一种金属锂电解槽装置的制作方法

本技术涉及电解槽，尤其涉及一种金属锂电解槽装置。

背景技术：

1、电解槽一般由槽体、槽盖、阴极和阳极组成，根据阳极插入电解液中的方式不同可将电解槽分为下插式电解槽和上插式电解槽。其中下插式电解槽的阳极石墨浸没于电解质液面下，石墨与空气隔绝，阳极之外套有金属材质的阴极，阴阳极之间有一层隔膜。上述结构的电解槽在运行过程中故障率低，但是在实际应用中存在以下技术问题：(1)该电解槽结构复杂，制作成本较高；(2)隔膜寿命短，换膜操作频繁，且因石墨更换困难而导致槽体报废较快；(3)电解槽密封性差，液氯生产无法保证；因此针对上述问题，有必要开发一种金属锂电解槽装置。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种金属锂电解槽装置，该电解槽结构简单，取消阴阳极之间的隔膜，便于更换，可实现自动连续进料、连续出锂，同时保证液氯的生产。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

3、一种金属锂电解槽装置，包括槽体和槽盖，所述槽盖的顶部设有进料管和排气口，所述槽体的上部一侧设有排锂管，所述槽体的内部设有阳极，所述阳极的外围套设有阴极；所述阴极的上部设有与所述排锂管相连通的集锂结构，所述集锂结构包括与所述排锂管相连通的集锂部件，所述集锂部件的内部设有集气部件，所述集锂部件与所述集气部件之间设有集锂区，所述集气部件贯穿集锂部件，所述集气部件的顶部连通所述排气口，所述集气部件的底部与所述阳极之间设有间隙；所述集锂部件的下方设有镂空结构的分离部件。

4、作为一种改进的技术方案，所述集锂部件为底部敞开且顶部以及四周密封的第一圆柱体；所述集气部件为两端敞开且四周密封的第二圆柱体；所述第二圆柱体的顶部外壁与所述第一圆柱体的顶部固定连接，所述第一圆柱体的顶部和所述第二圆柱体的顶部具有相同圆心，且所述第二圆柱体的高度大于所述第一圆柱体的高度。

5、作为一种改进的技术方案，所述分离部件包括两个圆形第一钢管，所述两个第一钢管之间设有多个第二钢管，其中相邻两个所述第二钢管之间设有第一钢丝，所述第一钢丝与相邻所述第二钢管之间分别设有间隙，所述第一钢丝和所述第二钢管的外壁上分别设有多层圆形第二钢丝。

6、作为一种改进的技术方案，所述分离部件的顶部与所述第一圆柱体的顶部具有相同的圆心和直径。

7、作为一种改进的技术方案，相邻两个所述集锂部件之间通过连接管相连通。

8、作为一种改进的技术方案，所述排锂管上设有流量阀，所述排锂管的端部连通储锂罐。

9、作为一种改进的技术方案，所述阴极通过连接板固定在所述槽体的内壁上。

10、采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

11、由于金属锂电解槽装置，包括槽体和槽盖，槽盖的顶部设有进料管和排气口，槽体的上部一侧设有排锂管，槽体的内部设有阳极，阳极的外围套设有阴极，阴极的上部设有与排锂管相连通的集锂结构；集锂结构包括与排锂管相连通的集锂部件，集锂部件的内部设有集气部件，集锂部件与集气部件之间设有集锂区，集气部件贯穿集锂部件，集气部件的顶部连通排气口，集气部件的底部与阳极之间设有间隙；集锂部件的下方设有镂空结构的分离部件。实际生产中工作人员通过进料管将无水氯化锂和无水氯化钾加入槽体中，经过电解反应后，液态金属锂在阴极析出，然后液态金属锂向上流动进入集锂部件与集气部件之间的集锂区，最后通过排锂管排出；其中金属锂向集锂区流动时，电解液在重力作用下穿过分离部件重新流入电解槽中继续参与电解反应，电解反应阳极产生的氯气穿过集气部件与阳极之间的间隙进入集气部件的内部，最后从集气部件的顶部沿着排气口排出。上述结构的电解槽设计合理，整个反应过程中加料以及出锂以及氯气的排出均在密闭环境下进行，并且通过集锂结构可实现氯气、电解液以及金属锂的有效分离，与传统的电解槽相比较，结构简单，成本低，更换和拆卸方便。

12、由于集锂部件为底部敞开且顶部以及四周密封的第一圆柱体；集气部件为两端敞开且四周密封的第二圆柱体；第二圆柱体的顶部外壁与第一圆柱体的顶部固定连接，第一圆柱体的顶部和第二圆柱体的顶部具有相同圆心，且第二圆柱体的高度大于第一圆柱体的高度。实际生产中，电解液经过阳极和阴极的作用，生成的金属锂会聚集在阴极的上部，然后随着金属锂层的厚度形成，金属锂液流动进入集锂部件与集气部件之间所形成的集锂区，通过排锂管排出；阳极产生的氯气移动进入集气部件的内部，穿过集气部件的顶部，最后通过排气口排出。上述结构的集锂部件和集器部件设计合理，实现了金属锂液和氯气的有效分离。

13、由于分离部件包括两个圆形第一钢管，两个第一钢管之间设有多个第二钢管，其中相邻两个第二钢管之间设有第一钢丝，第一钢丝与相邻第二钢管之间分别设有间隙，第一钢丝和所述第二钢管的外壁上分别设有多层圆形第二钢丝。电解过程中，阴极产生的金属锂密度小因此会上浮，而密度大的电解液在重力的作用下穿过分离部件的多个间隙重新回到槽体中继续参与电解反应。上述分离部件实现了金属锂和电解液的有效分离。

14、由于分离部件的顶部与第一圆柱体的顶部具有相同的圆心和直径。这种设计，便于生成的金属锂直接进入集锂部件中。

15、由于相邻两个集锂部件之间通过连接管相连通。通过这种连接实现，实现了相邻集锂部件的相互连通。

16、由于排锂管上设有流量阀，排锂管的端部连通储锂罐。通过流量阀可以有效控制出锂流量。

17、由于阴极通过连接板固定在槽体的内壁上。通过这种连接结构，实现了对阴极的有效固定。

技术特征：

1.一种金属锂电解槽装置，其特征在于：包括槽体和槽盖，所述槽盖的顶部设有进料管和排气口，所述槽体的上部一侧设有排锂管，所述槽体的内部设有阳极，所述阳极的外围套设有阴极；所述阴极的上部设有与所述排锂管相连通的集锂结构，所述集锂结构包括与所述排锂管相连通的集锂部件，所述集锂部件的内部设有集气部件，所述集锂部件与所述集气部件之间设有集锂区，所述集气部件贯穿集锂部件，所述集气部件的顶部连通所述排气口，所述集气部件的底部与所述阳极之间设有间隙；所述集锂部件的下方设有镂空结构的分离部件。

2.根据权利要求1所述的一种金属锂电解槽装置，其特征在于：所述集锂部件为底部敞开且顶部以及四周密封的第一圆柱体；所述集气部件为两端敞开且四周密封的第二圆柱体；所述第二圆柱体的顶部外壁与所述第一圆柱体的顶部固定连接，所述第一圆柱体的顶部和所述第二圆柱体的顶部具有相同圆心，且所述第二圆柱体的高度大于所述第一圆柱体的高度。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属锂电解槽装置，其特征在于：所述分离部件包括两个圆形第一钢管，所述两个第一钢管之间设有多个第二钢管，其中相邻两个所述第二钢管之间设有第一钢丝，所述第一钢丝与相邻所述第二钢管之间分别设有间隙，所述第一钢丝和所述第二钢管的外壁上分别设有多层圆形第二钢丝。

4.根据权利要求2所述的一种金属锂电解槽装置，其特征在于：所述分离部件的顶部与所述第一圆柱体的顶部具有相同的圆心和直径。

5.根据权利要求1所述的一种金属锂电解槽装置，其特征在于：相邻两个所述集锂部件之间通过连接管相连通。

6.根据权利要求1所述的一种金属锂电解槽装置，其特征在于：所述排锂管上设有流量阀，所述排锂管的端部连通储锂罐。

7.根据权利要求1所述的一种金属锂电解槽装置，其特征在于：所述阴极通过连接板固定在所述槽体的内壁上。

技术总结本技术涉及电解槽技术领域，尤其涉及一种金属锂电解槽装置，包括槽体和槽盖，槽盖的顶部设有进料管和排气口，槽体的上部一侧设有排锂管，槽体的内部设有阳极，阳极的外围套设有阴极，阴极的上部设有与排锂管相连通的集锂结构；集锂结构包括与排锂管相连通的集锂部件，集锂部件的内部设有集气部件，集锂部件与集气部件之间设有集锂区，集气部件贯穿集锂部件，集气部件的顶部连通排气口，集气部件的底部与阳极之间设有间隙；集锂部件的下方设有镂空结构的分离部件。上述结构的电解槽设计合理，整个反应过程中加料以及出锂以及氯气的排出均在密闭环境下进行，并且通过集锂结构可实现氯气、电解液以及金属锂的有效分离。技术研发人员：孔小星,张文静,袁崇凯,类成存,杨睿君,宋森鹏,田萍受保护的技术使用者：山东默锐科技有限公司技术研发日：20230830技术公布日：2024/5/16