以Li2CO3为原料制备金属锂过程的电化学还原机制

稀有金属, 2016, 40(5): 473-477. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.2016.05.011

以Li2CO3为原料制备金属锂过程的电化学还原机制

张保国 ^1, , 李继东 ^2, , 赫婷婷 ^3, , 王一雍 ^4,

1.辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山,114051

2.辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山,114051

3.辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山,114051

4.辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山,114051

基金项目: 鞍山市科技项目(2012MS02)资助辽宁省教育厅一般项目(L2012092) 国家自然科学基金项目(51204094)

关键词： Li2CO3 , 金属锂 , 还原机制 , 电沉积 , 熔盐电解

Electrochemical Reduction Mechanism of Preparation of Lithium Metal Using Li2CO3 as Raw Material

Keywords： Li2CO3 , lithium metal , reduction mechanism , electrodeposition , molten salt electrolysis

953 K下,在LiCl-LiF-Li2CO3纯锂盐体系中,采用电化学手段(循环伏安法,计时电流法)研究了熔盐电解碳酸锂制备金属锂的电极过程,重点分析了锂的还原机制和碳酸根离子的放电行为.研究表明,金属锂在钨电极上的还原是锂离子一步得电子的可逆反应过程,在氯气析出峰前的氧化峰为碳酸锂在电场作用下分解为二氧化碳和氧化锂,氧化锂中的氧离子放电生成氧气所致,电场的作用促进了碳酸锂的分解.计时电流表明锂离子的沉积速率受扩散控制,经计算锂离子在熔盐中扩散系数为1.35×10-8 cm2·s-1,成核过程是半球形三维瞬时成核.碳酸锂的加入比传统的以LiCl为原料熔盐电解法制备金属锂或者合金实际分解电压低0.5V,从而降低了电解过程电压,较少了能源消耗;使用碳酸锂作原料熔盐电解法制备金属锂不仅减少了环境污染还降低了锂的生产成本.

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