[发明专利]柔性提锂装置及提锂方法

说明书

本发明公开了一种柔性提锂装置，所述柔性提锂装置包括由柔性封装膜制成的具有密封腔体的壳体，所述密封腔体中填充有缓冲层；所述壳体上开设有窗口，所述窗口被一固定于壳体上的无机/聚合物复合锂离子筛膜完全覆盖；所述壳体的内表面上固定有一锂沉积电极，所述锂沉积电极上连接一极耳，所述极耳从所述密封腔体中伸出；所述壳体上相对于所述锂沉积电极的另一侧固定有阳极催化层。本发明还提供了所述柔性提锂装置的制备方法以及提锂方法。本发明的柔性提锂装置，解决了现有的利用固态电解质从含锂离子的液体中回收锂的方法中，提锂器件质脆、不可弯折等问题。

技术领域

本发明涉及锂离子回收技术领域，具体涉及一种柔性提锂装置及提锂方法。

背景技术

化石燃料的过度使用造成二氧化碳的过量排放，引发温室效应等环境问题，开发利用清洁能源成为各国的共识。然而，太阳能、风能等可再生清洁能源具有时间分布不连续、空间分布不均匀等问题，必须有配套的储能系统。锂电池具有放电电压高、循环性好、无记忆效应等优势，成为储能领域最具前景的储能体系。

如果风电、光电能全部使用磷酸铁锂电池进行储存，预计到2030年，中国每月由风能、太阳能产生的电量就需要2.38×10⁷t的锂。当前已探明全球矿石中的锂储量大约是2.8×10⁷t，卤水中有5.2×10⁷t，海水中则达到了2.3×10¹¹t。显然，仅依靠开采矿石无法满足人类对锂的资源需求，如果实现海(卤)水中的锂资源利用，将能够使人类获得源源不断的锂资源供应。

海水中储量巨大的锂资源吸引着各国政府与科研工作者的目光，人们探索了包括沉淀法、萃取法、吸附法、电化学法等一系列方法，但收效甚微。公告号为CN 109097791 B的中国专利提出了一种基于锂离子固态电解质的海水提锂方法和装置，该专利给出了一种新的思路，可以直接获得金属锂。但是该装置中所用的固态电解质硬度高，不易加工成复杂的形状。同时，由于固态电解质本身的脆性大，在外力冲击下容易产生裂纹。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种柔性提锂器件及其制备方法，以解决现有的利用固态电解质从含锂离子的液体中回收锂的方法中，提锂器件质脆、不可弯折等问题，并且提供了利用该柔型提锂器件实现液体中锂资源的回收的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种柔性提锂装置，所述柔性提锂装置包括由柔性封装膜制成的具有密封腔体的壳体，所述密封腔体中填充有缓冲层；所述壳体上开设有窗口，所述窗口被一固定与壳体上的无机/聚合物复合锂离子筛膜完全覆盖；所述壳体的内表面上固定有一锂沉积电极，所述锂沉积电极上连接一极耳，所述极耳从所述密封腔体中伸出；所述壳体上相对于所述锂沉积电极的另一侧固定有阳极催化层。

进一步地，所述无机/聚合物复合锂离子筛膜包括聚合物膜以及嵌入所述聚合物膜中的无机电解质颗粒，且至少部分无机电解质颗粒穿透所述聚合物膜。

本发明制备的无机/聚合物复合锂离子筛膜中，由于至少有部分无机电解质颗粒穿透聚合物膜，而聚合物本身不导锂离子，因此锂离子可以通过无机电解质颗粒穿过复合膜，而其他离子无法通过复合膜，因此该筛膜对于锂离子具有高选择性，同时还具有良好的柔性，可进行弯折。

本发明中，所述无机/聚合物复合锂离子筛膜通过如下的方法制备得到：

S1.将热塑性聚合物颗粒放置于两张耐高温膜之间，加热使所述热塑性聚合物颗粒软化，并将其辊压成聚合物膜；

S2.去除所述聚合物膜一侧的耐高温膜，加热使所述聚合物膜软化，再于其表面均匀地铺上无机电解质颗粒；

S3.施加压力使得所述无机电解质颗粒粘附于所述聚合物膜上，然后去掉未粘附的无机电解质颗粒；