1. 痛點問題
現有金屬鋰冶煉的主要方法是電解熔融氯化鋰和氯化鉀的混合熔鹽,除此之外還有高溫熱還原等方法,但應用最為廣泛的還是電解熔融鹽的方法。為了獲得高純度的金屬鋰,電解的原材料為純度較高的無水氯化鋰和氯化鉀,電解產物為氯氣和鋰。氯氣會腐蝕電解設備,且有毒。而金屬鋰和金屬鈉的析出電位相近,因此如果原材料氯化鉀和氯化鋰中含有一定量的氯化鈉,那么獲得的金屬鋰中就會含有一定量的鈉,造成金屬鋰的純度下降。
2. 解決方案
基于固態電解質制備金屬鋰的方法:本發明公開了一種基于鋰離子固態電解質制備金屬鋰的方法,包括:以含有鋰金屬的混合物為陽極,含有鋰離子的固態電解質作為電解質,在電解裝置中進行電解反應在陰極得到金屬鋰,該方法可以以粗鋰為原材料制備得到高純度的金屬鋰,從而顯著降低成本,同時可以避免陽極反應過程氯氣的產生,避免對電解裝置的腐蝕,相對于傳統的電解熔融氯化鋰等方法具有顯著的優勢。
基于鋰離子固態電解質的鋰元素提取方法及裝置:本發明公開了一種基于鋰離子固態電解質的鋰元素提取方法及裝置。其中,方法包括以下步驟:將參加反應的金屬材料插入含有鋰鹽溶液的陽極中,得到陽極集流體的活性電極,將惰性材料插入含有氯化鋰水溶液的陰極中,得到陰極集流體的惰性電極;將陽極集流體與陰極集流體隔離,在電場驅動下,將含有鋰鹽液體中的鋰離子通過鋰離子固態電解質或含有鋰離子固態電解質的混合物從陽極遷移到陰極,在惰性電極提取到鋰元素。該方法可以利用鋰離子固態電解質對鋰離子的高選擇通過性,通過電化學的辦法實現對海水和鹽湖水中鋰離子的高效和低成本提取。
本專利提出的基于固態電解質制備金屬鋰的方法,雖然在理論上具有降低成本、提高純度和減少環境影響等優勢,但其市場應用前景還需要經過進一步的實驗驗證和市場調研來確定。目前,鋰金屬主要應用于電池制造行業,尤其是在高能量密度電池技術中,金屬鋰作為負極材料的需求日益增長。此外,隨著新能源技術的不斷發展,金屬鋰在其他領域的應用也可能逐漸增多,比如航空航天、核能等高端技術領域。
該成果的應用,預期在未來5年內為被授權企業創造500萬元經濟效益。
本專利提出了一種基于固態電解質制備金屬鋰的新方法,相較于傳統的電解熔融氯化鋰等方法,具有顯著的競爭優勢。首先,該方法使用含有鋰金屬的混合物作為原料,可以顯著降低原料成本,使得金屬鋰的生產更為經濟高效。其次,由于采用固態電解質,該方法避免了陽極反應過程中氧氣的產生,減少了對電解裝置的腐蝕,延長了設備的使用壽命,同時也降低了維護成本。此外,固態電解質對鋰離子具有高度選擇性,能夠提高金屬鋰的純度,滿足高純度金屬鋰在高端市場的需求。最后,該方法的環境友好性更強,因為它減少了有毒氣體的排放,符合當前對環保和可持續發展的重視趨勢。
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