐湖卤水中的Li^(+)具有优异的选择分离性能,在镁锂比为86左右的青海大柴旦盐湖中初始锂吸附容量达到36.80 mg/g,锰损率仅为0.71%。H_(4)Mn_(5)O_(12)在卤水中对Li^(+)的吸附符合伪二级动力学模型,属于化学吸附。经过10次的吸附解吸循环实验,吸附容量仍有26.62mg/g,锰损率为0.79%,循环稳定性能优异,为高镁锂比盐湖锂吸附材料的研究提供了一定的思路。

退役锂电池有价金属湿化学分离技术研究进展

随着锂离子电池行业的快速发展,废旧锂离子电池数量将呈现爆炸式增长趋势,从废旧锂离子电池中资源化回收有价金属对经济和环境都具有显著意义。为了实现废旧锂电池过程中各种有价金属(锂、钴、镍、锰等)高效无害化分离回收,针对各种金属离子的湿化学分离技术进行系统性总结,介绍了各类技术在浸出液中金属离子分离的应用工艺和发展现状,主要包括化学沉淀法、溶剂萃取法、吸附分离法、膜分离法和电沉积分离法等。分析了废旧锂电池有价金属分离过程中各类技术优缺点、关键性问题和发展趋势,表明当前分离技术关键点在于有价金属性质相似导致提纯困难、分离试剂昂贵导致工艺成本加大等,各种分离技术发展趋势在于开发新型低成本、环境友好的分离技术。

青海盐湖锂资源及提锂技术概述

总结了目前青海盐湖锂资源分布的现状及青海盐湖水独特的化学特性,并将几种常用的卤水提锂技术进行了优点和缺点分析,同时将这些技术在青海盐湖的应用情况进行分析.目的在于发现最优的卤水提锂技术.对比发现,东台吉乃尔盐湖的离子选择性分离膜法和察尔汗盐湖采用的吸附法提锂工艺较为常用,是青海盐湖提锂的主要技术.

青海盐湖锂资源及提锂技术概述

本文介绍了青海盐湖锂资源的分布和水化学特性,并对现有的几种卤水提锂工艺的特点和应用情况进行了比较分析。笔者认为离子选择性膜法和吸附法提锂工艺最为可靠,前者适用于锂含量相对较高的盐湖卤水,后者则适用于锂含量相对较低的盐湖卤水,而萃取法有待进一步研究。

锂离子筛的合成方法及展望

离子筛是从海水中提锂的最具工业化应用情景的方法。制备出选择性高、结晶理想、理论交换容量高、微米到纳米级的离子筛是解决从液相锂资源提取锂的可行办法。文章简要介绍了提锂技术进展及方向,离子筛目前国内外研究的现状以及合成方法。分析了离子筛研究过程中存在的一些问题,提出了开展三维有序大孔材料离子筛(3DOM)研究的建议。

盐湖提锂技术获重大突破

2013—11—14，上海空间电源研究所研发的锂离子筛吸附法在青海盐湖卤水的锂离子分离中成功应用，基本将盐湖卤水中的锂“吃干榨干”，为盐湖提锂技术带来新突破。