一种电极及其制备方法与应用与流程

文档序号:33551951发布日期:2023-03-22 10:49阅读:51来源:国知局
一种电极及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及电极技术领域,具体而言,涉及一种电极及其制备方法与应用。


背景技术:

2.锂是极其重要的稀有能源金属,用途广泛,享有“推动世界进步的能源金属”的美称。随着风电、核电、新能源汽车等高新技术行业的快速发展,人们对锂的需求呈跳跃式增长。锂元素丰度值大,主要存在于锂矿石、盐湖卤水和海水中。其中,锂资源大部分从盐湖卤水中获取,但是盐湖卤水中的锂浓度低而其他杂质元素(钠、镁、钙等)的浓度高给提锂带来了极大的挑战。目前,盐湖卤水提锂的主要方法有溶剂萃取法、蒸发结晶法、煅烧浸取法、化学沉淀法、吸附法和碳化法等。其中,吸附法中的离子筛型吸附法因具有选择性高、环境友好等优点被广泛研究。
3.在制备锂离子筛的过程中,一般会加入造孔剂(如碳酸氢铵、碳酸铵、尿素等)与活性材料等混合以提高电极板整体的渗透性,强化溶液在电极内部的传质效果,降低电化学提锂过程中的极化;但是这种方法难以保证造孔剂分散均匀从而容易生成孔隙过大的电极,进而导致电极板的强度过低,循环性能下降。
4.鉴于此,特提出本发明。


技术实现要素:

5.本发明的目的之一在于提供一种电极,以解决上述技术问题。
6.本发明的目的之二在于提供一种上述电极的制备方法。
7.本发明的目的之三在于提供一种上述电极的应用。
8.本技术可这样实现:
9.第一方面,本技术提供一种电极,包括导电基体以及设置于导电基体的表面的涂覆层;
10.涂覆层具有多孔结构;
11.多孔结构由氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂分解后形成。
12.在可选的实施方式中,电极具有以下特征中的至少一种:
13.特征a:涂覆层的密度为3-5kg/m2;
14.特征b:导电基体具有通孔;
15.特征c:导电基体的厚度为0.4-0.6mm;
16.特征e:多孔结构的单孔孔径为50-100目。
17.第二方面,本技术提供如前述实施方式的电极的制备方法,包括以下步骤:于导电基体的表面设置涂覆层。
18.在可选的实施方式中,将涂覆层的制备浆料涂覆于导电基体的表面,干燥;
19.制备浆料由导电化合物、含锂的快离子导体改性的电极活性材料、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂以及混合悬浮液混合而得;
20.混合悬浮液包括亲水性纳米材料、粘结剂和溶剂。
21.在可选的实施方式中,亲水性纳米材料包括二氧化钛和二氧化硅中的至少一种。
22.在可选的实施方式中,混合悬浮液中的溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
23.在可选的实施方式中,导电化合物的用量为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的8-12wt%;
24.和/或,氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂的用量为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的12-18wt%;
25.和/或,亲水性纳米材料、粘结剂和n-甲基吡咯烷酮的用量分别为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的2-4wt%、10-15wt%和180-220wt%。
26.在可选的实施方式中,导电化合物包括氧化石墨烯、碳纳米管和聚苯胺中的至少一种;
27.和/或,含锂的快离子导体包括钛酸锂、钒酸锂、硼酸锂和锆酸锂中的至少一种;
28.和/或,造孔剂包括碳酸氢铵和碳酸铵中的至少一种。
29.在可选的实施方式中,干燥是于90-110℃的条件下进行4-6h。
30.在可选的实施方式中,以2-5℃/min的升温速率升温至干燥温度。
31.在可选的实施方式中,氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂的制备包括:将溶解于溶剂的氨基封端的聚二甲基硅氧烷与造孔剂混合。
32.在可选的实施方式中,溶剂为无水乙醇。
33.在可选的实施方式中,氨基封端的聚二甲基硅氧烷在造孔剂上的包覆量为1-2wt%。
34.在可选的实施方式中,含锂的快离子导体改性的电极活性材料的制备包括:
35.将电极活性材料与含锂的快离子导体进行球磨,随后煅烧。
36.在可选的实施方式中,球磨是于180-220rpm的条件下进行6-10h。
37.在可选的实施方式中,球磨过程所用的分散剂与电极活性材料和含锂的快离子导体的总量的质量比为8-10:1。
38.在可选的实施方式中,含锂的快离子导体的用量为电极活性材料的2-4wt%。
39.在可选的实施方式中,电极活性材料为磷酸铁锂。
40.在可选的实施方式中,煅烧是于400-500℃的条件下进行6-7h。
41.第三方面,本技术提供如前述实施方式的电极的应用,例如用于盐湖提锂。
42.本技术的有益效果包括:
43.本技术提供的电极通过以氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂分解后形成多孔结构,可制备得到孔径大小均一的电极涂覆层。此外,氨基封端的聚二甲基硅氧烷可充当桥联的作用连接不同区域材料,有效提高电极板的强度和循环性能。该电极的制备方法简单,环境友好,易于大规模生产。所得的电极可用于盐湖提锂。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
45.图1为实施例1和对比例1的电极循环性能图;
46.图2为在提锂过程中,实施例1和对比例4阳极锂浓度随时间的变化。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
48.下面对本技术提供的电极及其制备方法与应用进行具体说明。
49.本技术提出一种电极,包括导电基体以及设置于导电基体的表面的涂覆层。
50.其中,导电基体为导电材质,如可以为钛、铜、铝、镍或铁等。
51.上述导电基体具有通孔,例如可以呈网状结构。
52.在一些可选的实施方式中,导电基体可以为钛网。
53.导电基体的面积可以为(8-12)cm
×
(8-12)cm,优选为10cm
×
10cm。
54.导电基体的厚度可以为0.4-0.6mm,如0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm或0.6mm等,也可以为0.4-0.6mm范围内的其它任意值。
55.需说明的是,若导电基体的厚度小于0.4mm,会影响电极的导电性且电极强度不够;若导电基体的厚度大于0.6mm,使得溶剂难以进入,影响溶液在电极内部的传质效果,且增加成本。
56.本技术中,涂覆层具有多孔结构。该多孔结构由氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂分解后形成。
57.作为参考地,多孔结构的单孔孔径可以为50-100目。
58.较佳地,涂覆层的密度为3-5kg/m2,如3kg/m2、3.5kg/m2、4kg/m2、4.5kg/m2或5kg/m2等,也可以为3-5kg/m2范围内的其它任意值。
59.需说明的是,若涂覆层的密度小于3kg/m2,容易降低锂离子的吸附容量;若涂覆层的密度大于5kg/m2,会增加卤水在电极中的传输路径,降低溶液在电极的内部的传质效率。
60.承上,通过以氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂分解后形成多孔结构,可制备得到孔径大小均一的电极涂覆层。其原因包括:氨基封端的聚二甲基硅氧烷可以阻止造孔剂的相互接触,从而避免了造孔剂分解后产生大小不同的孔;同时,氨基封端的聚二甲基硅氧烷可以束缚造孔剂分解时各向力不均匀而形成形状不一的孔。此外,氨基封端的聚二甲基硅氧烷可充当桥联的作用连接不同区域材料,有效提高电极板的强度和循环性能。
61.需说明的是,电极板的强度的高低会影响电极板的循环性能,若电极板的循环性能较高说明其强度也较高;其原因在于:在循环吸附-脱附锂离子的过程中,卤水会冲刷电极,若电极板强度不够或者缺陷较多,电极就很容易被卤水冲刷坏或者电极上的涂覆层容易在卤水的作用下掉落,导致循环性能下降。
62.相应地,本技术提供了上述电极的制备方法,例如可包括以下步骤:于导电基体的表面设置涂覆层。
63.具体的,将涂覆层的制备浆料涂覆于导电基体的表面,干燥。
64.上述制备浆料由导电化合物、含锂的快离子导体改性的电极活性材料、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂以及混合悬浮液混合而得。
65.其中,混合悬浮液包括亲水性纳米材料、粘结剂和溶剂。
66.作为参考地,上述含锂的快离子导体可包括钛酸锂、钒酸锂、硼酸锂和锆酸锂中的至少一种。含锂的快离子导体主要用于提高磷酸锰铁锂的锂离子选择性和导电性。
67.较佳地,导电化合物的用量可以为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的8-12wt%,如8wt%、8.5wt%、9wt%、9.5wt%、10wt%、10.5wt%、11wt%、11.5wt%或12wt%等,也可以为8-12wt%范围内的其它任意值。
68.若导电化合物的用量过低,起不到提高导电性的作用;若导电化合物的用量过高,会降低电极活性材料的克容量和降低对锂离子的吸附容量。
69.上述导电化合物示例性但非限定性地可包括氧化石墨烯、碳纳米管和聚苯胺中的至少一种。
70.作为参考地,氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂的用量可以为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的12-18wt%,如12wt%、12.5wt%、13wt%、13.5wt%、14wt%、14.5wt%、15wt%、15.5wt%、16wt%、16.5wt%、17wt%、17.5wt%或18wt%等,也可以为12-18wt%范围内的其它任意值。
71.若氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂的用量过低,无法对造孔剂进行良好的包覆和均匀分散;若氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂的用量过高,会降低电极活性材料的克容量和降低对锂离子的吸附容量。
72.上述造孔剂示例性但非限定性地可包括碳酸氢铵和碳酸铵中的至少一种,此外还可以为可在低温(<100℃)下分解并产生气体的物质。造孔剂的粒度可以为50-100目,优选70目。
73.作为参考地,亲水性纳米材料(优选为颗粒状,粒径为30-50nm)包括二氧化钛和二氧化硅中的至少一种,其作用主要是提高pvdf的亲水能力。
74.作为参考地,亲水性纳米材料的用量可以为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的2-4wt%,如2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%或4wt%等,也可以为2-4wt%范围内的其它任意值。
75.粘结剂的用量可以为含锂的快离子导体改性的电极活性材料的10-15wt%,如10wt%、10.5wt%、11wt%、11.5wt%、12wt%、12.5wt%、13wt%、13.5wt%、14wt%、14.5wt%或15wt%等,也可以为10-15wt%范围内的其它任意值。
76.示例性地,粘结剂可以为聚偏二氟乙烯(pvdf)。
77.溶剂的用量可以含锂的快离子导体改性的电极活性材料的180-220wt%,如180wt%、185wt%、190wt%、195wt%、200wt%、205wt%、210wt%、215wt%或220wt%等,也可以为180-220wt%范围内的其它任意值。
78.示例性地,溶剂为n-甲基吡咯烷酮,其主要用于分散pvdf和二氧化钛颗粒。
79.本技术中,干燥可以于90-110℃(如90℃、95℃、100℃、105℃或110℃等)的条件下进行4-6h(如4h、4.5h、5h、5.5h或6h等)。
80.若干燥温度低于90℃,尤其是低于70℃,不能使造孔剂分解成气体;若干燥温度高于110℃,容易造成能源浪费。
81.本技术通过在上述温度范围下进行干燥,能够使得造孔剂完全分解成气体(如碳酸氢铵可分解为氨气),从而在造孔剂所在处形成孔结构。
82.较佳地,在制备时,以2-5℃/min(如2℃/min、2.5℃/min、3℃/min、3.5℃/min、4℃/min、4.5℃/min或5℃/min等)的升温速率升温至干燥温度。
83.需说明的是,本技术将升温速率设置为2-5℃/min,可有效控制造孔剂的分解速度。若升温速率高于5℃/min,容易导致造孔剂分解速度过快,产品不易生成纳米级的球形形貌。
84.在一些具体的实施方式中,上述氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的造孔剂的制备包括:将溶解于溶剂的氨基封端的聚二甲基硅氧烷与造孔剂混合。
85.其中,溶剂可以为无水乙醇。
86.氨基封端的聚二甲基硅氧烷与溶剂的质量比可以为1:95-105,优选为1:100。
87.氨基封端的聚二甲基硅氧烷在造孔剂上的包覆量可以为1-2wt%,如1wt%、1.2wt%、1.5wt%、1.8wt%或2wt%等,也可以为1-2wt%范围内的其它任意值。
88.若包覆量小于1wt%,不能起到良好的包覆和分散造孔剂的作用;若包覆量高于2wt%,容易降低电极材料的活性。
89.在一些具体的实施方式中,上述含锂的快离子导体改性的电极活性材料的制备包括:
90.将电极活性材料与含锂的快离子导体进行球磨,随后煅烧。
91.其中,球磨可以于180-220rpm(如180rpm、190rpm、200rpm、210rpm或220rpm等)的条件下进行6-10h(如6h、7h、8h、9h或10h等)。
92.球磨过程所用的分散剂与电极活性材料和含锂的快离子导体的总量的质量比为8-10:1,如8:1、8.5:1、9:1、9.5:1或10:1等,也可以为8-10:1范围内的其它任意值。
93.上述分散剂可以为无水乙醇,分散剂主要用于将钛酸锂和磷酸铁锂分散均匀。
94.含锂的快离子导体的用量可以为电极活性材料的2-4wt%,如2wt%、2.2wt%、2.5wt%、2.8wt%、3wt%、3.2wt%、3.5wt%、3.8wt%或4wt%等,也可以为2-4wt%范围内的其它任意值。
95.需说明的是,含锂的快离子导体的加入量过少,会导致电极活性材料锂离子选择性和导电性能提升较少;加入量过多,会导致电极活性材料的比重下降,从而影响材料对锂的吸附量。
96.示例性地,电极活性材料可以为磷酸铁锂。
97.作为参考地,煅烧可以于400-500℃(如400℃、420℃、450℃、480℃或500℃等)的条件下进行6-7h(如6h、6.5h或7h等)。
98.上述煅烧过程可在保护气氛下进行,保护气氛可由氮气或惰性气体提供。
99.承上,本技术提供的电极的制备方法简单,环境友好,易于大规模生产。
100.此外,本技术还提供了上述电极的应用,例如可用于盐湖提锂。
101.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
102.实施例1
103.本实施例提供了一种盐湖提锂用电极,其经以下方法制备得到:
104.步骤(1):将磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂在无水乙醇中充分球磨8h,随后在氮
气气氛下400℃煅烧7h,得到钛酸锂改性的电极活性材料。其中,球磨转速为200rpm,无水乙醇与磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂的总量的质量比为8:1;钛酸锂的用量为磷酸铁锂电极活性材料质量分数的2%。
105.步骤(2):将1g氨基封端的聚二甲基硅氧烷置于100g无水乙醇中,磁力搅拌30min;随后加入1g粒度为70目的造孔剂碳酸氢铵,室温下磁力搅拌1h;最后过滤,自然状态下风干,得到氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵;氨基封端的聚二甲基硅氧烷的包覆量为1.5wt%。
106.步骤(3):将亲水性无机纳米颗粒二氧化钛(粒径为40nm)和pvdf混合加入到n-甲基吡咯烷酮中,真空机械搅拌6h后,得到混合悬浮液;其中,亲水性无机纳米颗粒二氧化钛、pvdf、n-甲基吡咯烷酮的加入量分别为钛酸锂电极粉体重量的3%、12%和200%。
107.步骤(4):将导电氧化石墨烯、钛酸锂改性的电极活性材料、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵加入到上述混合悬浮液中,真空搅拌5h后,得到混合浆料。其中,导电石墨烯、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵的加入量分别为钛酸锂改性电极活性材料的10wt%和15wt%。
108.步骤(5):将上述混合浆料均匀涂覆在厚度为0.5mm、面积为10cm
×
10cm的钛网上,控制烘干后的涂覆层的密度为3kg/m2,最后在100℃下烘5h得到盐湖提锂用电极。其中,升温速率为2℃/min,碳酸氢铵在70℃下完全分解产生氨气,因此得到了多孔的电极涂覆层。
109.上述涂覆层的单孔孔径约为210μm。
110.实施例2
111.本实施例提供了一种盐湖提锂用电极,其经以下方法制备得到:
112.步骤(1):将磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂在无水乙醇中充分球磨6h,随后在氩气气氛下450℃煅烧6.5h,得到钛酸锂改性的电极活性材料。其中,球磨转速为180rpm,无水乙醇与磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂的总量的质量比为9:1;钛酸锂的用量为磷酸铁锂电极活性材料质量分数的3%。
113.步骤(2):将1g氨基封端的聚二甲基硅氧烷置于95g无水乙醇中,磁力搅拌30min;随后加入适量粒度为50目的造孔剂碳酸氢铵,室温下磁力搅拌1h;最后过滤,自然状态下风干,得到氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵;氨基封端的聚二甲基硅氧烷的包覆量为1wt%。
114.步骤(3):将亲水性无机纳米颗粒二氧化钛(粒径为40nm)和pvdf混合加入到n-甲基吡咯烷酮中,真空机械搅拌6h后,得到混合悬浮液;其中,亲水性无机纳米颗粒二氧化钛、pvdf、n-甲基吡咯烷酮的加入量分别为钛酸锂电极粉体重量的2%、10%和180%。
115.步骤(4):将导电氧化石墨烯、钛酸锂改性的电极活性材料、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵加入到上述混合悬浮液中,真空搅拌5h后,得到混合浆料。其中,导电石墨烯、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵的加入量分别为钛酸锂改性电极活性材料的8wt%和12wt%。
116.步骤(5):将上述混合浆料均匀涂覆在厚度为0.4mm、面积为8cm
×
8cm的钛网上,控制烘干后的涂覆层的密度为4kg/m2,最后在90℃下烘6h得到盐湖提锂用电极。其中,升温速率为3.5℃/min,得到多孔的电极涂覆层。
117.上述涂覆层的单孔孔径约为260μm。
118.实施例3
119.本实施例提供了一种盐湖提锂用电极,其经以下方法制备得到:
120.步骤(1):将磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂在无水乙醇中充分球磨10h,随后在氮气气氛下500℃煅烧6h,得到钛酸锂改性的电极活性材料。其中,球磨转速为220rpm,无水乙醇与磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂的总量的质量比为10:1;钛酸锂的用量为磷酸铁锂电极活性材料质量分数的4%。
121.步骤(2):将1g氨基封端的聚二甲基硅氧烷置于105g无水乙醇中,磁力搅拌30min;随后加入适量粒度为100目的造孔剂碳酸氢铵,室温下磁力搅拌1h;最后过滤,自然状态下风干,得到氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵;氨基封端的聚二甲基硅氧烷的包覆量为2wt%。
122.步骤(3):将亲水性无机纳米颗粒二氧化钛(粒径为30nm)和pvdf混合加入到n-甲基吡咯烷酮中,真空机械搅拌6h后,得到混合悬浮液;其中,亲水性无机纳米颗粒二氧化钛、pvdf、n-甲基吡咯烷酮的加入量分别为钛酸锂电极粉体重量的4%、15%和220%。
123.步骤(4):将导电氧化石墨烯、钛酸锂改性的电极活性材料、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵加入到上述混合悬浮液中,真空搅拌5h后,得到混合浆料。其中,导电石墨烯、氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵的加入量分别为钛酸锂改性电极活性材料的12wt%和18wt%。
124.步骤(5):将上述混合浆料均匀涂覆在厚度为0.6mm、面积为12cm
×
12cm的钛网上,控制烘干后的涂覆层的密度为5kg/m2,最后在110℃下烘4h得到盐湖提锂用电极。其中,升温速率为5℃/min,得到多孔的电极涂覆层。
125.上述涂覆层的单孔孔径约为150μm。
126.实施例4
127.本实施例与实施例1的区别在于:以碳酸铵代替碳酸氢铵。
128.实施例5
129.本实施例与实施例1的区别在于:以碳纳米管代替氧化石墨烯。
130.实施例6
131.本实施例与实施例1的区别在于:以聚苯胺代替氧化石墨烯。
132.对比例1
133.本对比例与实施例1的区别在于:造孔剂不经氨基封端的聚二甲基硅氧烷改性。
134.具体如下:
135.步骤(1):将磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂在无水乙醇中充分球磨8h,随后在氮气气氛下400℃煅烧7h,得到钛酸锂改性的电极活性材料。其中,球磨转速为200rpm,无水乙醇与磷酸铁锂电极活性材料与钛酸锂的总量的质量比为8:1;钛酸锂的用量为磷酸铁锂电极活性材料质量分数的2%。
136.步骤(2):将亲水性无机纳米颗粒二氧化钛(粒径为40nm)和pvdf混合加入到n-甲基吡咯烷酮中,真空机械搅拌6h后,得到混合悬浮液;其中,亲水性无机纳米颗粒二氧化钛、pvdf、n-甲基吡咯烷酮的加入量分别为钛酸锂电极粉体重量的3%、12%和200%。
137.步骤(3):将导电氧化石墨烯、钛酸锂改性的电极活性材料、70目造孔剂碳酸氢铵加入上述混合悬浮液中,真空搅拌5h后,得到混合浆料。其中,导电石墨烯、碳酸氢铵的加入
量分别为钛酸锂改性电极活性材料的10wt%和15wt%。
138.步骤(4):将上述混合浆料均匀涂覆在厚度为0.5mm、面积为10cm
×
10cm的钛网上,控制烘干后的涂覆层的密度为3kg/m2,最后在100℃下烘5h得到盐湖提锂用电极。其中,升温速率为2℃/min。
139.上述涂覆层的单孔孔径约为200-600μm。
140.对比例2
141.本对比例与实施例1的区别在于:氨基封端的聚二甲基硅氧烷在造孔剂上的包覆量为0.5wt%。
142.对比例3
143.本对比例与实施例1的区别在于:氨基封端的聚二甲基硅氧烷在造孔剂上的包覆量为5wt%。
144.对比例4
145.本对比例与实施例1的区别在于:不添加造孔剂碳酸氢铵。
146.试验例
147.以上述实施例1-6以及对比例1-4所制备得到的电极为例分别进行以下试验。
148.欠锂磷酸铁锂电极的制备:以制备得到的电极为阳极,以泡沫镍为阴极,置于10g/l的氯化钠溶液中,在钛电极和泡沫镍两端施加1.0v电压至电流密度低于0.5a/m2,即可制成欠锂态li
1-x
fepo4电极。
149.提锂实验:采用阴离子膜将电解装置分隔为阴极室和阳极室,将制备好的磷酸铁锂电极和欠锂态磷酸铁锂电极分别置于阳极室和阴极室。向阳极加入2l的5g/l氯化钠溶液作为电解液;将6.5l卤水注入阴极室。在25℃下向阴阳极施加0.3v电压,在25℃下电解8h后,测其吸附量。随后将锂洗脱掉再次进行提锂,循环使用100次后测试其平衡吸附容量和容量保持率,结果如表1所示。
150.表1电极的吸附能力和循环性能
151.152.由表1可以看出:实施例1的首次吸附容量和对比例1相当,说明氨基封端的聚二甲基硅氧烷并没有影响电极对锂的吸附能力。经过再生循环100次以后,实施例1的吸附容量只下降了3.26mg/l,吸附容量保持率为94.64%;而对比例1再生循环100次以后,吸附容量为52.14mg/l,容量保持率仅为85.77%,比实施例1低了8.87%。由此可见,氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆的碳酸氢铵充当了桥联的作用连接不同区域材料,提高了电极板的循环性能,图1吸附容量变化图也说明了这一点。
153.由表1和图2可以看出,对比实施例1和对比例4,造孔剂的添加提高了电极的提锂性能。
154.实施例1的首次吸附容量和对比例2相当,但容量保持率高于对比例2;而实施例1的首次吸附容量高于对比例3,但容量保持与对比例3相当,这说明了氨基封端的聚二甲基硅氧烷包覆量不能太少,否则不能有效提高电极的循环性能,包覆量太多则会影响电极对锂离子的吸附容量。
155.对比实施例1-3,可以发现造孔剂目数过多(即粒径过大)会降低电极材料的循环性能;造孔剂目数过小,则不利于溶液在电极内部的传质,导致电极对锂离子的吸附容量下降。
156.通过对比实施例1-6以及对比例1-3可以看出:本技术实施例提供的电极均能较对比例提供的电极具有更好的平衡吸附容量和容量保持率,且其中实施例1的效果最佳。
157.综上所述,本技术提供的电极具有孔径大小均一的多孔结构涂覆层,将其用于提锂,具有较高的吸附容量和容量保持率。
158.以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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