[发明专利]一种金属锂的提取方法

权利要求书

1.一种金属锂的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，制备三电极：

将碳纳米管制备成气凝胶膜，作为提锂的收集电极；

将碳纳米管与锂离子电池正极材料均匀混合，制备复合气凝胶膜A，作为提锂的中转电极；

将含锂矿石或废旧锂离子电池正极材料气流粉碎至亚微米级细粉，与碳纳米管混合均匀，制备复合气凝胶膜B，作为供锂电极；

步骤二，按照供锂电极/隔膜/中转电极/隔膜/收集电极方式组成三电极平行电池，插入惰性气体保护的锂基电解液中，形成提锂电池系统；

步骤三，对收集电极(负极)/中转电极(正极)电池进行充电，使中转电极的锂离子电池正极材料中的锂离子迁移到收集电极上；

步骤四，对中转电极(负极)/供锂电极(正极)电池进行充电，使供锂电极中的锂离子迁移到中转电极上；

步骤五，依次重复步骤三、四，使供锂电极中的锂离子经中转电极持续迁移到收集电极上；

步骤六，将含锂的收集电极经过液氨浸泡清洗使锂溶于液氨中后，将所得含锂液氨溶液蒸发，即可得到金属锂和氨气。

2.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，在完成金属锂的提取后，供锂电极经机械搅拌、浮选，回收碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤一中，收集电极对应的气凝胶膜的制备方法为：将碳纳米管分散于溶剂中，加入粘结剂、稳定剂，持续搅拌使其充分混合均匀，即得碳纳米管浆料；将碳纳米管浆料涂布在基材表面，经传动机送入液氨冷冻脱水池，再进入低温烘干仓，干燥后剥离基材，即得；

中转电极对应的复合气凝胶膜A的制备方法为：将碳纳米管浆料、水性粘结剂和去离子水混合并搅拌打胶，将锂离子电池正极材料加入打好的胶中，搅拌使其充分混匀，制得混合浆料；将混合浆料涂布在基材表面，经传动机送入液氨冷冻脱水池，再进入低温烘干仓，干燥后剥离基材，即得；

供锂电极对应的复合气凝胶膜B的制备方法为：将碳纳米管浆料、水性粘结剂和去离子水混合并搅拌打胶，将含锂矿石或废旧锂离子电池正极材料粉碎至亚微米级细粉后加入打好的胶中，搅拌使其充分混匀，制得混合浆料；将混合浆料涂布在基材表面，经传动机送入液氨冷冻脱水池，再进入低温烘干仓，干燥后剥离基材，即得。

4.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤一中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少一种；

碳纳米管的纯度大于99％，直径为10～200nm，长度为5～20μm。

5.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤一中，制备中转电极所用的锂离子电池正极材料为磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂、三元材料、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤一中，制备供锂电极所用的含锂矿石为锂辉石、锂云母、磷锂铝石、透锂长石、铁锂云母中的至少一种；

制备供锂电极所用的废旧锂离子电池材料含有磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂、三元材料、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤二中，组装的三电极平行电池为平板或卷绕成圆筒。

8.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤二中，所述锂基电解液为六氟磷酸锂和/或高氯酸锂。

9.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤三、四中，对电池充电采用恒流恒压充电方法。

10.根据权利要求1所述的一种金属锂的提取方法，其特征在于，步骤五中，含锂的收集电极经液氨清洗后可循环使用；蒸发得到的氨气经压缩制成液氨亦可循环使用。