[发明专利]用于从碱金属硫化物和多硫化物中回收碱金属和硫的方法

权利要求书

1.一种以电化学的方式氧化碱金属一硫化物和多硫化物的方法，其包括：

得到一种电解池，其包含配置成选择性运输碱离子的碱离子导电膜，所述膜将配置有阳极的阳极液室与配置有阴极的阴极液室分开；

将包含碱金属一硫化物、碱金属多硫化物、或其混合物和部分地溶解元素硫的阳极液溶剂的阳极液溶液引入阳极液室中；

将阴极液引入阴极液室中，其中所述阴极液包含熔融碱金属；

在操作温度下将电流施加到电解池，从而：

i.氧化阳极液室中的一硫化物或多硫化物以形成液态元素硫；

ii.使碱金属离子通过碱离子导电膜从阳极液室到阴极液室；以及

iii.还原阴极液室中的碱金属离子以形成液态元素碱金属；

使液态元素硫在阳极液溶液中饱和并形成第二液相。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液态元素硫在电解池中的沉淀区中从阳极液溶液中分离出。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述液态元素硫在池外部的沉淀区中从阳极液溶液中分离出。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将液态元素硫从阳极液溶液中分离出包括选自重力、过滤、和离心的分离技术中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱离子导电膜基本上不渗透阴离子、阴极液溶剂、阳极液溶剂、以及溶解的硫。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱离子导电膜部分地包含碱金属导电陶瓷或玻璃陶瓷。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱离子导电膜包含固态MSICON(金属超级离子导电)材料，其中M为Na或Li。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极液溶剂包含选自以下的一种或多种溶剂：N,N-二甲基苯胺、喹啉、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、苯、环己烷、氟苯、三氟苯、甲苯、二甲苯、四乙二醇二甲醚(tetraglyme)、二甘醇二甲醚、异丙醇、乙基丙醛、碳酸二甲酯、二甲氧基醚、二甲基亚丙基脲、甲酰胺、甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙酰胺、甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、三乙胺、二乙基乙酰胺、乙醇和乙酸乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、以及碳酸二乙酯。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极液溶剂包含约60-100体积％的极性溶剂和0-40体积％的非极性溶剂。

10.一种以电化学的方式氧化碱金属多硫化物和一硫化物的方法，其包括：

得到第一电解池，其包括配置成选择性运输碱离子的碱离子导电膜，所述膜将配置有阳极的阳极液室与配置有阴极的阴极液室分开；

将包含碱金属一硫化物、碱金属多硫化物、或其混合物以及部分地溶解元素硫的阳极液溶剂的阳极液溶液引入阳极液室中；

将阴极液引入阴极液室中，其中所述阴极液包含熔融碱金属；

将电流施加到电解池，从而：

i.氧化阳极液室中的硫化物或多硫化物以形成更高价态的多硫化物；

ii.使碱金属离子通过碱离子导电膜从阳极液室到阴极液室；以及

iii.还原阴极液室中的碱金属离子以形成元素碱金属；

将阳极液溶液从第一电解池运输到第二电解池，所述第二电解池包括配置成选择性运输碱离子的碱离子导电膜，所述膜将配置有阳极的阳极液室与配置有阴极和阴极液的阴极液室分开；

将电流施加到第二电解池，从而：

i.氧化阳极液室中的多硫化物以形成液态元素硫；

ii.使碱金属离子通过碱离子导电膜从阳极液室到阴极液室；以及

iii.还原阴极液室中的碱金属离子以形成液态元素碱金属；

使液态元素硫在阳极液溶液中饱和并形成第二液相。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述液态元素硫在电解池中的沉淀区中从阳极液溶液中分离出。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述液态元素硫在电池外部的沉淀区中从阳极液溶液中分离出。

13.根据权利要求10所述的方法，其中将液态元素硫从阳极液溶液中分离出包括选自重力、过滤、和离心的分离技术中的一种或多种。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述碱离子导电膜基本上不渗透阴离子、阴极液溶剂、阳极液溶剂、以及溶解的硫。