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科学研究

我院张伟明教授和陈庆副教授在国际著名刊物Journal of Membrane Science上发表学术论文

发布时间:2022-05-17    来源:化学与材料工程学院    作者:    点击次    [点击关闭]

随着动力锂电池需求的激增,LiNi1-y-zMnyCozO2NMC)已成为炙手可热的正极材料,因而其上游原料的供应极为重要。目前三元锂电池正极材料的锂源主要来自LiOH,但LiOH的制备过程需要额外添加大量化学品,涉及大量副产品和排放,并不理想。同样是三元锂电池前驱体的LiNO3,其传统制备方法主要利用LiOHLi2CO3与硝酸或硝酸盐反应而制备得到,由于其自身的制备路线较LiOH更为复杂,程序繁琐,制约了其应用。根据文献报道,由硝酸盐制备的NCM正极材料,不管是在电化学性能,还是在容量和循环性能方面,均优于LiOH制得的商业材料。因此,能否找到一种碳足迹低、简易便捷、原子经济的合成硝酸锂的新方法显得尤为重要。

近日,我校张伟明教授课题组在国际著名化学期刊《Journal of Membrane Science》发表了“Direct production of lithium nitrate from the primary lithium salt by electrodialysis metathesis”的论文。该工作实现锂资源的转化,直接从含有锂离子和相应阴离子的两种进料盐中生产锂盐产品,获得高价值LiNO3产物。

为了深入研究从初级锂盐(LiCl)和大量存在的智利硝石(NaNO3)出发一步生产得到LiNO3的可行性,课题设计了不同进料浓度对电渗析系统性能的影响,包括能耗、产品浓度及纯度,结果表明118 g/L 98.8%LiNO3溶液可以直接制备得到,并在后续的进一步蒸发过程中可以获得高纯(99.7%)固体产品,整个过程成本低至0.219 $/kg LiNO3。为了进一步分析实验过程中物质的传质机理,本论文设计了扩散泄露评估实验,证明了产物溶液中存在的杂质离子主要归因于离子交换膜中的同离子传质,若能进一步提高离子交换膜的选择性,产品质量能更进一步。这项工作为硝酸锂的制备提供了一种可靠、绿色清洁、原子经济的方法,有望成为硝酸锂大规模生产的新技术,保证了锂离子电池正极材料的供应链,扩大了其可用性和应用前景。

相关研究结果已于近期发表于《Journal of Membrane Science》(DOI: https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.120555),温州大学为第一通讯单位,化学与材料工程学院2019级研究生温伟芬为第一作者,化材学院陈庆副教授与张伟明教授为该论文共同通讯作者,相关工作受到国家自然科学基金(216731592120313921003097)的资助。