CN116445731A - 一种提取锂的装置、方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提取锂的装置和方法，该装置或方法将预嵌锂活性物质分散在溶液中，避免了电化学脱嵌法中电极表面离子极化、极板与卤水接触面积有限、锂离子嵌入速度慢等问题，大大提高了锂离子嵌入速率，相比于传统方法提锂时间大大缩短。同时采用活性物质吸附锂和脱附锂，其驱动力在于氧化还原体系与活性物质之间的电子快速传递，因此避免了传统吸附剂溶液洗脱过程，溶损低且过程效率高。该方法或装置还可用于提取和富集其余金属阳离子。
Description
技术领域
本发明涉及一种从含锂溶液中提取锂的装置、方法和用途，属于离子分离领域。
背景技术
随着新能源动力和储能技术的发展，作为核心材料的锂需求增长迅速。自然界中锂资源主要分布在卤水中，其储量占已探明锂储量的80％以上。我国锂资源主要分布在青海和西藏的盐湖卤水中，其中大部分盐湖面临锂浓度低、镁锂比高的问题。锂和镁离子由于化学性质相似，同时卤水中还存在大量的钠、钾、钙、氯、硫酸根、硼酸根离子等干扰，使得从卤水中提取和富集锂非常困难。
现有盐湖提锂的方法包括沉淀法、萃取法、吸附法、煅烧法、碳化法、电化学脱嵌法等，其中大部分方法如沉淀法、萃取法、煅烧法、碳化法首先需要对盐湖卤水进行蒸发浓缩成老卤，对环境不友好，同时存在能耗高、试剂消耗大、成本高的问题。直接从高镁锂比的盐湖卤水中直接提取和富集锂工艺简单、能耗较低、同时可以保护生态环境，对实际生产有重大意义。吸附法和电化学脱嵌法可以实现直接从盐湖卤水中提取锂。传统吸附剂面临吸附量低、渗透性较差、溶损率大的问题，如有研究者(CN 104787785 A)通过铝基材料与助磨剂混合均匀研磨得到改性铝基材料，铝基材料可以从锂镁溶液中分离锂形成含锂沉淀，其理论含量可达32.4mg/g。该类吸附剂吸附量较低，后续洗脱麻烦且要消耗大量溶液。电化学脱嵌法是将磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、三元金属复合氧化物LiAxByC(1-x-y)Oz等锂离子电池正极材料制备成浆料涂覆在极板表面实现锂离子的嵌入。由于卤水中存在大量的钠、镁、钾、钙等阳离子，电化学脱嵌法在运行中会面临着电极极化的问题，导致低浓度的锂离子嵌入困难。同时传统电化学脱嵌法极板与卤水接触面积有限，且涂敷的浆料不能太厚防止锂离子嵌入速度过慢，因此电化学脱嵌法的单位面积电流密度较小，不利于实际生产。有研究者(CN 113278819 B)利用多巴胺和亲水高分子对电极活性物质和电极板改性提升了锂离子在电极内部的扩散速率和电流密度。但电流密度仍不超过60A/m2，提升幅度有限，无法彻底解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从含锂溶液，可以是含锂卤水或其它含锂盐溶液中提取锂的装置或方法，提升锂的提取效率，基于上述问题，本发明一方面提供了一种提取锂的装置，另一方面提供了一种提取锂的方法，再一方面，本发明中的装置或方法在其余金属离子提取中的应用。
所采取的方案其一：一种提取锂的装置，包括
容器一：置有第一溶液；
容器二：置有第二溶液；
氧化还原体系：用于提供氧化还原环境；
所述第一溶液为含锂溶液，所述含锂溶液内置有预嵌锂活性物质和第一中间物质，所述第一中间物质经所述氧化还原体系作用后与所述预嵌锂活性物质作用，使所述预嵌锂活性物质吸附所述含锂溶液中的锂离子；
所述第二溶液为提锂溶液，所述提锂溶液内置有预脱锂活性物质和第二中间物质，所述第二中间物质经所述氧化还原体系作用后与所述预脱锂活性物质作用，使所述预脱锂活性物质向第二溶液中释放锂离子。
装置包括以离子通道连接的阳极槽和阴极槽，所述阳极槽和阴极槽内分别置有阳极电极和阴极电极；
所述阳极槽内循环流动有阳极液，阳极液包括阳极电解液、至少一种电化学活性物质和预脱锂活性物质，阳极液中的电化学活性物质为所述第二中间物质，所述预脱锂活性物质分散在所述阳极液中；所述阴极槽内循环流动有阴极液，阴极液包括含锂卤水、至少一种电化学活性物质和预嵌锂活性物质，阴极液中的电化学活性物质为所述第一中间物质，所述预嵌锂活性物质分散在所述阴极液中；
所述阳极液中电化学活性物质将电子由预脱锂活性物质传递至阳极电极，所述预脱锂活性物质向阳极液中释放锂离子；
所述阴极液中电化学活性物质将电子由阴极电极传递至预嵌锂活性物质，所述预嵌锂活性物质吸附阴极液中锂离子；
阴极液中的电化学活性物质与阳极液中电化学活性物质不同。阳极液中电化学活性物质预脱锂活性物质预脱锂活性物质阴极液中电化学活性物质阳极液中电化学活性物质预脱锂活性物质阴极液中电化学活性物质
其二：一种提取锂的方法，通过预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子，并在吸附锂离子后作为预脱锂活性物质向提锂溶液中释放锂离子；包括以下步骤第一中间物质从氧化还原体系中获取电子后，与预嵌锂活性物质作用，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子；
第二中间物质将电子传递至氧化还原体系后，与预脱锂活性物质作用，使预脱锂活性物质向提锂溶液释放锂离子。
作为一种更加具体的实现形式，该方法为以电解池为基体，以盐溶液为阳极电解液，在所述阳极电解液内混合有电化学活性物质和预脱锂活性物质，以含锂溶液为阴极电解液，在所述阴极电解液内混合有电化学活性物质和预嵌锂活性物质；
阳极反应包括：
a阳极液中电化学活性物质在阳极电极处被氧化为氧化态分子；
b氧化态分子与预脱锂活性物质反应释放锂离子；
阴极反应包括：
a阴极液中电化学活性物质在阴极电极处被还原为还原态分子；
b还原态分子与预嵌锂活性物质反应吸附锂离子。
所述预脱附锂活性物质满足以下其一或多者的结合：
-所述预脱附锂活性物质为锂离子电池正极材料的一种或几种的混合物；
-所述预脱附锂活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂、三元金属复合氧化物中的一种或多种的混合物。
作为一种实现形式，所述预脱锂活性物质为磷酸铁锂，所述磷酸铁锂为LiFePO4、LixMeyFePO4、LiFexMeyPO4、LiFePO4/C、LixMeyFePO4/C、LiFexMeyPO4/C中的一种或几种的混合物，其中Me为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0＜x＜1，0＜y＜1。
作为一种实现形式，所述预脱锂活性物质为钴酸锂，所述的钴酸锂为LiCoO2、LixMeyCoO2、LiCoxMeyPO4、LiCoO2/C、LixMey CoO2/C、LiCoxMeyO2/C中的一种或几种的混合物，其中Me为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0＜x＜1，0＜y＜1。
作为一种实现形式，所述预脱锂活性物质为三元金属复合氧化物，所述三元金属复合氧化物为LiAxByC(1-x-y)Oz，其中A、B、C为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0＜x＜1，0＜y＜1。
作为一种实现形式，阳极电极和阴极电极相同或不同，为以下其一或其二：高纯石墨、海绵石墨，碳纤维布、石墨纸、碳毡电极、导电不锈钢、钛片、泡沫镍及钛网。
作为一种实现形式，所述阳极槽连通有阳极储液池，所述阳极液置于阳极储液池内，并循环通入阳极槽内；所述阴极槽连通有阴极储液池，所述阴极液置于阴极储液池内，并循环通入阴极槽内。
作为一种实现形式，阳极液中电化学活性物质在阳极液中的浓度大于0.005M。
作为一种实现形式，阴极液中电化学活性物质在阴极液中的浓度大于0.005M。
作为一种实现形式，阳极液中电化学活性物质与预脱锂活性物质的摩尔量比值大于0.1。
作为一种实现形式，阴极液中电化学活性物质与预嵌锂活性物质的摩尔量比值大于0.1。
作为一种实现形式，阳极液中电化学活性物质氧化还原电位比预脱锂活性物质氧化脱锂电位高。
作为一种实现形式，阴极液中电化学活性物质氧化还原电位比预嵌锂活性物质还原嵌锂电位低。
作为一种实现形式，阳极液中电化学活性物质与阴极液中电化学活性物质不同。
作为一种实现形式，所述阳极电解液为不含Mg2+离子的盐溶液；更具体的，阳极电解液为NaCl、KCl、NH4Cl、NH4SO4、Na2SO4、K2SO4、NaNO3、KNO3中其一溶液或多者的混合溶液。
作为一种实现形式，所述阳极液温度为0～80℃，pH值为2～12。
作为一种实现形式，阴极液温度为0～80℃，pH值为2～12。
作为一种实现形式，阳极液和/或阴极液循环流速与电极面积相关，每平方厘米电极对应的流速为10～100ml/min。
作为一种实现形式，阳极电极和阴极电极电压范围为0.5～5.0V，电流密度为100～500A/m2。
作为一种实现形式，所述阳极液中电化学活性物质为六氰合铁络合物及其衍生物、二茂铁及其衍生物、2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物及其衍生物中的一种或多者的结合。
作为一种实现形式，所述阴极液中电化学活性物质为苯醌类分子及其衍生物、萘醌类分子及其衍生物、蒽醌类分子及其衍生物、甲基紫精及其衍生物、酚嗪类分子及其衍生物中的一种或多者的结合。
阳极液中电化学活性物质预脱锂活性物质阴极液中电化学活性物质阳极液中电化学活性物质预脱锂活性物质阴极液中电化学活性物质
其三：将上述方法或装置应用于在从含M溶液中分离和富集M，所述M为金属阳离子，所述预脱锂活性物质为预脱M活性物质，所述预嵌锂活性物质为预嵌M活性物质，所述含锂卤水为含M卤水，所述阳极液中电化学活性物质阳极液中电化学活性物质在所述阳极槽内被氧化为氧化态分子，所述预脱M活性物质与所述氧化态分子反应释放M离子；
所述阴极液中电化学活性物质阴极液中电化学活性物质在所述阴极槽内被还原为还原态分子，所述预嵌M活性物质与所述还原态分子反应吸附溶液中的M离子。
本发明所产生的有益效果包括：本发明中的装置或方法直接将预嵌锂活性物质粉末分散在溶液中，避免了电化学脱嵌法中电极表面离子极化、极板与卤水接触面积有限、锂离子嵌入速度慢等问题，大大提高了锂离子嵌入速率，电流密度可达100～500A/m2，相比于传统电化学脱嵌法时间大大缩短。
本发明采用活性物质吸附锂和脱附锂，其驱动力在于氧化阴极液中电化学活性物质与活性物质之间的电子快速传递，因此避免了传统吸附剂溶液洗脱过程，溶损低且过程效率高。
本发明将电极活性物质直接作为吸附剂，相比传统吸附剂，吸附量大，结构稳定，循环次数高。
本发明中装置或方法能处理不同镁锂比的卤水，能高效解决高镁锂比卤水中镁锂分离的技术难题，同时氧化阴极液中电化学活性物质和活性物质可以重复利用，降低了能源和物质的消耗，成本低，易于规模化生产。
附图说明
图1本发明中装置的结构示意图；
图2本发明中阴极液中电化学活性物质、活性物质及阳极液中电化学活性物质电位图；
图3实施例1中阳极液中锂离子浓度随循环次数的变化图；
图4实施例1中磷酸铁粉末随循环次数的锂离子吸附量图；
图5实施例2中磷酸铁粉末在吸附前和吸附后的XRD图。
具体实施方式
下面以具体实施方式详细介绍本发明中的方案。
本发明针对电化学脱嵌法中电极表面离子极化、活性物质与卤水接触面积有限、锂离子在电极内部扩散慢，和传统吸附剂需要大量溶液洗脱和溶损等问题，提出一种提取锂的方法及装置，一方面本发明中的方法或装置中通过引入中间物质实现氧化还原体系与预嵌锂活性物质或预脱锂活性物质之间电子传递，克服了传统模式下预嵌锂活性物质与预脱锂活性物质位置单一和形态单一的问题，预嵌锂活性物质和预脱锂活性物质存在位置和存在形态灵活，方便随溶液流动和/或以颗粒(粉末)状态分散或以负载在基体等形态存在在溶液中，使其大幅提升提锂效率成为可能性。将电极活性物质粉末直接分散在含锂卤水中，极大地增加活性物质与含锂卤水接触面积，粉末状的活性物质能减小锂离子扩散距离，因此能显著增加了电流密度。另一方面，本发明嵌入和脱附锂离子的驱动力在于中间物质(电化学活性物质)的氧化或还原反应，区别于传统锰系、钛系、铝系等吸附剂，避免了传统吸附剂需要大量溶液洗脱和溶损等问题。
本发明中的锂提取的方法通过预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子，并在吸附锂离子后作为预脱锂活性物质向提锂溶液中释放锂离子；将预嵌锂活性物质和第一中间物质置于含锂溶液中，含锂溶液可以是盐湖卤水或其它含锂盐溶液，将预脱锂活性物质和第二中间物质置于提锂溶液中，提锂溶液可以是水或盐溶液或其它形式的液体，包括步骤为：第一中间物质从氧化还原体系中获取电子后，与预嵌锂活性物质作用，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子；第二中间物质将电子传递至氧化还原体系后，与预脱锂活性物质作用，使预脱锂活性物质向提锂溶液释放锂离子。氧化还原体系是能够提供氧化还原环境的体系，即能够提供氧化氛围和还原氛围，可以是电化学体系，电解池装置中的阴极电极和阳极电极能够提供氧化还原环境，还可以是其他能够提供氧化氛围和还原氛围的体系或装置，第一中间物质在氧化还原体系中发生还原反应，生成还原态分子，还原态分子与预嵌锂活性物质反应，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子。第二中间物质在氧化还原体系中发生氧化反应，生成氧化态分子，氧化态分子与预脱锂活性物质反应，使预脱锂活性物质向提锂溶液中释放锂离子。
第一中间物质、第二中间物质均可以是一种或多种物质，若为一种则该物质在与氧化还原体系反应后，直接与预嵌锂活性物质或预脱锂活性物质反应，若为多种，则可以是逐级反应，如第一中间物质包括物质A、物质B、物质C，则作用形式可以是物质A与氧化还原体系作用后生成A1，A1与物质B反应生成B1，物质B1与物质C反应生成物质C1，物质C1与预嵌锂活性物质反应，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中锂离子；第二中间物质为多种时，作用形式可以同上。预嵌锂活性物质与预脱锂活性物质之间关系为：预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中锂离子后作为预脱锂活性物质置于提锂溶液中；预脱锂活性物质在提锂溶液中释放锂离子后作为预嵌锂活性物质置于含锂溶液中；因而预嵌锂活性物质和预脱锂活性物质可循环利用。为了加快反应进程，含锂溶液和提锂溶液可循环流动或无序流动，使溶液中各物质充分反应。
本发明中的氧化还原体系可以为电化学体系，电化学体系包括阳极电极、阴极电极，阳极液为含锂溶液，阴极液为提锂溶液，阳极液内置有第一中间物质和预脱锂活性物质，阴极液中置有第二中间物质和预嵌锂活性物质，第一中间物质、第二中间物质中均包含有电化学活性物质，第一中间物质将电子由阴极电极传递至预嵌锂活性物质，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子；第二中间物质将电子由预脱锂活性物质传递至阳极电极，使预脱锂活性物质向提锂溶液中释放锂离子。预嵌锂活性物质、预脱锂活性物质可以是粉末或颗粒状分散在对应溶液中，还可以是以粉末或颗粒负载在基体上，基体可以是网状基体，将基体置于溶液中；第一中间物质、第二中间物质优选溶于溶液中。
本发明中方法优选为以电解池为基体，电解池以阴离子交换膜间隔为阳极槽和阴极槽，以盐溶液为阳极电解液，在阳极电解液内混合有阳极液中电化学活性物质和预脱锂活性物质，盐溶液、阳极液中电化学活性物质和预脱锂活性物质组成阳极液，预脱锂活性物质以粉末或颗粒状分散在阳极液中，阳极反应包括：
a阳极液中电化学活性物质在阳极电极处被氧化为氧化态分子；
b氧化态分子与预脱锂活性物质反应向溶液中释放锂离子，在该反应过程中预脱锂活性物质释放锂离子生成预嵌锂活性物质，氧化态分子再次转换为阳极液中电化学活性物质；
阳极液在阳极槽内循环流动，氧化态分子与阳极液中电化学活性物质之间循环切换，不断生成新的氧化态分子用于与预脱锂活性物质反应，预脱锂活性物质向溶液中不断释放锂离子，实现锂的富集；
以含锂卤水为阴极电解液，在阴极电解液内混合有阴极液中电化学活性物质和预嵌锂活性物质，含锂卤水、阴极液中电化学活性物质和预嵌锂活性物质形成阴极液，预嵌锂活性物质以粉末或颗粒状分散在阴极液中；阴极反应包括：
a阴极液中电化学活性物质在阴极电极处被还原为还原态分子；
b还原态分子与预嵌锂活性物质反应吸附溶液中的锂离子，进而实现锂离子的提取，该反应过程中还原态分子转换为阴极液中电化学活性物质，预嵌锂活性物质吸附溶液中的锂离子生成预脱锂活性物质；阴极液在阴极槽内循环流动，阴极液中电化学活性物质与还原态分子循环切换，不断生成新的还原态分子用于与预嵌锂活性物质反应，实现锂的提取；
在反应至一定程度后，阳极液过滤后获得阳极液中的活性物质，阴极液过滤后得到阴极液中的活性物质，过滤得到的阳极液中的活性物质置于阴极储液池中，阴极液中的活性物质置于阳极储液池中，将阴极液更换为新的含锂卤水，再一次提取新的含锂卤水中锂离子。
在阳极液中锂离子浓度达到设定值后可向其中添加反应剂使锂离子形成锂盐沉淀收集锂。更换新的阳极液后继续反应。
上述方法通过向溶液中添加粉末状活性物质，增加活性物质与溶液的接触面积，一方面提升反应速度，另一方面减小锂离子扩散距离提升嵌锂效率；通过以同一物质的氧化态和还原态作为预脱锂活性物质和预嵌锂活性物质，一方面使活性物质在提取和富集锂的过程中循环利用，另一方面，实现以氧化还原反应作为提取和富集锂的驱动力，避免传统吸附剂需要大量溶液洗脱和溶损的问题；通过以电解池为基体，实现阳极液中电化学活性物质和阴极液中电化学活性物质的可循环利用。
上述方法可通过如下装置实现，包括容器一：置有第一溶液；
容器二：置有第二溶液；
氧化还原体系：用于提供氧化还原环境；
第一溶液为含锂溶液，含锂溶液内置有预嵌锂活性物质和第一中间物质，第一中间物质经氧化还原体系作用后与预嵌锂活性物质作用，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子；第二溶液为提锂溶液，提锂溶液内置有预脱锂活性物质和第二中间物质，第二中间物质经氧化还原体系作用后与预脱锂活性物质作用，使预脱锂活性物质向第二溶液中释放锂离子。
具体可通过图1装置实现，从含锂溶液中分离和富集锂的装置包括电解池，电解池以阴离子交换膜1间隔为阳极槽5和阴极槽4，以导电基体作为电极，阳极电极3置于阳极槽内，阴极电极2置于阴极槽4内；阳极槽5连通有阳极储液池7，阳极储液池7内置有阳极液，阳极液包括阳极电解液、阳极液中电化学活性物质和预脱锂活性物质，阳极储液池作为富集锂的一端，其阳极电解液为不含镁离子的盐溶液，阳极液在阳极槽储液池与阳极槽之间通过动力装置循环流动；阴极槽4连通有阴极槽储液池6，阴极储液池6内置有阴极液，阴极液包括阴极电解液、阴极液中电化学活性物质和预嵌锂活性物质，阴极储液池6作为提取锂的一端，其阴极电解液为含锂卤水。阳极液中的预脱锂活性物质为阴极液中预嵌锂活性物质吸附锂离子后的物质。
阳极反应过程：
电解池施加电压，阳极液中电化学活性物质在阳极电极处被氧化至氧化态；
氧化态分子被通入阳极储液池中与预脱锂活性物质反应；
预脱锂活性物质被氧化脱附锂离子，氧化态分子还原至初始状态，阳极液中电化学活性物质重新通入电解槽阳极进行循环，预脱锂活性物质不断脱附锂离子。
阴极反应过程：
电解槽施加电压，阴极液中电化学活性物质在阴极电极处被还原至还原态；
还原态分子被通入阴极储液池中与预嵌锂活性物质反应；
预嵌锂活性物质被还原吸附锂离子，阴极液中电化学活性物质氧化至初始状态，阴极液中电化学活性物质重新通入电解槽阴极进行循环，预嵌锂活性物质不断嵌入锂离子。
当阴极储液池中的含锂卤水中锂离子被提取到一定程度，将阳极储液池和阴极储液池中的活性物质粉末收集，并调换两种粉末在储液池位置，阴极储液池加入新的含锂卤水，阳极储液池中的电解液不变，继续反应。重复上述过程，就可以实现在阳极储液池中锂离子的富集。
本发明中的含锂卤水为任意锂离子浓度的盐湖卤水、老卤、含锂废水、地下水、锂电池回收液，含锂卤水中锂离子浓度优选为大于0.05g/L，更优选为大于0.2g/L。当锂离子浓度过低时，预嵌锂活性物质和阴极液中电化学活性物质利用率太低，会消耗大量预嵌锂活性物质和氧化阴极液中电化学活性物质，其回收成本变高，不利于实际应用生产。
本发明中阳极电解液优选NaCl溶液、KCl溶液、NH4Cl溶液、NH4SO4溶液、Na2SO4溶液、K2SO4溶液、NaNO3溶液、KNO3溶液中的其一，当阳极储液池中锂离子浓度富集到一定程度，可以通过化学沉淀法生成碳酸锂直接分离锂离子。
本发明中的预脱锂活性物质可以是锂离子电池正极材料中的一种，如磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂、三元金属复合氧化物。磷酸铁锂优选为LiFePO4、LixMeyFePO4、LiFexMeyPO4、LiFePO4/C、LixMeyFePO4/C、LiFexMeyPO4/C中的一种或几种的混合物，其中Me为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种，0＜x＜1，0＜y＜1；钴酸锂优选为LiCoO2、LixMeyCoO2、LiCoxMeyPO4、LiCoO2/C、LixMeyCoO2/C、LiCoxMeyO2/C中的一种或几种的混合物，其中Me为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0＜x＜1，0＜y＜1；三元金属复合氧化物优选为LiAxByC(1-x-y)Oz，其中A、B、C为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0＜x＜1，0＜y＜1。
本发明中作为阴极电极和阳极电极的导电基体可以相同或不同，可以为高纯石墨、海绵石墨，碳纤维布、石墨纸、碳毡电极、导电不锈钢、钛片、泡沫镍及钛网中的其一或其二。优选电子传递效率高且与电解液接触面积大的导电基体。
本发明中阳极液和阴极液均具有一定的反应环境，优选溶液的温度为0～80℃，pH值为2～12，在该环境下，有利于促进反应进程，提升反应效率，加快阳极液中电化学活性物质在阳极槽内被氧化为氧化态分子，在阳极储液池内被还原为初始状态，加快阴极液中电化学活性物质在阴极槽内被还原为还原态分子，在阴极储液池内被氧化至初始状态。阴极电极和阳极电极的电压范围为0.5～5.0V，电流密度为100～500A/m2，阳极液在阳极槽内的流动速度与阳极槽内阳极电极的面积相关，优选每平方厘米电极面积阳极液流速为10～100ml/min，在该电压、电流及流速下既可以保证阳极液中电化学活性物质在阳极槽内得到充分的氧化，而且给予氧化态分子在阳极储液池内与预脱锂活性物质充分反应时间；阴极液在阴极槽内的流动速度与阴极槽内阴极电极的面积相关，优选每平方厘米电极面积阴极液流速为10～100ml/min，在该电压、电流及流速下既可以保证阴极液中电化学活性物质在阴极槽内得到充分的还原，而且给予还原态分子在阴极储液池内与预嵌锂活性物质充分反应时间。
本发明中的预嵌锂活性物质为上述预脱附锂活性物质部分或全部脱附锂离子后得到的物质。预脱锂活性物质为阴极液中预嵌锂活性物质反应后收集得到的物质，预嵌锂活性物质在阴极储液池内提取锂，之后转入阳极储液池内释放锂实现锂的提取和富集。
本发明中的预嵌锂活性物质和预脱锂活性物质可以为粉末或造粒后的颗粒。粒径越小，单位质量的活性物质表面积越大，在溶液中与锂离子和氧化阴极液中电化学活性物质接触更充分，同时锂离子在活性物质内部扩散距离更短。因此，活性物质粒径越小，溶液中锂离子提取分离速度更快、更充分。
本发明中的阳极液中电化学活性物质或阴极液中电化学活性物质在对应溶液中浓度优选大于0.005M，更优选大于0.03M。阳极液中电化学活性物质的摩尔量与预脱锂活性物质的摩尔量比值优选为大于0.1，更优选为大于0.5；阴极液中电化学活性物质的摩尔量与预嵌锂活性物质的摩尔量比值优选为大于0.1，更优选为大于0.5；由于阳极液中电化学活性物质和阴极液中电化学活性物质是在电解槽和储液池中不断循环实现再生，因此少量的阳极液中电化学活性物质和阴极液中电化学活性物质就可以实现活性物质的脱锂和嵌锂。但可以预见的是，阳极液中电化学活性物质和阴极液中电化学活性物质量越少，要实现过量的活性物质脱锂和嵌锂，需要循环的次数越多。同时阳极液中电化学活性物质或还原浓度太低，会显著降低电流密度大小。在上述浓度下可以保证阳极液中电化学活性物质或阴极液中电化学活性物质在脱离或嵌锂过程中的效率。
本发明中阳极液中电化学活性物质和阴极液中电化学活性物质所具有的氧化还原电位需满足图2，即所述阳极液中电化学活性物质具有氧化还原特性，其氧化还原电位比预脱锂活性物质氧化脱锂电位高。优选六氰合铁络合物及其衍生物，二茂铁及其衍生物、2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物及其衍生物等。阴极液中电化学活性物质具有氧化还原特性，其氧化还原电位比预嵌锂活性物质还原嵌锂电位低。优选苯醌类分子及其衍生物、萘醌类分子及其衍生物、蒽醌类分子及其衍生物、甲基紫精及其衍生物、酚嗪类分子及其衍生物等。
作为一种具体的优选方案，以(Fe(CN)6 4-为阳极液中电化学活性物质，以2，6-DHAQ为阴极液中电化学活性物质，以磷酸铁锂为预脱锂活性物质，以磷酸铁为预嵌锂活性物质，以NaCl溶液为电解液，具体实施方法为：
(1)将磷酸铁锂粉末分散在阳极储液池中，阳极储液池中为NaCl溶液，向NaCl溶液中溶解一定量的六氰合亚铁离子(Fe(CN)6 4-)；阴极储液池中加入含锂卤水，将磷酸铁粉末分散在阴极储液池的含锂卤水中，并加入一定量的2，6-二羟基蒽醌(2，6-DHAQ)；用碳纤维布作为阳极电极和阴极电极，并在两电极之间施加电位。磷酸铁锂氧化脱附锂离子，磷酸铁还原高选择性地吸附卤水中的锂离子，阴离子通过阴离子交换膜从阴极储液池迁移至阳极储液池。
反应原理为：电解池施加电压，六氰合亚铁离子(Fe(CN)6 4-)在电解槽阳极被氧化至氧化态六氰合铁离子(Fe(CN)6 3-)，氧化态Fe(CN)6 3-被通入阳极储液池中与磷酸铁锂反应。磷酸铁锂被氧化脱附锂离子变成磷酸铁，氧化态Fe(CN)6 3-被还原至初始状态Fe(CN)6 4-。Fe(CN)6 4-重新通入阳极槽进行循环。同理，电解池施加电压后，2，6-二羟基蒽醌(2，6-DHAQ)在阴极槽内被还原至还原态2，6-DHAQ2-，还原态2，6-DHAQ2-被通入阴极储液池中与磷酸铁反应。磷酸铁被还原吸附锂离子变成磷酸铁锂，还原态2，6-DHAQ2-被氧化至初始状态2，6-DHAQ。2，6-DHAQ重新通入阴极槽进行循环。
具体反应式如下：
阴极电极(阴极槽内)：
阴极溶液(阴极储液池内)：
阳极电极(阳极槽内)：
阳极溶液(阳极储液池内)：
Fe(CN)6 3-+LiFePO4→Fe(CN)6 4-+FePO4+Li+
(2)在反应至一定程度后，将步骤(1)反应后的磷酸铁粉末和磷酸铁锂粉末过滤收集，并调换其在储液池中的位置，向阴极储液池加入新的卤水和2，6-二羟基蒽醌(2，6-DHAQ)，重复上述电解过程就可以实现锂离子从卤水中分离并在阳极储液室中富集。
本发明中上述方法或装置在分离和富集M离子的应用，M为金属阳离子，
下面以具体实施例的形式对本发明做进一步详细的阐述，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
实施例1
采用图1所示的装置，阴极电极和阳极电极均为碳纤维布，阴极槽和阳极槽之间用阴离子交换膜隔开。阴极储液池内装有100ml含锂溶液(含锂卤水)，其中含锂溶液中阳离子组成及各自的浓度为Li+0.07g/L、Ca+0.4g/L、Mg2+13g/L、K+4.9g/L，向含锂溶液中加入2mmol磷酸铁粉末和2mmol的2，6-二羟基蒽醌。阳极储液池内电解液为100ml、0.1mol/L的NaCl溶液，向电解液中加入2mmol磷酸铁锂粉末和2mm01的六氰合亚铁离子。粉末粒径均小于100微米。
阳极储液池内溶液通过循环泵通入阳极槽，阴极储液池内溶液通过循环泵通入阴极槽，循环流速为100ml/min。在25℃下，电解池的电流密度500A/m2，电解30min，然后搅拌30分钟后，使得阴极储液池中的磷酸铁粉末充分吸附锂离子，阳极储液池中的磷酸铁锂粉末充分脱附锂离子。结束后将阳极储液池和阴极储液池中的粉末过滤并水洗后，获得脱锂后的磷酸铁锂粉末和嵌锂后的磷酸铁粉末，交换其在反应池中的位置，阴极储液池重新注入卤水和2，6-二羟基蒽醌，阳极储液池内过滤去除粉末后的溶液继续使用，在同样条件下重复提锂过程。单次循环中阴极磷酸铁粉末吸附金属离子后放置在阳极脱附，阳极电解液金属浓度如表1所示。重复上述循环，实现阴极反应储液罐中锂离子选择性分离，并在阳极反应储液罐中富集。
图3为提锂过程中阳极储液池中锂浓度随循环次数的变化，可知在循环至20次时，阳极溶液中锂离子浓度呈稳定的速率上升，说明磷酸铁粉末在循环至20次时依然与最初提取锂离子效率相当。图4为磷酸铁粉末作为吸附剂每次循环的吸附量，可知在循环至20次时，磷酸铁吸附量依然能稳定在最初的28mg/g，反映出循环过程中磷酸铁粉末和磷酸铁锂粉末具有优异的可循环性能。
表1实施例l中单次循环后阳极液中各阳离子浓度
实施例2
采用图1所示的装置，阴极电极和阳极电极均为高纯石墨，阴极槽和阳极槽之间用阴离子交换膜隔开。阴极反应储液罐内装有100ml含锂溶液，含锂溶液中阳离子组成及各自的浓度为Li+0.35g/L、Ca+2.4g/L、Mg2+21g/L、K+6.3g/L，往含锂溶液中加入15mmol磷酸铁粉末和10mmol的2，6-二羟基蒽醌。
阳极电解液为100ml浓度为0.1mol/L NaCl溶液，往其中加入15mmol磷酸铁锂粉末和10mmol的六氰合亚铁离子。阳极储液池内溶液通过循环泵通入阳极槽，阴极储液池内溶液通过循环泵通入阴极槽，流速均为150ml/min。在40℃下电解槽的电流密度500A/m2，电解60min，然后搅拌30分钟，使得阴极储液池中的磷酸铁粉末充分吸附锂离子，阳极储液池中的磷酸铁锂粉末充分脱附锂离子。将两个反应池中的粉末过滤后，交换各自在储液池中的位置，即吸附后的磷酸铁粉末放置在阳极储液池中脱附，脱附后的磷酸铁锂粉末可置于阴极储液池中吸附。单次循环中阴极磷酸铁吸附金属离子后放置在阳极脱附，阳极电解液金属浓度如表2所示。
表2实施例2中单次循环后阳极液中各阳离子浓度
图5为磷酸铁粉末在阴极储液池中单次循环后的XRD图，出现了磷酸铁锂的衍射峰，表明磷酸铁粉末被2，6-二羟基蒽醌还原并且选择性吸附锂离子。
实施例3
采用图1所示的装置，阴极电极和阳极电极极均为导电碳毡，阴极槽和阳极槽之间用阴离子交换膜隔开。阴极反应储液罐内装有1000ml含锂溶液，其中阳离子组成为Li+0.1g/L、Ca+2.4g/L、Mg2+12g/L、K+5.3g/L，往其中加入30mmol磷酸铁粉末和15mmol的2，6-二羟基蒽醌。阳极室电解液为100ml浓度为0.1mol/L NaCl溶液，往其中加入30mmol磷酸铁锂粉末和15mmol的2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)。储液池中溶液通过循环泵通入电解槽，流速为150ml/min。在40℃下电解槽的电流密度300A/m2，电解60min，然后搅拌30分钟，使得阴极储液池中的磷酸铁粉末充分吸附锂离子，阳极储液池中的磷酸铁锂粉末充分脱附锂离子。将两个反应池中的粉末过滤后，交换其在储液池中的位置，即吸附后的磷酸铁放置在阳极脱附。单次循环中阴极磷酸铁吸附金属离子后放置在阳极脱附，阳极电解液金属浓度如表3所示。
表3实施例3中单次循环后阳极液中各阳离子浓度
实施例4
采用图1所示的装置，阴极槽内阴极电极为泡沫镍，阳极槽内阳极电极为导电碳纸，阴极槽和阳极槽之间用阴离子交换膜隔开。阴极反应储液罐内装有100ml旧锂离子电池回收废液，其中阳离子组成为Li+3.1g/L、Cu2+1.8g/L、Na+0.6g/L、Ca2+0.4g/L、Co3+3.8g/L、Al3+2.2g/L、Ni2+2.3g/L和Mn4+3.1g/L，往其中加入50mmol磷酸铁粉末和25mmol的2，6-二羟基蒽醌。
阳极室电解液为100ml浓度为0.1mol/L NaCl溶液，往其中加入50mmol磷酸铁锂粉末和25mmol的六氰合铁络合物。阳极储液池中溶液通过循环泵通入阳极槽，阴极储液池中溶液通过循环泵通入阴极槽，溶液流速均为100ml/min。在50℃下电解槽的电流密度400A/m2，电解120min，然后搅拌30分钟，使得阴极储液池中的磷酸铁粉末充分吸附锂离子，阳极储液池中的磷酸铁锂粉末充分脱附锂离子。将两个反应池中的粉末过滤后，交换其位置，即吸附后的磷酸铁粉末放置在阳极储液池中脱附。单次循环阴极磷酸铁吸附金属离子后放置在阳极脱附，阳极电解液金属浓度如表4所示。
表4
实施例5
采用图1所示的装置，电解槽阴极电极和阳极电极均为碳纤维布，阴极槽和阳极槽之间用阴离子交换膜隔开。阴极反应储液罐内装有100ml含锂溶液，其中阳离子组成为Li+0.07g/L、Ca+0.4g/L、Mg2+13g/L、K+4.9g/L，往其中加入3mmol钴酸锂粉末和3mmol的甲基紫精。阳极室电解液为100ml浓度为0.1mol/L NaCl溶液，往其中加入3mmol氧化钴粉末和3mmol的六氰合铁络合物。阳极储液池中溶液通过循环泵通入阳极槽，阴极储液池中溶液通过循环泵通入阴极槽，流速均为100ml/min。在25℃下电解槽的电流密度200A/m2，电解50min，然后搅拌30分钟，使得阴极储液池中的氧化钴粉末充分吸附锂离子，阳极储液池中的钴酸锂粉末充分脱附锂离子。将两个反应池中的粉末过滤后，交换其位置，即吸附后的氧化钴粉末放置在阳极脱附。单次循环阴极磷酸铁吸附金属离子后放置在阳极脱附，阳极电解液金属浓度如表5所示。
表5
实施例6
采用图1所示的装置，阴极电极和阳极电极均为碳纤维布，阴极槽和阳极槽之间用阴离子交换膜隔开。阴极反应储液罐内装有100ml含锂溶液，含锂溶液中阳离子组成及各自的浓度为Li+0.35g/L、Ca+2.4g/L、Mg2+21g/L、K+6.3g/L，往含锂溶液中加入负载有15mmol磷酸铁粉末的多孔泡沫、5mmol的2，6-二羟基蒽醌和5mmol的甲基紫精。
阳极电解液为100ml浓度为0.1mol/L NaCl溶液，往其中加入15mmol负载有磷酸铁锂粉末的多孔泡沫、5mmol的六氰合亚铁离子和5mmol六氰合铁络合物。阳极储液池内溶液通过循环泵通入阳极槽，阴极储液池内溶液通过循环泵通入阴极槽，流速均为200ml/min。在25℃下电解槽的电流密度500A/m2，电解60min，然后搅拌30分钟，使得阴极储液池中的磷酸铁充分吸附锂离子，阳极储液池中的磷酸铁锂充分脱附锂离子。将两个反应池中的多孔泡沫拿出，交换各自在储液池中的位置，即吸附后的磷酸铁多孔泡沫放置在阳极储液池中脱附，脱附后的磷酸铁锂多孔泡沫可置于阴极储液池中吸附。单次循环中阴极磷酸铁多孔泡沫吸附金属离子后放置在阳极脱附，阳极电解液金属浓度如表6所示。
表6实施例6中单次循环后阳极液中各阳离子浓度
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Claims (22)
1.一种提取锂的装置，其特征在于：包括
容器一：置有第一溶液；
容器二：置有第二溶液；
氧化还原体系：用于提供氧化还原环境；
所述第一溶液为含锂溶液，所述含锂溶液内置有预嵌锂活性物质和第一中间物质，所述第一中间物质经所述氧化还原体系作用后与所述预嵌锂活性物质作用，使所述预嵌锂活性物质吸附所述含锂溶液中的锂离子；
所述第二溶液为提锂溶液，所述提锂溶液内置有预脱锂活性物质和第二中间物质，所述第二中间物质经所述氧化还原体系作用后与所述预脱锂活性物质作用，使所述预脱锂活性物质向第二溶液中释放锂离子。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：装置包括以离子通道连接的阳极槽和阴极槽，所述阳极槽和阴极槽内分别置有阳极电极和阴极电极；
所述阳极槽内循环流动有阳极液，阳极液包括阳极电解液、至少一种电化学活性物质和预脱锂活性物质，所述预脱锂活性物质分散在所述阳极液中；所述阴极槽内循环流动有阴极液，阴极液包括含锂卤水、至少一种电化学活性物质和预嵌锂活性物质，所述预嵌锂活性物质分散在所述阴极液中；
所述阳极液中电化学活性物质将电子由预脱锂活性物质传递至阳极电极，所述预脱锂活性物质向阳极液中释放锂离子；
所述阴极液中电化学活性物质将电子由阴极电极传递至预嵌锂活性物质，所述预嵌锂活性物质吸附阴极液中锂离子。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阳极液中电化学活性物质为一种时，所述电化学活性物质在阳极电极处转换为氧化态分子，所述氧化态分子与预脱锂活性物质反应，释放锂离子；
所述阳极液中电化学活性物质为多种时，多种电化学活性物质之间、电化学活性物质与阳极电极之间逐级反应生成氧化态分子，所述氧化态分子与预脱锂活性物质反应，释放锂离子；
所述阴极液中电化学活性物质为一种时，所述电化学活性物质在阴极电极处转换为还原态分子，所述还原态分子与预嵌锂活性物质反应，吸附锂离子；
所述阴极液中电化学活性物质为多种时，多种电化学活性物质之间、电化学活性物质与阴极电极之间逐级反应生成还原态分子，所述还原态分子与预嵌锂活性物质反应，吸附锂离子。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述离子通道为阴离子交换膜，所述阳极槽和阴极槽由所述阴离子交换膜间隔。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述预脱附锂活性物质满足以下其一或多者的结合：
-所述预脱附锂活性物质为锂离子电池正极材料的一种或几种的混合物；
-所述预脱附锂活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂、三元金属复合氧化物中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述预脱附锂活性物质满足以下其一或多者的结合：
-所述预脱锂活性物质为磷酸铁锂，所述磷酸铁锂为LiFePO4、LixMeyFePO4、LiFexMeyPO4、LiFePO4/C、LixMeyFePO4/C、LiFexMeyPO4/C中的一种或几种的混合物，其中Me为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0<x<1，0<y<1；
-所述预脱锂活性物质为钴酸锂，所述的钴酸锂为LiCoO2、LixMeyCoO2、LiCoxMeyPO4、LiCoO2/C、LixMeyCoO2/C、LiCoxMeyO2/C中的一种或几种的混合物，其中Me为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0<x<1，0<y<1；
一所述预脱锂活性物质为三元金属复合氧化物，所述三元金属复合氧化物为LiAxByC(1-x-y)Oz，其中A、B、C为Fe、Mn、Co、Mo、Ti、Al、Ni、Nb中的一种或几种的混合，0<x<1，0<y<1。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：阳极电极和阴极电极相同或不同，为以下其一或其二：高纯石墨、海绵石墨，碳纤维布、石墨纸、碳毡电极、导电不锈钢、钛片、泡沫镍及钛网。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阳极槽连通有阳极储液池，所述阳极液置于阳极储液池内，并循环通入阳极槽内；
所述阴极槽连通有阴极储液池，所述阴极液置于阴极储液池内，并循环通入阴极槽内。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述电化学活性物质满足以下其一或多者的结合：
-阳极液中电化学活性物质在阳极液中的浓度大于0.005M；
-阴极液中电化学活性物质在阴极液中的浓度大于0.005M；
-阳极液中电化学活性物质与预脱锂活性物质的摩尔量比值大于0.1；
-阴极液中电化学活性物质与预嵌锂活性物质的摩尔量比值大于0.1；
-阳极液中电化学活性物质氧化还原电位比预脱锂活性物质氧化脱锂电位高；
-阴极液中电化学活性物质氧化还原电位比预嵌锂活性物质还原嵌锂电位低。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阳极电解液满足以下其一或两者的结合：
-所述阳极电解液为不含镁离子的盐溶液；
-所述电解液为LiCl、NaCl、KCl、NH4Cl、LiSO4、NH4SO4、Na2SO4、K2SO4、LiNO3、NaNO3、KNO3中其一溶液或多者的混合溶液。
11.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阳极液温度为0～80℃，pH值为2～12；
所述阴极液温度为0～80℃，pH值为2～12；
所述阳极液和/或阴极液循环流速与电极面积相关，每平方厘米电极对应的流速为10～100ml/min。
阳极电极和阴极电极电压范围为0.5～5.0V，电流密度为100～500A/m2。
12.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阳极液中电化学活性物质为六氰合铁络合物及其衍生物、二茂铁及其衍生物、2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物及其衍生物中的一种或多者的结合；
所述阴极液中电化学活性物质为苯醌类分子及其衍生物、萘醌类分子及其衍生物、蒽醌类分子及其衍生物、甲基紫精及其衍生物、酚嗪类分子及其衍生物中的一种或多者的结合。
13.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：以(Fe(CN)64-为阳极液中电化学活性物质，以2，6-DHAQ为阴极液中电化学活性物质，以磷酸铁锂为预脱锂活性物质，以磷酸铁为预嵌锂活性物质，以NaCl溶液为电解液，电极及各自溶液中反应式为：
阴极电极处反应式：
预嵌锂活性物质反应式：
阳极电极处反应式：
预脱锂活性物质反应式：
Fe(CN)6 3-+LiFePO4→Fe(CN)6 4-+FePO4+Li+
14.一种提取锂的方法，其特征在于：通过预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子，并在吸附锂离子后作为预脱锂活性物质向提锂溶液中释放锂离子；包括以下步骤
第一中间物质从氧化还原体系中获取电子后，与预嵌锂活性物质作用，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子；
第二中间物质将电子传递至氧化还原体系后，与预脱锂活性物质作用，使预脱锂活性物质向提锂溶液释放锂离子。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述第一中间物质为一种或多种物质；
所述第二中间物质为一种或多种物质；
第一中间物质与第二中间物质相同或不同。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述第一中间物质为多种物质时，多种物质之间逐级反应后与预嵌锂活性物质作用；
第二中间物质为多种物质时，多种物质之间逐级反应后与预脱锂活性物质作用。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述预嵌锂活性物质与所述预脱锂活性物质之间关系满足以下其一或多者结合：
-所述预嵌锂活性物质吸附锂离子后为所述预脱锂活性物质；
-所述预嵌锂活性物质吸附所述含锂溶液中锂离子后作为所述预脱锂活性物质置于所述提锂溶液中；
-所述预脱锂活性物质向溶液中释放锂离子后为所述预嵌锂活性物质；
-所述预脱锂活性物质在所述提锂溶液中释放锂离子后作为所述预嵌锂活性物质置于所述含锂溶液中；
-所述预嵌锂活性物质和所述预脱锂活性物质循环利用。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述氧化还原体系为电化学体系，所述电化学体系包括阳极电极、阴极电极，阳极液为所述含锂溶液，阴极液为所述提锂溶液，所述阳极液内置有所述第一中间物质和预脱锂活性物质，所述阴极液中置有所述第二中间物质和预嵌锂活性物质，所述第一中间物质、第二中间物质中均包含有电化学活性物质，第一中间物质将电子由阴极电极传递至预嵌锂活性物质，使预嵌锂活性物质吸附含锂溶液中的锂离子；第二中间物质将电子由预脱锂活性物质传递至阳极电极，使预脱锂活性物质向提锂溶液中释放锂离子。
19.根据权利要求14～19任一项所述的方法，其特征在于：所述预嵌锂活性物质、预脱锂活性物质、第一中间物质、第二中间物质在溶液中的存在形式为：
所述预嵌锂活性物质、预脱锂活性物质以以下其一或多者的结合置于溶液中
-以颗粒或粉末分散在溶液中
-颗粒或粉末负载在基体上，然后置于溶液中。
所述第一中间物质、第二中间物质满足以下其一或多者的结合：
-溶于溶液中；
-悬浮于溶液中；
-分散于溶液中。
20.根据权利要求14或19所述的方法，其特征在于：以电解池为基体，以盐溶液为阳极电解液，在所述阳极电解液内混合有电化学活性物质和预脱锂活性物质，以含锂溶液为阴极电解液，在所述阴极电解液内混合有电化学活性物质和预嵌锂活性物质；阳极反应包括：
a阳极液中电化学活性物质在阳极电极处被氧化为氧化态分子；
b氧化态分子与预脱锂活性物质反应释放锂离子；
阴极反应包括：
a阴极液中电化学活性物质在阴极电极处被还原为还原态分子；
b还原态分子与预嵌锂活性物质反应吸附锂离子。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：采用权利要求1～18任一项所述的装置实施。
22.权利要求1所述的装置或权利要求19所述的方法在从含M溶液中分离和富集M上的应用，其特征在于：所述M为金属阳离子，所述预脱锂活性物质为预脱M活性物质，所述预嵌锂活性物质为预嵌M活性物质，所述含锂溶液为含M溶液。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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