基于密度泛函理论研究K对Li2CO3晶体影响规律

以盐湖卤水为原料提取并制备Li₂CO₃的过程中,共存离子对其结晶过程影响较大,尤其我国西藏盐湖卤水为原料制备碳酸锂的原料中,K/Li约为0.3左右,所以研究K⁺对Li₂CO₃晶体的影响具有重要意义。通过实验和计算模拟相结合研究不同K/Li条件下K⁺对Li₂CO₃晶体的影响程度,建立晶体中K⁺含量与比表面积关联式。实验结果表明,K⁺的存在对Li₂CO₃的高品质性影响较大,且随着钾离子含量增加,晶体比表面积增大易于吸附杂质离子,表面粗糙度增强,且K⁺存在对碳酸锂晶体的收率影响较大,而当K/Li控制在0.1以内时,K⁺对碳酸锂晶体的影响相对较小。通过第一性原理计算,计算并分析了K掺入碳酸锂晶体中的几何结构、缺陷形成能及态密度,结果表明K原子在碳酸锂晶体中更易替代晶体中的Li原子,K原子的掺入对碳酸锂晶体的晶格参数以及电子结构性质的影响较小。对西藏盐湖高效提锂和制备高附加值碳酸锂晶体提供了理论依据。     

内蒙古哈达贺休盐湖卤水水化学特征及成因

内蒙古哈达贺休盐湖是由黑河尾闾湖演化形成的现代干盐湖。地质勘探发现其地下蕴藏有第四系上更新统砂砾层孔隙卤水,目前对其水化学特征及成因没有系统的研究报道。本文作者采集了哈达贺休盐湖24件卤水样品,并分析其常量和微量离子含量、矿化度(TDS)和pH值。结果显示,盐湖卤水水化学类型为硫酸钠亚型,pH值在6.72～7.77之间,属弱碱性卤水;TDS在59.71～172.02 g/L之间,平均值100.45 g/L,属中低矿化度;卤水常量离子中K⁺含量为0.66～3.16 g/L,平均1.60 g/L(接近和超过了综合利用的标准),K/TDS比值也高于马海、黑北凹地等深层卤水,并落在察尔汗和罗布泊晶间卤水数量级范围内。表明研究区卤水具有成钾而低矿化度的特征;微量离子中B₂O₃和Li⁺含量分别为40.09～278.21 mg/L和1.14～5.17 mg/L。K-Li-B三角当量图显示,盐湖卤水具有富K、B特征,具有综合开采钾和硼的潜在经济价值;卤水离子钠氯系数(0.79～6.15)和溴氯系数(0.11～1.8...     

WO3/LiV3O8用于电控离子交换选择性提锂

首先通过水热合成制备了六方隧道结构的WO3,然后再通过两步法将LiV3O8与WO3进行复合,制备成WO3/LiV3O8复合材料。随后采用XRD、SEM、EDS等手段对该复合材料进行了结构表征,并考察了不同复合比例的WO3/LiV3O8电控离子交换(ESIX)性能。实验结果表明,LiV3O8与WO3成功复合,其中WO3 (10%)/LiV3O8 的电化学性能最佳。将WO3 (10%)/LiV3O8 涂覆到预处理好的碳纸上,制备成电活性功能膜,采用ESIX技术在30 mg/L的含Li+溶液中对Li+进行电化学吸附,在电位为-1.0 V(vs. SCE)时吸附容量最大,为14.2 mg·g-1。在三种离子浓度均为0.015 mol/L 的Li+、Mg2+、K+混合溶液中测试了该材料的选择性,Li+/Mg2+和Li+/K+的选择性系数分别为15.88和52.23,五次吸附-脱附循环后,Li+的吸附容量仍能保持初始容量的87.8%。WO3/LiV3O8对Li+吸附表现出较高的吸附选择性,且复合材料具有一定的可重复使用性。     

Mg2+掺杂对正极材料LiFePO4/C结构和电化学性能的影响

以乙酸镁为镁源,用LiOH.H2O、Fe(NO3)3.9H2O、NH4H2PO4为原料通过水溶液法制备了掺杂Mg2+的LiFePO4/C正极材料。用XRD、SEM、恒流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗谱(EIS)方法,研究了Mg2+掺杂对LiFePO4/C的结构、形貌及电化学性能的影响。研究结果表明,Mg2+掺杂没有改变LiFePO4橄榄石型的结构;在0.1 C(1C=170 mAh.g-1)的充放电倍率下,Mg2+掺杂使正极材料首次放电比容量从153 mAh.g-1提高到159 mAh.g-1,经20循环次后,容量无损失;电化学交流阻抗显示,掺杂后材料阻抗Rct从463.1Ω减小到322.8Ω。     

扎布耶盐湖太阳池中富锂混盐的矿物学与地球化学特征及意义

扎布耶盐湖是全球唯一自然结晶扎布耶石(Li₂CO₃)的盐湖,该盐湖正在开发利用中,2021年产富锂混盐7 790 t。实验所采取的样品是通过“盐梯度太阳池”技术结晶出来的10件富锂混盐,通过对采集的样品进行X射线衍射、扫描电镜、电感耦合等离子质谱法、离子色谱法和滴定法的测试,得到了矿物组成的成分和化学元素组成含量数据。扎布耶盐湖太阳池富锂混盐中的物相组成有扎布耶石、钾石盐、石盐、氯碳钠镁石、天然碱、钾芒硝、菱锰矿、石英这8种,其中菱锰矿是首次从富锂混盐中发现的矿物,扎布耶石的平均含量为62.89%,是富锂混盐中含量最高的矿物,Li⁺的平均含量为11.90%;K⁺的平均含量为2.42%;KCl的平均含量为4.63%(工业品位1%),具有巨大的利用价值。扎布耶盐湖二期工程预计年产20 000 t碳酸锂,其中利用膜法生产12 000 t,利用太阳池技术生产8 000 t;预计年产出12 700 t的富锂混盐,产出约600 t氯化钾,建议进行综合利用。     

Al3+掺杂锂皂石的合成及其性能研究

采用水热法合成锂皂石,以LiCl-MgCl2-Na2SiO3-H2O为主要反应体系,加入NaOH调节反应体系的pH值,通过加入Al2(SO4)3.18H2O而引入Al3+进行掺杂改性,合成了系列锂皂石。对所得产物进行XRD检测,探测了产物的结晶化度和结构组成。通过分光光度计和流变仪测定了产物的透光性及粘度性能,结果发现反应体系pH值的变化可引起锂皂石产品水分散体系的透明度;控制一定的Al3+加入量,可得到具有较高粘度的锂皂石产品。     

分子筛/石墨烯复合电极材料电化学性能的对比研究

利用溶液共混法制备得到分子筛/石墨烯(RGO)复合电极材料。比较了分子筛(4A、13X、SBA-15)种类、煅烧温度以及分子筛与氧化石墨烯(GO)质量比等因素,对分子筛/RGO复合电极材料电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、孔径分析、扫描电镜(SEM)和电化学测试等分析方法考察了3种复合电极材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,RGO可以将4A很好地包覆,且4A均匀镶嵌在RGO层间并阻止RGO团聚,形成了三维空间导电网络结构,13X、SBA-15并不能完全被RGO包裹,RGO层间团聚现象仍较严重,不能形成三维导电网络结构。当分子筛与RGO质量比为6∶1,煅烧温度为320°C时,在4 A/g电流密度下,4A/RGO复合电极材料的比电容为450 F/g,而相应的13X/RGO、SBA-15/RGO复合电极材料的比电容分别为195、43 F/g。4A/RGO复合电极材料优异的超级电容性能可归于4A与RGO之间较强的协同效应。     

异氰酸酯抑制 LiTFSI电解液铝集流体腐蚀研究

商用锂电池普遍采用六氟磷酸锂(LiPF₆)电解液,但其热稳定性差、易水解。相比之下,双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)热稳定性好、不易水解,有望替代LiPF₆。然而,LiTFSI电解液对集流体铝箔腐蚀,阻碍了其大规模实际应用。通过添加适量异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),有效解决了上述问题。研究表明,IPDI能够在铝集流体表面生成氮化铝(AlN)保护层,有效地抑制LiTFSI电解液对铝箔的腐蚀。同时,IPDI的引入可有效提高电解液的氧化稳定性,拓宽电化学窗口。此外,添加适量IPDI可改善LiTFSI电解液与锂金属的兼容性,抑制锂枝晶生长,提高Li/Cu沉积剥离库伦效率(CE)。更重要的是,IPDI的引入显著提升锂电池的循环性能和倍率性能,Li/LiFePO₄电池充放电循环400圈,容量保持率高达98%。本工作为抑制LiTFSI电解液对铝箔的腐蚀提供了新的设计思路和研究方向,能够促进LiTFSI电解液的实际应用。     

1-羟基-4-对甲苯胺基蒽醌富集7Li的研究

⁷Li由于其中子反应截面较小,可以用作核工业中的中和剂、载热剂,其自然丰度为92.5%,为达到核工业应用需要的丰度(99.99%),必然要进行⁷Li的富集。β-双酮及其衍生物为常见的具有富集⁷Li效应的螯合剂。以含有季铵盐和1-羟基-4-对甲苯胺基蒽醌的苯甲醚溶液作为有机相,碱性锂盐溶液作为水相,两相振荡混合得到富集⁷Li的沉淀,并对其分离性能进行考察。研究发现随着少量季铵盐的引入,在高碱性的条件下螯合剂利用率以及沉淀相⁷Li丰度得到了很大的提升。还优化了反应条件,计算了同位素交换的热力学参数。     

球形MnO2·0.5H2O提锂性能及其机理研究

考察了形貌对尖晶石型锂离子筛吸附剂MnO₂·0.5H₂O吸附性能的影响。实验证明,反应物Mn₂O₃的形貌在很大程度上决定了前驱体及其吸附剂的形貌。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和N₂吸附—解吸等温线等对样品进行了表征。表征和吸附实验结果表明,与立方形锂离子筛相比,球形锂离子筛具有较高的吸附容量(42.46 mg/g),同时对溶液中的Li⁺具有较高的选择性。表面脱质子和离子交换过程的共同作用增强了离子筛型吸附剂的提锂Li⁺性能。此外,本文对Li1.6Mn1.6O₄与MnO₂·0.5H₂O的吸附—解吸机理进行了解释。