CNT-GO摻雜LiMn2O4膜電極的制備及其提鋰性能

楊 婷, 張紅梅, 張 帆, 紀志永, 張盼盼, 汪 婧, 郭志遠, 方嘉煒

CNT-GO摻雜LiMn2O4膜電極的制備及其提鋰性能

楊 婷1,3, 張紅梅1,3, 張 帆1,3, 紀志永1,2,3, 張盼盼1,3, 汪 婧1,3, 郭志遠1,3, 方嘉煒1,3

(1. 河北工業大學 化工學院, 海水資源高效利用化工技術教育部工程研究中心, 天津 300130;2. 河北工業大學化工學院, 天津市本質安全化工技術重點實驗室, 天津 300130; 3. 河北省現代海洋化工技術協同創新中心, 天津 300130)

針對傳統LiMn2O4(LMO) 膜電極導電性差及提鋰效率低等問題，引入一維碳納米管 (CNT) 和二維氧化石墨烯 (GO)，制備新型CNT-GO-LiMn2O4膜電極(CNT-GO-LMO)，CNT與GO通過π-π鍵相互作用，實現了與LMO活性材料“互聯互通”三維致密導電網絡結構的構建，使CNT-GO-LMO膜電極具有優異的導電能力和提鋰性能。采用掃描電子顯微鏡、拉曼光譜、X射線衍射等手段對膜電極進行表征，并考察了膜電極在高Mg/Li溶液中的提鋰性能，結果表明，CNT與GO的引入有效提高了CNT-GO-LMO的鎂鋰分離系數和電流效率；與LMO、CNT-LMO膜電極相比，CNT-GO-LMO膜電極展現出更優的提鋰性能：平均提鋰容量為36.04 mg×g-1，提鋰速率為1.085 mg×(g×min)-1，電流效率為94.73%。

回收；選擇性；吸附；錳酸鋰；提鋰

1 前 言

鋰及其化合物具有優異的物理化學性能，在國民經濟中占有重要的戰略地位，素有“工業味精”和“21世紀能源金屬”等美稱[1]。近年來，隨著新能源汽車的快速發展，人們對鋰資源的需求量也日益增大。世界范圍內鋰資源儲量豐富，約59%分布于鹽湖中[2]。目前，鹽湖鹵水提鋰技術主要有蒸發結晶法、沉淀法、膜法、萃取法、吸附法及電化學吸附法等[3]。其中電化學吸附對鋰離子的選擇性高、過程能耗低、綠色環保，是在復雜共存離子環境的低鋰鹵水中有效的提鋰方法之一[4]?！?br>