基于组合电解液的电解法海水提锂技术探究
发布时间：2021-12-23 20:28
在近十几年来,锂电池由于其高的理论能量密度、长使用寿命、低自放电率和绿色环保等优点,得到了飞速的发展,在电动汽车、手机电脑等消费类电子产品中得到广泛应用。然而随着锂电池的不断普及,锂资源的消耗量也日益增加,从而导致锂资源的价格逐年上涨。锂资源的不断消耗导致的锂资源短缺问题将会成为制约锂离子电池发展的一大重要因素。相较于1.4×107t有限的陆地锂储量,富含2.3×1011 t锂储量的海水资源,有望成为新型的锂资源储备,为锂电池的发展提供几乎取之不尽用之不竭的锂资源。研究人员已经开发出了蒸发结晶法、沉淀法、萃取法、吸附法、渗析法和电化学法等各种海水提锂方法,以期望于成功实现海水提锂的实用化。然而由于海水中含有0.17 mg·L-1极少量的锂和大量其他金属阳离子,目前已有的海水提锂技术受到很大的限制,锂产率和纯度不高。本文主要提出了一种基于组合电解液的电解法海水提锂技术,并对其进行了深入的研究。此项技术通过搭建以Ru基催化剂为阳极,海水为阳极电解液,铜片为阴极,0.5 M的Li Cl O4的碳酸丙烯酯溶...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球锂资源产量分布图
第一章绪论32050年将消耗超过1/3的现有锂储量，现有的锂储量仅足够支撑到2080年。与此同时，锂电池行业的飞速发展带来的锂资源的大量消耗，导致锂资源的价格也水涨船高。美国电池级的碳酸锂原料的价格从2014年的6,690$·t-1增长到2018年的17,000$·t-1，四年增长了超过1.5倍[17]。锂资源的短缺和价格飞涨，将会是阻碍未来锂电池和智能电子设备发展的一大难题[14,18]。为了解决锂资源的短缺难题，寻求锂矿石和锂盐湖之外的新型锂来源势在必行。废弃锂电池和海水中的锂，成为了极具价值的锂储备资源，废弃电池和海水提锂也成为了锂资源开采领域的焦点之一，大量研究人员在此领域做出了无数贡献[19]。将废弃锂电池的钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）等正极材料通过高温冶金[20]、湿法冶金[21,22]、混合冶金[23]和化学提取法[24,25]（如图1.2所示），提取出其中的锂元素，实现锂资源的回收利用。然而由于成本问题，只有不到1%的废弃电池中的锂资源能够实现循环利用[19]，因此废弃锂电池中的锂资源短时间内难以解决未来锂资源的短缺问题。图1.2锂电池回收方法分类在占据地球表面积71%的海水中含有丰富的各种无机盐资源，其中就包括了2.3×1011t的锂资源，是陆地锂储量的数千倍。如此庞大的海水资源足以为锂电池的发展和应用提供取之不尽用之不竭的锂资源。而且海水作为一种非传统资源，受地理限制很小[18]，很多国家都享有海水资源，这将为许多国家提供一种自给自足的锂储备。目前研究人员已经在海水提锂领域开展了数十年的研究，相信在不久的将来，海水提锂技术会为锂电池的发展应用提供充足的锂资源。
《基于组合电解液的电解法海水提锂技术探究》张帆6图1.3传统海水提锂的流程示意图通过不断地探索研究，海水提锂技术已经取得了飞速的进展，已经能够基本实现从海水中提取出较高纯度的Li2CO3工业粗产品，提锂的效率也越来越高。而目前已有的海水提锂技术主要有蒸发结晶法、沉淀法、吸附法、渗析法和电化学法等。相信随着科技的不断进步，终有一天海水会成为锂电池重要的资源来源。1.4.2蒸发结晶法图1.4通过阳光和风的曝晒进行蒸发提锂的过程示意图[34]蒸发结晶法，是通过曝晒蒸发将溶液中的溶剂脱离溶质，使盐溶液中的盐浓度富集直至溶质变为固体（晶体）析出的提取盐矿的方法之一。在锂资源开发领域，这项技术目前主要应用于盐湖提锂中，经过在不同蒸发池中的数次连续蒸发，可以得到锂富集的LiCl溶液，同时此种方法也能得到其他金属阳离子的盐矿（比如Na、K、Mg等，如图1.4所示）[32,33]。当蒸发池中卤水LiCl的浓度达到一定
【参考文献】：
期刊论文
[1]西藏扎布耶盐湖太阳池的建造与运行试验[J]. 黄维农,王学魁,孙之南,乜贞,沙作良. 太阳能学报. 2010(02)
本文编号：3549136
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球锂资源产量分布图
第一章绪论32050年将消耗超过1/3的现有锂储量，现有的锂储量仅足够支撑到2080年。与此同时，锂电池行业的飞速发展带来的锂资源的大量消耗，导致锂资源的价格也水涨船高。美国电池级的碳酸锂原料的价格从2014年的6,690$·t-1增长到2018年的17,000$·t-1，四年增长了超过1.5倍[17]。锂资源的短缺和价格飞涨，将会是阻碍未来锂电池和智能电子设备发展的一大难题[14,18]。为了解决锂资源的短缺难题，寻求锂矿石和锂盐湖之外的新型锂来源势在必行。废弃锂电池和海水中的锂，成为了极具价值的锂储备资源，废弃电池和海水提锂也成为了锂资源开采领域的焦点之一，大量研究人员在此领域做出了无数贡献[19]。将废弃锂电池的钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）等正极材料通过高温冶金[20]、湿法冶金[21,22]、混合冶金[23]和化学提取法[24,25]（如图1.2所示），提取出其中的锂元素，实现锂资源的回收利用。然而由于成本问题，只有不到1%的废弃电池中的锂资源能够实现循环利用[19]，因此废弃锂电池中的锂资源短时间内难以解决未来锂资源的短缺问题。图1.2锂电池回收方法分类在占据地球表面积71%的海水中含有丰富的各种无机盐资源，其中就包括了2.3×1011t的锂资源，是陆地锂储量的数千倍。如此庞大的海水资源足以为锂电池的发展和应用提供取之不尽用之不竭的锂资源。而且海水作为一种非传统资源，受地理限制很小[18]，很多国家都享有海水资源，这将为许多国家提供一种自给自足的锂储备。目前研究人员已经在海水提锂领域开展了数十年的研究，相信在不久的将来，海水提锂技术会为锂电池的发展应用提供充足的锂资源。
《基于组合电解液的电解法海水提锂技术探究》张帆6图1.3传统海水提锂的流程示意图通过不断地探索研究，海水提锂技术已经取得了飞速的进展，已经能够基本实现从海水中提取出较高纯度的Li2CO3工业粗产品，提锂的效率也越来越高。而目前已有的海水提锂技术主要有蒸发结晶法、沉淀法、吸附法、渗析法和电化学法等。相信随着科技的不断进步，终有一天海水会成为锂电池重要的资源来源。1.4.2蒸发结晶法图1.4通过阳光和风的曝晒进行蒸发提锂的过程示意图[34]蒸发结晶法，是通过曝晒蒸发将溶液中的溶剂脱离溶质，使盐溶液中的盐浓度富集直至溶质变为固体（晶体）析出的提取盐矿的方法之一。在锂资源开发领域，这项技术目前主要应用于盐湖提锂中，经过在不同蒸发池中的数次连续蒸发，可以得到锂富集的LiCl溶液，同时此种方法也能得到其他金属阳离子的盐矿（比如Na、K、Mg等，如图1.4所示）[32,33]。当蒸发池中卤水LiCl的浓度达到一定
【参考文献】：
期刊论文
[1]西藏扎布耶盐湖太阳池的建造与运行试验[J]. 黄维农,王学魁,孙之南,乜贞,沙作良. 太阳能学报. 2010(02)
本文编号：3549136
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