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基于固态电解质制备金属锂的方法及装置

2024-11-05 15:34:45
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
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所属领域:
新材料及其应用
项目成果/简介:

1. 痛点问题

现有金属锂冶炼的主要方法是电解熔融氯化锂和氯化钾的混合熔盐,除此之外还有高温热还原等方法,但应用最为广泛的还是电解熔融盐的方法。为了获得高纯度的金属锂,电解的原材料为纯度较高的无水氯化锂和氯化钾,电解产物为氯气和锂。氯气会腐蚀电解设备,且有毒。而金属锂和金属钠的析出电位相近,因此如果原材料氯化钾和氯化锂中含有一定量的氯化钠,那么获得的金属锂中就会含有一定量的钠,造成金属锂的纯度下降。

2. 解决方案

基于固态电解质制备金属锂的方法:本发明公开了一种基于锂离子固态电解质制备金属锂的方法,包括:以含有锂金属的混合物为阳极,含有锂离子的固态电解质作为电解质,在电解装置中进行电解反应在阴极得到金属锂,该方法可以以粗锂为原材料制备得到高纯度的金属锂,从而显著降低成本,同时可以避免阳极反应过程氯气的产生,避免对电解装置的腐蚀,相对于传统的电解熔融氯化锂等方法具有显著的优势。

基于锂离子固态电解质的锂元素提取方法及装置:本发明公开了一种基于锂离子固态电解质的锂元素提取方法及装置。其中,方法包括以下步骤:将参加反应的金属材料插入含有锂盐溶液的阳极中,得到阳极集流体的活性电极,将惰性材料插入含有氯化锂水溶液的阴极中,得到阴极集流体的惰性电极;将阳极集流体与阴极集流体隔离,在电场驱动下,将含有锂盐液体中的锂离子通过锂离子固态电解质或含有锂离子固态电解质的混合物从阳极迁移到阴极,在惰性电极提取到锂元素。该方法可以利用锂离子固态电解质对锂离子的高选择通过性,通过电化学的办法实现对海水和盐湖水中锂离子的高效和低成本提取。

应用范围:

本专利提出的基于固态电解质制备金属锂的方法,虽然在理论上具有降低成本、提高纯度和减少环境影响等优势,但其市场应用前景还需要经过进一步的实验验证和市场调研来确定。目前,锂金属主要应用于电池制造行业,尤其是在高能量密度电池技术中,金属锂作为负极材料的需求日益增长。此外,随着新能源技术的不断发展,金属锂在其他领域的应用也可能逐渐增多,比如航空航天、核能等高端技术领域。

项目阶段:

该成果的应用,预期在未来5年内为被授权企业创造500万元经济效益。

效益分析:

本专利提出了一种基于固态电解质制备金属锂的新方法,相较于传统的电解熔融氯化锂等方法,具有显著的竞争优势。首先,该方法使用含有锂金属的混合物作为原料,可以显著降低原料成本,使得金属锂的生产更为经济高效。其次,由于采用固态电解质,该方法避免了阳极反应过程中氧气的产生,减少了对电解装置的腐蚀,延长了设备的使用寿命,同时也降低了维护成本。此外,固态电解质对锂离子具有高度选择性,能够提高金属锂的纯度,满足高纯度金属锂在高端市场的需求。最后,该方法的环境友好性更强,因为它减少了有毒气体的排放,符合当前对环保和可持续发展的重视趋势。

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