通过热压法构建具有高效离子传输路径的无溶剂LiFePO₄卤水提锂电极

摘要

构建具有优异离子传输特性的高载量电极，对于通过电化学方法从卤水中高效提取锂至关重要。本文报道了一种无溶剂热压策略，用于制造结构优化的LiFePO₄电极，该电极具有优异的电化学性能和机械稳定性。通过采用蚀刻钛箔作为集流体，并引入多壁碳纳米管作为导电添加剂，成功构建了三维互连的多孔结构，从而加速了离子扩散并提高了电极结构的完整性。基于Micro-CT和Avizo分析的结果表明：与传统湿法涂覆电极相比，热压电极具有更高的孔隙率、更低的曲折度以及更连通的离子传输通道。电化学测试表明，热压电极具有更高的锂离子扩散系数和更低的电荷转移电阻。在优化条件下，质量负载为19.4 mg cm^-2的热压电极在Uyuni模拟卤水中经过15次循环后，锂提取容量达到4.13 mg cm^-2，纯度为93.91%。本研究建立了一种可扩展的热压方法，并阐明了其在锂选择性电化学分离中的基本物理化学优势。

关键词

热压 / 无溶剂 / 离子传输路径 / 电化学锂提取

基金资助

天津市自然科学基金重点项目(23JCZDJC00570); 中国博士后科学基金特别资助(2023T160268);中国博士后科学基金(2023M741362); 上海市自然科学基金(23ZR1401200)