权利要求
1.一种用于盐湖提
锂的三维互穿网络结构
磷酸铁锂活性材料，其特征在于，包括三维材料和负载于所述三维材料的磷酸铁锂，所述三维材料选自
石墨烯、
碳纳米管和中空
碳纤维中的至少一种，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为50wt%-55wt%。
2.一种权利要求1所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，其特征在于，包括：
备液：准备液体a和液体b，其中，液体a包括硫酸亚铁和还原剂，液体b包括氢氧化锂、磷酸、分散剂和三维材料;
前驱体制备：在保护气氛下，将液体b注入液体a后依次进行一次固液分离、水热反应、二次固液分离、洗涤和干燥，得到所述前驱体;
煅烧：在保护气氛下，对所述前驱体进行煅烧，得到所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料。
3.根据权利要求2所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，其特征在于，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为(2-4):(0.9-1.1):1;
和/或，所述液体b注入液体a的速率为15mL/min-25mL/min。
4.根据权利要求2所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，其特征在于，所述液体b中磷酸的浓度为10wt%-20wt%;
和/或，所述分散剂的浓度为1wt%-3wt%;
和/或，所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、硫酸月桂酯和二异丙基萘磺酸钠中的至少一种;
和/或，所述液体a中硫酸亚铁的浓度为5wt%-10wt%;
和/或，所述还原剂的浓度为15wt%-25wt%;
和/或，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和抗坏血酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应温度为150℃-250℃，时间为5h-15h;
和/或，所述水热反应的反应液中固含量为15wt%-25wt%;
和/或，洗涤包括依次进行的水洗和醇洗，所述水洗的洗剂为水，所述醇洗的洗剂为无水乙醇;
和/或，所述干燥的温度为50℃-70℃。
6.根据权利要求2所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，其特征在于，煅烧温度为500℃-900℃，煅烧时间为4h-8h;
和/或，煅烧步骤的升温速率为1℃/min-10℃/min。
7.一种用于盐湖提锂的电极活性材料层，其特征在于，包括权利要求1所述的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料。
8.根据权利要求7所述的用于盐湖提锂的电极活性材料层，其特征在于，还包括粘结剂5wt%-10wt%、导电剂4wt%-8wt%、亲水剂4wt%-8wt%、增强剂1wt%-3wt%和造孔剂0wt%-20wt%;
和/或，所述电极活性材料层中，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数为70wt%-80wt%。
9.一种用于盐湖提锂的电极，其特征在于，包括钛网和设置在钛网至少一侧的权利要求7或8所述的用于盐湖提锂的电极活性材料层。
10.一种权利要求9所述的用于盐湖提锂的电极的制备方法，其特征在于，包括：将包括三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的电极浆料涂覆在钛网上后进行烘干得到。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及
盐湖提锂技术领域，具体而言，涉及用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料、制备方法及应用。
背景技术
[0002]随着新能源电动汽车及
储能设备的产业化进程加速，全球锂资源需求呈现指数级增长态势，锂资源的高效开发利用已成为国际学术界与产业界共同关注的核心议题。目前全球约80%的锂资源赋存于盐湖卤水中，相较于其他提取方式，卤水提锂工艺在可持续性、经济性和环境友好性方面具有显著优势。然而，传统卤水提锂技术(包括沉淀法、吸附-膜分离法和溶剂萃取法)普遍存在提取周期长、锂回收率偏低及环境风险等技术瓶颈，严重制约了锂资源的高效开发利用。相比之下，
电化学脱嵌法因其优异的选择性、低能耗和绿色环保特性而成为最具发展前景的提锂技术。
[0003]电化学脱嵌提锂效率主要受以下关键因素制约：首先，盐湖卤水固有的高离子浓度(富含Na+、K+等竞争性阳离子)及高粘滞特性，易导致电极材料循环稳定性衰减、锂离子传质受阻等系列问题;其次，电极涂覆厚度增加会引发局部锂离子浓度梯度积聚，造成离子/电子传输阻抗增大，最终因浓差极化和电化学极化效应导致提锂效率下降;再者，极板热干燥过程中因温度场分布不均产生的内应力，可能引发电极结构开裂和活性物质与集流体剥离等问题，进而显著影响锂吸附效能。
[0004]针对上述问题，当前研究亟需解决的关键科学问题在于：如何有效抑制由高离子浓度/高粘度卤水体系与厚涂覆电极引发的极化效应共同导致的提锂效率降低的问题。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料、制备方法及应用，有利于提高提锂效率。
[0006]本发明是这样实现的：
[0007]第一方面，本发明提供一种用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料，包括三维材料和负载于所述三维材料的磷酸铁锂，所述三维材料选自石墨烯、碳纳米管和中空碳纤维中的至少一种，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为50wt%-55wt%。
[0008]第二方面，本发明提供一种前述实施方式所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，包括：
[0009]备液：准备液体a和液体b，其中，液体a包括硫酸亚铁和还原剂，液体b包括氢氧化锂、磷酸、分散剂和三维材料;
[0010]前驱体制备：在保护气氛下，将液体b注入液体a后依次进行一次固液分离、水热反应、二次固液分离、洗涤和干燥，得到所述前驱体;
[0011]煅烧：在保护气氛下，对所述前驱体进行煅烧，得到所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料。
[0012]可选实施方式中，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为(2-4):(0.9-1.1):1;
[0013]和/或，所述液体b注入液体a的速率为15mL/min-25mL/min。
[0014]可选实施方式中，所述液体b中磷酸的浓度为10wt%-20wt%;
[0015]和/或，所述分散剂的浓度为1wt%-3wt%;
[0016]和/或，所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、硫酸月桂酯和二异丙基萘磺酸钠中的至少一种;
[0017]和/或，所述液体a中硫酸亚铁的浓度为5wt%-10wt%;
[0018]和/或，所述还原剂的浓度为15wt%-25wt%;
[0019]和/或，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和抗坏血酸钠中的至少一种。
[0020]可选实施方式中，所述水热反应温度为150℃-250℃，时间为5h-15h;
[0021]和/或，所述水热反应的反应液中固含量为15wt%-25wt%;
[0022]和/或，洗涤包括依次进行的水洗和醇洗，所述水洗的洗剂为水，所述醇洗的洗剂为无水乙醇;
[0023]和/或，所述干燥的温度为50℃-70℃。
[0024]可选实施方式中，煅烧温度为500℃-900℃，煅烧时间为4h-8h;
[0025]和/或，煅烧步骤的升温速率为1℃/min-10℃/min。
[0026]第三方面，本发明提供一种用于盐湖提锂的电极活性材料层，包括前述实施方式所述的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料。
[0027]在可选的实施方式中，还包括粘结剂5wt%-10wt%、导电剂4wt%-8wt%、亲水剂4wt%-8wt%、增强剂1wt%-3wt%和造孔剂0wt%-20wt%;
[0028]和/或，所述电极活性材料层中，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数为70wt%-80wt%。
[0029]第四方面，本发明提供一种用于盐湖提锂的电极，包括钛网和设置在钛网至少一侧的前述实施方式所述的用于盐湖提锂的电极活性材料层。
[0030]第五方面，本发明提供一种前述实施方式所述的用于盐湖提锂的电极的制备方法，包括：将包括三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的电极浆料涂覆在钛网上后进行烘干得到。
[0031]本发明具有以下有益效果：
[0032]本申请用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料在宏观尺度上具有三维互穿网络结构，其具备三维材料的大比表面积和超高导电性，负载于三维材料上的磷酸铁锂成功减轻了其无序堆积应力，从而确保材料结构的稳定性。由三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料构建的三维导电网络电极具有的“微裂纹-微孔隙”复合结构，极大提高卤水中Li+在极板内部的扩散速率，降低充放电极化程度，增强电脱嵌提锂极板循环稳定性、锂吸附容量和提锂效率。因此，本申请中用于盐湖提锂的电极可以绿色经济的实现从盐水中回收锂资源。
附图说明
[0033]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。
[0034]图1为实施例1中制备得到的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的SEM图;
[0035]图2为实施例1中制备得到的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的XRD图;
[0036]图3为实施例2中制备得到的三维导电网络结构极板的剖视图;
[0037]图4为实施例1与对比例1的常温循环曲线(0.1C);
[0038]图5为实施例2与对比例2的充放电曲线(0.1C)。
具体实施方式
[0039]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。
[0040]本发明实施方式提供一种用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料，包括三维材料和负载于所述三维材料的磷酸铁锂，所述三维材料选自石墨烯、碳纳米管和中空碳纤维中的至少一种，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为50wt%-55wt%。
[0041]本申请用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料在宏观尺度上具有三维互穿网络结构，其具备三维材料的大比表面积(45.7m2/g以上)和超高导电性(5.1Ω·cm以下)，负载于三维材料上的磷酸铁锂成功减轻了其无序堆积应力，从而确保材料结构的稳定性。由三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料构建的三维导电网络电极具有的“微裂纹-微孔隙”复合结构，极大提高卤水中Li+在极板内部的扩散速率，降低充放电极化程度，增强电脱嵌提锂极板循环稳定性、锂吸附容量和提锂效率。因此，本申请中用于盐湖提锂的电极可以绿色经济的实现从盐水中回收锂资源。
[0042]具体地，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为50wt%-55wt%，例如，50wt%、51wt%、52wt%、53wt%、54wt%、55wt%。若三维材料的质量分数过多，则会导致磷酸铁锂占比过少，不利于锂吸附容量的提升，反之，若三维材料的质量分数过少，则不利于结构稳定性和提锂效率的提升。
[0043]本发明实施方式还提供一种前述实施方式所述的用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的制备方法，包括：
[0044]备液：准备液体a和液体b，其中，液体a包括硫酸亚铁和还原剂，液体b包括氢氧化锂、磷酸、分散剂和三维材料;
[0045]前驱体制备：在保护气氛下，将液体b注入液体a后依次进行一次固液分离、水热反应、二次固液分离、洗涤和干燥，得到所述前驱体;
[0046]煅烧：在保护气氛下，对所述前驱体进行煅烧，得到所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料。
[0047]本发明采用水热法，将磷酸铁锂原位合成并负载于三维材料表面，制备出一种在宏观尺度上具有三维互穿网络结构的活性材料。
[0048]可选实施方式中，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为(2-4):(0.9-1.1):1，例如2:0.9:1、2.2:0.92:1、2.4:0.94:1、2.6:0.96:1、2.8:0.98:1、3:1:1、3.2:1.02:1、3.4:1.04:1、3.6:1.06:1、3.8:1.08:1、4:1.1:1;其中氢氧化锂过量可以弥补后续烧结过程红的锂损失，有利于避免锂缺陷导致的容量衰减，同时氢氧化锂具有碱性，可以促进Fe2+与PO43-的均匀沉淀，避免因酸性过强导致Fe2+氧化或磷酸铁锂结晶不完全。
[0049]可选实施方式中，所述液体b注入液体a的速率为15mL/min-25mL/min，例如15mL/min、16mL/min、17mL/min、18mL/min、19mL/min、20mL/min、21mL/min、22mL/min、23mL/min、24mL/min、25mL/min。将液体b缓慢注入液体a中，可使Fe2+与PO43-、Li+均匀反应，生成纳米级、分散性好的LiFePO4前驱体，避免氢氧化铁快速沉淀，形成颗粒粗大、组成不均匀的前驱体。
[0050]可选实施方式中，所述液体b中磷酸的浓度为10wt%-20wt%，例如10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%、15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%;
[0051]和/或，所述分散剂的浓度为1wt%-3wt%，例如1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%;有利于三维材料在液体中分散;
[0052]和/或，所述分散剂选自十二烷基磺酸钠、硫酸月桂酯和二异丙基萘磺酸钠中的至少一种;
[0053]和/或，所述液体a中硫酸亚铁的浓度为5wt%-10wt%，例如5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%;
[0054]和/或，所述还原剂的浓度为15wt%-25wt%，例如15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%;
[0055]和/或，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和抗坏血酸钠中的至少一种。
[0056]液体a和液体b中各组分的浓度需要适宜，浓度过高会加快沉淀速度，可能会形成粗大、组成不均匀的前驱体，浓度过低，不利于生产效率的提升。
[0057]所述液体b注入液体a后即有沉淀生成，当液体b注入完成后，可对反应液进行固液分离，并将分离出的固体与水混合，得到固液混合物，将所述固液混合物置于水热釜中进行水热反应。
[0058]可选实施方式中，所述水热反应温度为150℃-250℃，例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃，时间为5h-15h，例如5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h;适当提高水热反应温度可以使得晶体生长速率适中，有利于晶体充分成核与生长，形成粒径均匀的纳米级颗粒;温度过高则可能会导致形成粗大、组成不均匀的前驱体并可能造成磷酸铁锂晶格畸变，温度过低，则不利于生产效率的提升。
[0059]可选实施方式中，所述水热反应的反应液中固含量为15wt%-25wt%，例如15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%;可以使得晶体生长速率适中;固含量过高则可能会导致形成粗大、组成不均匀，且杂质离子夹杂较多，固含量过低，则不利于生产效率的提升。
[0060]可选实施方式中，洗涤包括依次进行的水洗和醇洗，所述水洗的洗剂为水，所述醇洗的洗剂为无水乙醇;水洗主要去除磷酸铁锂前驱体中的杂质离子，醇洗可去除其中的有机物。
[0061]可选实施方式中，所述干燥的温度为50℃-70℃，例如50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃。
[0062]可选实施方式中，煅烧温度为500℃-900℃，例如500℃、540℃、580℃、620℃、660℃、700℃、740℃、780℃、820℃、860℃、900℃，煅烧时间为4h-8h，例如4h、4.4h、4.8h、5.2h、5.6h、6h、6.4h、6.8h、7.2h、7.6h、8h;
[0063]和/或，煅烧步骤的升温速率为1℃/min-10℃/min，例如1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min。
[0064]在上述条件下煅烧不会影响三维材料结构，同时有利于得到细小、均匀的磷酸铁锂晶体。
[0065]本发明实施方式还提供一种用于盐湖提锂的电极活性材料层，包括前述实施方式所述的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料。
[0066]在可选的实施方式中，还包括粘结剂5wt%-10wt%、导电剂4wt%-8wt%、亲水剂4wt%-8wt%、增强剂1wt%-3wt%和造孔剂0wt%-20wt%;
[0067]电极活性材料层中粘结剂的质量分数为5wt%-10wt%，例如5wt%、5.5wt%、6wt%、6.5wt%、7wt%、7.5wt%、8wt%、8.5wt%、9wt%、9.5wt%、10wt%，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚丙烯腈(PAN)中的至少一种;
[0068]电极活性材料层中导电剂的质量分数为4wt%-8wt%，例如4wt%、4.4wt%、4.8wt%、5.2wt%、5.6wt%、6wt%、6.4wt%、6.8wt%、7.2wt%、7.6wt%、8wt%;所述导电剂选自导电碳(SP)、科琴黑、乙炔黑中的至少一种;
[0069]电极活性材料层中亲水剂的质量分数为4wt%-8wt%，例如4wt%、4.4wt%、4.8wt%、5.2wt%、5.6wt%、6wt%、6.4wt%、6.8wt%、7.2wt%、7.6wt%、8wt%;所述亲水剂选自聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)中的至少一种;
[0070]电极活性材料层中增强剂的质量分数为1wt%-3wt%，例如1wt%、1.2wt%、1.4wt%、1.6wt%、1.8wt%、2wt%、2.2wt%、2.4wt%、2.6wt%、2.8wt%、3wt%;所述增强剂选自碳纤维和石墨纤维中的至少一种;
[0071]电极活性材料层中造孔剂的质量分数为0wt%-20wt%，例如0wt%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%、12wt%、14wt%、16wt%、18wt%、20wt%;所述造孔剂选自碳酸铵((NH4)2CO3)、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氯化钠(NaCl)和碳酸氢钠(NaHCO3)中的至少一种。
[0072]在可选的实施方式中，所述电极活性材料层中，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数为70wt%-80wt%，例如70wt%、71wt%、72wt%、73wt%、74wt%、75wt%、76wt%、77wt%、78wt%、79wt%、80wt%。
[0073]所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数过高，虽锂吸附容量提升，但粘结剂/导电剂含量不足，会导致颗粒间接触不良，不利于锂离子移动速率的增加;反之，所述三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数过低，则导电剂等添加剂过多，活性物质负载量下降，锂吸附容量降低。
[0074]本发明实施方式还提供一种用于盐湖提锂的电极，包括钛网和设置在钛网至少一侧的前述实施方式所述的用于盐湖提锂的电极活性材料层。
[0075]本发明实施方式还提供一种前述实施方式所述的用于盐湖提锂的电极的制备方法，包括：将包括三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的电极浆料涂覆在钛网上后进行烘干得到,涂覆的方式选自刮涂、浸涂和挤压涂覆中的一种。
[0076]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。
[0077]实施例1
[0078]本实施例提供一种用于盐湖提锂的电极的制备方法，包括以下步骤：
[0079]配制包括硫酸亚铁和抗坏血酸钠的液体a以及包括氢氧化锂、磷酸、十二烷基硫酸钠和碳纳米管的液体b，其中，液体a中硫酸亚铁(FeSO4)浓度为8wt%，抗坏血酸钠(C6H7O6Na)浓度为20wt%;液体b中十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)浓度为2.5wt%，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为3:1:1;在N2保护下，将200mL液体b以20mL/min的速率缓慢注入400mL液体a中生成沉淀，对反应液进行一次固液分离，分离出沉淀物，向所述沉淀物中加入水得到固含量20wt%的固液混合物进行水热反应，接着进行二次固液分离，再依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到前驱体;水热反应温度为200℃，时间为10h，干燥的温度为60℃;
[0080]将所得前驱体在N2气氛中煅烧，得到三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料，SEM图如图1所示，XRD图如图2所示，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h，煅烧步骤的升温速率为5℃/min，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为52wt%。
[0081]将三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料80wt%，PVDF 5wt%，SP 8wt%，PEG4wt%和碳纤维3wt%均匀分散于NMP中，得到LFP电极浆料;通过刮涂方式将LFP浆料涂覆在钛网上，烘干后得到三维导电网络结构极板，剖视图如图3所示。
[0082]实施例2
[0083]本实施例提供一种用于盐湖提锂的电极的制备方法，包括以下步骤：
[0084]配制包括硫酸亚铁和抗坏血酸钠的液体a以及包括氢氧化锂、磷酸、十二烷基硫酸钠和碳纳米管的液体b，其中，液体a中硫酸亚铁(FeSO4)浓度为8wt%，抗坏血酸钠(C6H7O6Na)浓度为20wt%;液体b中十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)浓度为2.5wt%，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为3:1:1;在N2保护下，将200mL液体b以20mL/min的速率缓慢注入400mL液体a中生成沉淀，对反应液进行一次固液分离，分离出沉淀物，向所述沉淀物中加入水得到固含量20wt%的固液混合物进行水热反应，接着进行二次固液分离，再依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到前驱体;水热反应温度为200℃，时间为10h，干燥的温度为60℃;
[0085]将所得前驱体在N2气氛中煅烧，得到三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h，煅烧步骤的升温速率为5℃/min，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为52wt%。
[0086]将三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料71.2wt%，PVDF 4.4wt%，SP 7.1wt%，PEG 3.6wt%，碳纤维2.7wt%，氯化钠8.9wt%和碳酸氢铵2.2wt%均匀分散于NMP中，得到LFP电极浆料;通过刮涂方式将LFP浆料涂覆在钛网上，烘干后得到三维导电网络结构极板。
[0087]实施例3
[0088]本实施例提供一种用于盐湖提锂的电极的制备方法，包括以下步骤：
[0089]配制包括硫酸亚铁和抗坏血酸钠的液体a以及包括氢氧化锂、磷酸、十二烷基硫酸钠和碳纳米管的液体b，其中，液体a中硫酸亚铁(FeSO4)浓度为5wt%，抗坏血酸钠(C6H7O6Na)浓度为15wt%;液体b中十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)浓度为1wt%，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为3:1:1;在N2保护下，将200mL液体b以20mL/min的速率缓慢注入400mL液体a中生成沉淀，对反应液进行一次固液分离，分离出沉淀物，向所述沉淀物中加入水得到固含量20wt%的固液混合物进行水热反应，接着进行二次固液分离，再依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到前驱体;水热反应温度为150℃，时间为15h，干燥的温度为70℃;
[0090]将所得前驱体在N2气氛中煅烧，得到三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料，煅烧温度为900℃，煅烧时间为4h，煅烧步骤的升温速率为10℃/min，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为55wt%。
[0091]将三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料80wt%，PVDF 5wt%，SP 8wt%，PEG4wt%和碳纤维3wt%均匀分散于NMP中，得到LFP电极浆料;通过刮涂方式将LFP浆料涂覆在钛网上，烘干后得到三维导电网络结构极板。
[0092]实施例4
[0093]本实施例提供一种用于盐湖提锂的电极的制备方法，包括以下步骤：
[0094]配制包括硫酸亚铁和抗坏血酸钠的液体a以及包括氢氧化锂、磷酸、十二烷基硫酸钠和碳纳米管的液体b，其中，液体a中硫酸亚铁(FeSO4)浓度为10wt%，抗坏血酸钠(C6H7O6Na)浓度为25wt%;液体b中十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)浓度为3wt%，所述液体b中的氢氧化锂、磷酸与液体a中的硫酸亚铁的摩尔比为3:1:1;在N2保护下，将200mL液体b以20mL/min的速率缓慢注入400mL液体a中生成沉淀，对反应液进行一次固液分离，分离出沉淀物，向所述沉淀物中加入水得到固含量20wt%的固液混合物进行水热反应，接着进行二次固液分离，再依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到前驱体;水热反应温度为250℃，时间为5h，干燥的温度为50℃;
[0095]将所得前驱体在N2气氛中煅烧，得到三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料，煅烧温度为500℃，煅烧时间为8h，煅烧步骤的升温速率为1℃/min，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数为50wt%。
[0096]将三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料80wt%，PVDF 5wt%，SP 8wt%，PEG4wt%和碳纤维3wt%均匀分散于NMP中，得到LFP电极浆料;通过刮涂方式将LFP浆料涂覆在钛网上，烘干后得到三维导电网络结构极板。
[0097]实施例5
[0098]本实施例与实施例1的区别仅在于，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中碳纳米管替换为等质量的石墨烯。
[0099]实施例6
[0100]本实施例与实施例1的区别仅在于，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中碳纳米管替换为等质量的中空碳纤维。
[0101]对比例1
[0102]本对比例提供一种用于盐湖提锂的电极的制备方法，与实施例1的区别仅在于，液体b中未加入三维材料。
[0103]对比例2
[0104]与实施例2的区别仅在于，液体b中未加入三维材料。
[0105]对比例3
[0106]本实施例与实施例1的区别仅在于，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数过高为60wt%，其他各组分的质量比不变。
[0107]对比例4
[0108]本实施例与实施例1的区别仅在于，三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料中三维材料的质量分数过少为40wt%，他各组分的质量比不变。
[0109]对比例5
[0110]本实施例与实施例1的区别仅在于，三维导电网络结构极板中三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数过少为65wt%，其他各组分的质量比不变。
[0111]对比例6
[0112]本实施例与实施例1的区别仅在于，三维导电网络结构极板中三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料的质量分数过高为85wt%，其他各组分的质量比不变。
[0113]将上述各实施例和对比例中制备的提锂极板作为正极、负极采用经化学氧化法脱锂后的提锂极板和阴离子交换膜组装成电化学脱嵌装置，使用蓝电电池测试系统进行电化学脱嵌提锂和电化学性能测试，测试方法和条件如下：
[0114]提锂比容量：25℃下，提锂装置在0.1C下提锂10次(充放电循环5圈)后，计算10次充电+放电比容量的平均值。
[0115]循环性能：25℃下，提锂装置在0.1C下提锂600次(充放电循环300圈)后，第600次比容量与第1次比容量的比值。
[0116]提锂效率：25℃下，提锂装置初次在0.1C下提锂2次(充放电循环1圈)后，第2次比容量与第1次比容量的比值。
[0117]提锂量(Q)：电化学脱嵌装置充电一次，进行提锂，Q=[(C0V0-C1V1)*1000]/M0;式中C0为初始卤水中锂的浓度(g/L)，C1为提锂结束时卤水中锂的浓度(g/L);V0为初始卤水体积(L)，V1为提锂结束时卤水体积(L);M0为提锂电极中三维互穿网络结构磷酸铁锂(LiFePO4)活性材料的质量。
[0118]测试结果如表1所示，其中实施例1与对比例1的常温循环曲线(0.1C)如图4所示，实施例2与对比例2的充放电曲线(0.1C)如图5所示。
[0119]表1
[0120]
[0121]以上所述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。
说明书附图(5)
声明：
“用于盐湖提锂的三维互穿网络结构磷酸铁锂活性材料、制备方法及应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：广东邦普循环科技有限公司, 湖南邦普循环科技有限公司
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