镁橄榄石熔盐电脱氧制备锂离子电池负极材料

本文采用熔盐电脱氧的方法,在NaCl-CaCl_2熔盐中,以镁橄榄石为原料,制备适于锂离子电池负极材料的镁硅合金。以压制的镁橄榄石片为阴极,石墨为阳极,研究不同烧结温度、电解温度和电解时间对镁硅合金的影响,得到了较佳的电解参数:在20 MPa下压制,900℃烧结6 h制得的阴极片,在600℃下恒电位3.10 V电解72 h,可以得到含有Mg2Si相的镁硅合金。     

熔盐电解二氧化锰制备锰新工艺研究

提出了以二氧化锰为原料经一步熔盐电解得到锰新工艺,具有工艺流程短、低能耗、无环境污染等特点.采用850°C的NaCI-CaC12混合熔盐体系,以烧结后的MnO2片作为阴极,高密度石墨碳棒作阳极,在工作电压(2.8-3.2 V)下进行电解.研究了不同的烧结温度、电解电压和电解时间等因素对阴极片形貌及其对电脱氧反应的影响,结果表明采用熔盐电解MnO2粉末直接制备金属Mn的最佳的工艺条件为:MnO2粉末在20 MPa下压片,1 000°C烧结5 h后,在850°C的NaC1-CaC12混合熔盐中加3.0 v的工作电压电解13 h.     

稀土氟化物体系熔盐电解下埋阴极试验炉炉衬材料的选择分析

通过在稀土氟化物体系熔盐电解下埋阴极电解槽中使用Si3N4结合Si C材料作为炉衬材料进行工业试验,从产出金属产品质量,材料的耐高温性能以及抗电解质腐蚀性等方面,探讨其在稀土氟化物体系熔盐电解新型电解槽中的适用性。     

高碳铬铁熔盐电解精炼制备低碳纯净铬铁

以NaCl?KCl熔盐为电解质、高碳铬铁为工作电极、钨丝为对极、Ag/AgCl为参比电极,在阳极电极电势为0.3 V (vs. Ag/AgCl)的恒压条件下一步熔盐电解高碳铬铁制备低碳纯净铬铁;通过方波伏安法研究了阴极铬铁沉积机理,对阴极电解产物进行了微观分析和物相表征. 结果表明,阴极铬离子沉积是由扩散控速的一次性得失2个电子的可逆反应,且阳极中金属铬先于铁氧化进入熔盐;低碳铬铁合金为粒径0.5?2 ?m的球状颗粒,阴极产物低碳铬铁的碳含量仅为0.24wt%.     

SOM法与FFC法制备海绵钛的对比

对固体透氧膜法(SOM)与熔盐电解法(FFC)直接电解还原制备金属钛进行了对比研究。SEM与EDX分析表明,产物呈海绵结构,电解时间延长,氧含量降低,颗粒尺寸增加;FFC法需电解9 h,TiO2阴极片才会被还原为金属钛;SOM法使用透氧膜隔离阴极与阳极,避免了副反应发生,只需电解3h即可获得金属钛;分析了SOM法电解过程氧离子的迁移行为。     

阴极材料在乏燃料干法后处理中的研究进展

干法后处理在以后的先进核燃料循环中有着不可或缺的作用。由美国开发的熔盐电精炼流程是目前研究较多,且具有良好应用前景的干法后处理流程之一,但是选用何种材料作为阴极电解材料还需讨论。本文重点介绍一些常用阴极电极。     

间硝基苯甲酸在硫酸介质中的电还原特性

采用循环伏安法研究了硫酸介质中电极材料、扫描速度、反应温度和添加剂等对间硝基苯甲酸(mNBA)电解还原的影响。结果表明：在该体系中最合适的阴极材料为铜电极;在电还原过程中,随着扫描速度和温度增大,mNBA电还原反应的峰电流不断增大,其电极过程受扩散控制,电还原反应伴有不可逆随后化学反应;在溶液中加入无机盐SnCl2对mNBA的电解还原有明显的助催化作用。     

熔盐电解La_2O_3-NiO制备LaNi_5粉末

采用FFC剑桥工艺以NiO粉末或NiO-La2O3(Ni:La=5:1)粉末为原料经一步熔盐电解成功制备了金属Ni和LaNi5合金.将模压成型的NiO或NiO-La2O3片烧结后作为阴极,高密度石墨棒作为阳极,在CaCl2-NaCl混合熔盐中进行电解.研究了成型压力、烧结温度、槽电压和电解时间等对制备LaNi5合金的影响.得到熔盐电解制备LaNi5的适宜条件为NiO-La2O3粉末在30MPa下模压成型,850℃烧结5h后,在850℃的CaCl2-NaCl熔盐中,3.1V槽电压下电解36 h.探讨了制备LaNi5的反应机理.估算在适宜的工艺条件下电解NiO-La2O3制备LaNi5的电流效率为7.65%,电能消耗为26678.1 kW·h/t-LaNi5.     

LiF–NaF–KF熔盐体系中Ce3+的电化学行为

采用循环伏安法、开路计时电位法和方波伏安法,在含4.32×10 4mol/cm3CeF3的LiF–NaF–KF熔盐(温度873 K)中研究了Ce3+的阴极电化学行为,结果表明,Ce3+的阴极还原是一个一步电子得失的不可逆过程,主要受扩散控制。在上述熔盐中,以Ni为阴极,采用恒电流密度145 mA/cm2电解12 h,所得到的电沉积产物为Ce金属以及铈镍合金Ce2Ni7。     

六碲化钠的生产

本专利有关六碲化钠的电解制备,是由碲与脱氧溶液氢氧化钠经电解反应而制得。本法包括元素碲电化学反应和氢氧化钠脱氧,在隔膜电解槽中内部电解,电槽阴极为汞,阳极为钠汞齐,阴极电势相对饱和甘汞电极为-1.1到-1.9伏,采用钠汞齐阳极可阻止氧气或氯气的产生及渗透到阴极表面。碱溶液脱氧被引入同样浓度的钠汞齐溶液,阴极电势迅速变化从-1.1到-1.9伏,     

Behavior of diffusing elements from an integrated cathode of an electrochemical reduction process

The electrochemical reduction process for spent oxide fuel is operated in a molten salt bath and adopts an integrated cathode in which the oxides to be reduced act as a reactive cathode in the molten salt electrolyte cell. Heat-generating radioisotopes in the spent oxide fuel such as cesium and strontium are dissolved in the molten salt and diffuse from the integrated cathode. However, the behavior of the dissolved cations has not been clarified under an electrochemical reduction condition. In this work, the reduction potentials of cesium, strontium, and barium were measured in a molten LiCl-3 wt% Li₂O salt and their mass transfer behavior was compared with two current conditions on the cell. The concentration changes of the cations in the molten salt phase were measured and no significant differences on the dissolution behavior were found with respect to the current. However, under a continued current condition, the removal of the high heat-generating elements requires more time than the complete reduction of metal oxide due to the slow rate of diffusion.     

氯化锂-氯化钾熔盐中二氧化铈的熔解还原

熔盐电解技术是乏燃料干法后处理的重要技术路线。以二氧化铈为氧化物乏燃料的模拟物,探索了氧化物乏燃料在氯化锂-氯化钾熔盐体系中的熔解问题,研究了各参数（温度、时间、流速等）对氯化反应的影响,成功使用液态锌阴极回收熔盐中低浓度的铈,通过真空减压蒸馏成功实现了铈-锌合金的分离,为乏燃料的干法后处理提供了有参考价值的基础数据。     

乏燃料熔盐电解后处理动力学模型研究

电解精炼是乏燃料干法后处理工艺中的关键环节。针对氯化锂-氯化钾（LiCl-KCl）熔盐环境中的电解精炼行为,基于电极表面处的反应过程建立了动力学模型。通过与现有实验数据的比较验证了模型的有效性。通过该模型,可以预测电解精炼过程中液镉阳极中乏燃料的溶解和阴极处金属沉积的动力学特征,以及所涉及元素的分电流、电极电位和熔盐中离子浓度的演变。除此之外,该模型还能模拟多元素复杂体系电解精炼的过程。当使用锆、铀、钚及稀土作为阳极时,模拟结果显示在阳极处锕系元素和稀土元素随时间逐渐溶解,而惰性金属几乎不溶解。在熔盐中,钚的浓度逐渐增加而铀的浓度逐渐减少,当钚开始在固体阴极发生沉积后,铀的沉积速率减小,而稀土元素和锆在阴极的沉积量极少。     

难熔金属含氧酸盐电化学解离-合金化短流程绿色工艺

针对难熔金属传统冶金流程长、能耗高和污染重的问题,介绍了以难熔金属含氧酸盐(如CaTiO3, NaVO3, Na2CrO4等)中间体直接熔盐电解(液态阴极)制取合金的短流程新过程。以熔点低、可溶、可电离的难熔金属含氧酸盐为电解反应物直接实现难熔金属的合金化,构建冶金?材料一体化的熔盐电解新体系,是缩短流程和实现冶金资源“快速成材”的创新路径。新过程弃用污染性工艺,环境友好,符合高效绿色冶金原则,有潜力成为一种普适性新方法。     

锂电解过程中杂质元素的电化学行为

采用循环伏安法研究了锂电解过程中杂质元素的电化学行为。电解过程中杂质元素镁将优先于锂在阴极析出, 然后是金属锂的欠电位沉积形成镁锂合金, 最后才是金属锂的析出, Mg ²⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为1.44×10 ^-5 cm ²/s;微量的Ca ²⁺即发生钙锂共沉积;在含少量氯化钠的熔盐体系中, 杂质元素钠被锂还原并形成合金, 随着电解质体系中氯化钠含量的增加, 金属锂中的钠含量有较大的增加;杂质元素铁优先于锂在阴极析出, 在阴极被还原成海绵铁使阴极钝化, 引起熔盐体系锂的析出电流急剧降低, Fe ³⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为3.14×10 ^-5 cm ²/s。     

Bi(Ⅲ)在NaCl-KC1熔盐体系中的电化学行为

为开发环境友好型铋提取技术,在700℃下采用循环伏安、方波伏安和计时电位等方法研究了NaCl?KCl熔盐体系中Bi(III)在玻碳电极上的电化学行为。在–0.3 V (vs. Ag/AgCl)电位下以玻碳电极为工作电极对NaCl?KCl?BiCl3进行恒电位电解。结果表明,Bi(III)在NaCl?KCl熔盐体系中的还原反应是一步得到3个电子的准可逆反应Bi3++3e?=Bi,起始还原电位为0.05 V (vs. Ag/AgCl),该反应受扩散控制。Berzins-Delahay方程和Sand方程计算的700℃下Bi(III)在熔盐中的扩散系数分别为0.83×10–5和1.0×10–5 cm2/s。阴极产物为致密纯金属Bi,不含杂质。     

低共熔混合锂盐合成Co和Al共掺杂的LiNiO2

在空气中,采用低共熔混合物L iNO3-L iOH为锂盐,制备了Co和A l共掺杂锂离子电池正极材料L iN i0.8Co0.15A l0.05O2。XRD分析表明,制得的正极材料具有完整的层状结构。电性能测试表明:在0.5 mA/cm2的放电电流密度和2.7—4.2 V的电压范围内,L iN i0.8Co0.15A l0.05O2首次放电比容量达147.6 mA.h/g,库仑效率达84.3%,第20次的放电比容量为133.8 mA.h/g。该合成新工艺,能制备出电化学性能良好的Co和A l共掺杂的L iN iO2正极材料。     

Factors affecting the discharge lifetime of lithium-molten nitrate thermal battery cells using soluble cathode materials

The use of soluble cathode materials in molten nitrate electrolyte thermal battery cells presents several problems related to cathode material diffusion into the anolyte. A chemical reduction of the soluble cathode material by molten lithium anodes is observed to degrade cell performance. Factors affecting cell lifetime were found to include discharge rate and temperature, cell thickness, activation into load versus open circuit and the presence or absence of a Cl^– rich separator layer.     

A novel electrolytic process using a Cu cathode for the production of Mg metal from MgO

Journal of Applied Electrochemistry - An environmentally friendly and effective molten salt electrolysis process using a copper (Cu) cathode was developed for producing magnesium (Mg) metal from...     

Calciothermic reduction of NiO by molten salt electrolysis of CaO in CaCl2 melt

Metallic nickel powders with low and uniform residual oxygen content were produced from NiO using the molten salt electrolysis of CaO in CaCl₂ melt. Suitable amount of CaO for the reduction was in the range of 0.5–3.0 mol% CaO.The electrical isolation of NiO from both electrodes could produce metallic Ni in CaCl₂ melt. Separating the metal oxides from the cathode confirmed the mechanism of calciothermic reduction that the electrolysis of dissolved CaO in CaCl₂ melt produces Ca, and that the dissolved Ca in molten CaCl₂ successfully reduces NiO to metallic Ni. An average of about 600 ppm oxygen in Ni sample was achieved directly from oxide, when NiO was detached from the cathode.