[发明专利]一种基于LiMn2O4电极材料从含锂溶液中提锂的方法

摘要

本发明为一种基于LiMn₂O₄电极材料从含锂溶液中提锂的方法。该方法将LiMn₂O₄粉末、导电剂和粘结剂混合涂布于集流体表面，制得LiMn₂O₄电极，在恒定电压下脱锂处理制得Li_1‑xMn₂O₄电极，将LiMn₂O₄电极和Li_1‑xMn₂O₄电极分别置于通过阴离子交换膜隔离的回收液与提取液中，恒电压反应，使锂离子可以同时选择性地脱出和嵌入，将脱锂、嵌锂两个反应结合起来同时进行，最后实现锂离子的富集和提取。本发明为一种高效低耗、环境友好的电化学提锂方法。

主权项

1.一种基于LiMn₂O₄电极材料从含锂溶液中提锂的方法，其特征为该方法包括以下步骤：1)将LiMn₂O₄粉末、导电剂和粘结剂混合后，将混合物涂布于集流体表面，真空干燥，制作成LiMn₂O₄富锂态电极；其中，质量比为LiMn₂O₄粉末：导电剂：粘结剂＝60～90:5～20:5～20；涂覆量为5～20mg混合物/cm²；2)取上步得到的LiMn₂O₄富锂态电极为正极，AgCl电极作为负极，置于电解液中，以恒定的电压进行脱锂，当电流低至0.2mA即停止反应，得到Li_1‑xMn₂O₄贫锂态电极；所述的电解液为含有NaCl和KCl中的一种或多种的水溶液；溶液中阳离子总的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L，电压为0.5～1.2V；3)在电解池中装入单价阴离子交换膜，交换膜两侧分别注入回收液和提取液，将第1)步制得的富锂态电极作为正极放入回收液中，将第2)步制得的贫锂态电极作为负极放入提取液中，在恒定电压下反应，当电流低至0.2mA即停止反应；其中，电压为0.2～1.2V；所述的回收液具体为含有NaCl、KCl中的一种或多种的水溶液，溶液中阳离子总的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L；所述的提取液为含有LiCl的溶液，溶液中锂离子的摩尔浓度为0.01～0.05mol/L；4)将步骤3)中反应后的两个电极位置进行调换，在恒定电压下反应，当电流低至0.2mA即停止反应；电压为0.2～1.2V；5)依次重复进行如步骤4)的调换电极的操作、反应，最终得到锂离子浓度大于0.01mol/L的回收液，以此实现锂资源的提取和富集；所述的步骤5)中的重复次数为3～9次；所述的步骤1)中采用的导电剂为乙炔黑或导电炭黑，采用的粘结剂为PTFE或PVDF；所述的步骤1)中采用的集流体为碳布、碳纸、石墨片、不锈钢片中的一种；所述的步骤1)中真空干燥的温度为60～120℃，时间为10～12h；所述的阴离子交换膜为日本ASTOM公司单价阴离子交换膜。