不同导电剂对LiFePO4电极盐湖卤水提锂性能影响

电化学法从盐湖卤水中提取锂是一种低成本获取锂的有效方法。然而,盐湖卤水中镁锂比高以及大量共存离子的影响给盐湖卤水提锂带来了巨大的挑战,比如提取周期延长、提锂效率低和环境污染严重等。本文以LiFePO4（LFP）为盐湖提锂正极材料,进行了电化学提锂的研究。通过调整导电剂的种类来优化了LFP电极的导电网络,使其具有较高的提锂效率和使用寿命。当单一导电剂乙炔黑（AB）或多壁碳纳米管（MWCNTs）被AB/MWCNTs混合导电剂取代时,Li+在电极中的平均扩散系数分别由2.35 × 10−9和1.77 × 10−9增加到4.21 × 10−9 cm2⋅s−1。当电流密度为20 mA⋅g−1时,每克LFP电极的平均提锂量由30.36 mg提高到35.62 mg,提锂效率显著提高。
当使用混合导电剂时,30次循环后电极的容量保持率达到82.9%,明显高于使用单一AB时的容量保持率65.8%。同时,AB/MWCNTs混合导电剂的电极具有良好的循环性能。当导电剂含量降低或电极LiFePO4负载量增大时,含混合导电剂的电极继续表现出优异的电化学性能。在此研究基础上,设计搭建了高效的连续提锂装置。采用AB/MWCNT混合导电剂的电极在该器件中发挥了良好的吸附容量和循环性能。该研究为电化学提锂效率提升提供了新的思路。