Lithium extraction from brine through a decoupled and membrane-free electrochemical cell design

卤水 电化学 阳极 电极 磷酸钒锂电池 电化学电池 无机化学 锂(药物) 阴极 氧化还原 卤化物 化学 材料科学 生物化学 有机化学 物理化学 医学 内分泌学
作者
Zhen Li,I-Chun Chen,Li Cao,Xiaowei Liu,Kuo‐Wei Huang,Zhiping Lai
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:385 (6716): 1438-1444 被引量:1
标识
DOI:10.1126/science.adg8487
摘要

The sustainability of lithium-based energy storage or conversion systems, e.g., lithium-ion batteries, can be enhanced by establishing methods of efficient lithium extraction from harsh brines. In this work, we describe a decoupled membrane-free electrochemical cell that cycles lithium ions between iron-phosphate electrodes and features cathode (brine) and anode (fresh water) compartments that are isolated from each other yet electrochemically connected through a pair of silver/silver-halide redox electrodes. This design is compatible with harsh brines having magnesium/lithium molar ratios of up to 3258 and lithium concentrations down to 0.15 millimolar, enabling the production of battery-grade (>99.95% pure) lithium carbonate. Energy savings of up to ~21.5% were realized by efficiently harvesting the osmotic energy of the brines. A pilot-scale cell with an electrode surface area of 33.75 square meters was used to realize lithium extraction from Dead Sea brine with a recovery rate of 84.0%.
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