锂离子电池是一类电化学电池,包含不同的化学变体,但所有变体都使用类似的过程运行。它们依赖于“摇椅”设计,其中 Li+ 离子在充电过程中从阴极转移到阳极,然后在放电过程中转移回阴极。对于大多数应用,主要的阳极材料是石墨或某种形式的碳,尽管钛酸锂 (LTO) 用于一些更高功率或高循环寿命场景。阴极材料有多种类别,包括磷酸铁锂 (LFP)、钴酸锂 (LCO)、镍锰钴酸锂 (NMC)、锰酸锂 (LMO) 和镍钴铝酸锂 (NCA)。上面列出的电极活性材料铸造在集电器上,集电器通常是铜(阳极)和铝(阴极),尽管 LTO 阳极也使用铝集电器。每种类型的阴极材料都有不同的设计特定能量(以 Wh/kg 为单位)和电池级标准化条件下的预期循环寿命,如图 1 所示。
锂是锂离子电池中最有价值的元素之一,但由于其高反应性,溶解度和低丰度,它也是最低的回收金属之一。这项工作提出了改进的碳热还原,并结合了从Li(Ni X Mn Y CO 1-X-Y)o 2个阴极的锂回收的水浸出过程。基于碳热还原的热力学分析,阐明了不同温度下的还原产物。在锂浸出效率方面评估了各种因素,例如烘烤温度,液化比和浸出时间的影响。还原产品的特征是XRD,SEMED和SIMS。结果表明,CO和Ni被还原为金属,Mn保持为氧化物,而LI在低于800℃的温度下主要转化为Li 2 Co 3,当温度超过900°℃时,LI仍被转化为Li 2 Co 3。水浸出使用低液体固体比有效提取锂。这种改进的锂提取过程可以有效地恢复超过93%的锂为氢氧化锂或碳酸锂,其纯度大于99.5%。研究了铝和铜杂质对锂回收率的影响,发现铜对锂的回收率没有显着影响,但是铝的存在通过铝酸锂的产生来降低锂回收率。
锂盐水沉积物是富含溶解锂的盐水地下水的积累。这些本质上很常见,但是世界上只有一些选择的区域在干旱地区的封闭盆地中包含盐水。必须满足以利润提取锂盐的条件。也有地热(大约3%)和油田(也占约3%)的盐水资源,但这些占存款的一小部分。需要钻孔才能进入地下盐水沉积物,该盐水矿床通常包含每升约200至1600毫克(mg/l)Li。然后将盐水泵送到表面并分布成蒸发池。根据气候,盐水在蒸发池中保留了几个月或数年的时间,直到大多数液态水含量通过太阳蒸发去除,链中的每个池塘都具有更高的LI浓度。在具有碳酸钙的化学植物中开始加工以提取锂产物,例如碳酸锂和金属锂需要1%至2%的锂。锂盐水的需求如下:一种干旱的气候,具有封闭的干燥盆地,地热活动,具有合适的锂源岩石,一个或多个适当的含水层(地下水层)以及足够的时间在经济上浓缩盐水。这些条件会导致适当的锂盐水储量在非常特定的区域。智利和阿根廷的薪水在680-1570 mg/l范围内具有最高的锂浓度。
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在美国,一个锂盐水操作,带有相关的碳酸盐植物在内华达州银峰。国内和进口的碳酸锂,氯化锂和氢氧化锂直接在工业应用中消耗,并用作下游锂化合物的原料。在2020年,据估计,美国的锂消费量相当于元素锂含量的2,000公吨(T)[表1)[11,000吨碳酸盐含量(LCE)],主要在基于锂的电池,陶瓷,玻璃,玻璃,涂料,Grease,Pharmaceuticals和Polymer Products中。在2020年,进口到美国的锂化合物的毛重减少了6%,出口毛重降低了31%。碳酸锂进口液的平均年单位价值(包括药物级)比2019年下降了20%,氢氧化锂进口的平均年单位价值下降了35%。阿根廷和智利是进口碳酸锂的主要来源,智利和俄罗斯是进口氢氧化锂的主要来源(表2,3)。
Charlestown,美国马萨诸塞州 - 一家位于波士顿的锂金属电池技术公司Pure Lithium,很高兴地宣布,从Oxy Low Carbon Ventures(OLCV)进行了1500万美元的投资,该公司是西方(Oxy)的子公司,该子公司(Oxy)(Oxy)专注于促进尖端,低碳技术和业务解决方案。olcv担任Pure Lithium的A系列股权融资的主要投资者,这可能会增加1500万美元,拟议的总资金总额为3000万美元。Pure Lithium的创始人兼首席执行官Emilie Bodoin评论说:“在Pure Lithium,我们的任务是通过整个价值链中的垂直整合(从资源到电池)商业化锂金属电池。我们的突破性盐水到Battery™锂金属提取技术可在从水源源的一步中生产出电池现成的锂金属阳极。我们产生的锂金属电池在保留97%的容量的同时,已经达到了800多个电荷和排放周期,证明了我们纯锂金属阳极的性能。,我们很高兴能使OLCV加入我们作为增值股东的旅程。他们的战略视野与纯锂很好地对齐。” “这种重大的资本注入将使纯锂能够加速我们的发展和商业化工作。OLCV对我们技术的验证对我们来说非常有意义,我们期待他们的贡献。” “在提高我们的技术方面,我们期待着利用氧化物化学品业务中的电化学加工的深入了解。产生的电池没有过多的锂,钴,镍,锰和石墨。诉诸于电化学处理以生产电化学存储设备的对称性。”“我们很高兴投资于纯锂并支持其革命性技术,这有可能可持续地将锂盐水转变为电池就绪的材料,” OLCV技术副总裁Robert L. Zeller III博士说,他最近与Pure Lithium的科学咨询委员会合作。“ OLCV希望通过利用我们从一个多世纪的氯藻和化学制造业,商业敏锐度和创新以及我们的新居质业务获得的规模经验和运营纪律来加快纯锂的野心。”关于纯锂纯锂是一家由世界知名电池和冶金专家领导的破坏性波士顿公司,MIT名誉教授Donald R. Sadoway,全职CSO,发明家兼锂专家,首席执行官Emilie Bodoin。该公司的新型盐水到电池™提取技术可解锁锂的非常规来源,以在一天内创建可用电池的电极。有关更多信息,请访问www.purelithium.io。联系人:公司开发主管Amalie Mundt amundt@purelithium.io
