CN116043275A - 一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽 - Google Patents

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杜鹏飞
刘伟
付松
曹曦
侯金龙
王旋
胡红武
刘雅锋
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Abstract

本发明公开了一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，属于金属锂电解生产技术领域。本发明包括密闭容器，所述密闭容器内设有去底的集锂罩，所述集锂罩的顶端与集锂桶连通，使所述阴极圈位置的金属锂能上浮至所述集锂罩内，再继续上浮至所述集锂桶内；所述集锂桶与导锂管相连，所述导锂管的一端突出于所述密封容器。本发明通过在密封容器内设置集锂罩和集锂桶，金属锂的密度小于电解液，电解产生的金属锂能上浮至无底的集锂罩内，金属锂进入集锂罩内能继续上升至集锂桶，集锂桶对金属锂进行收集，全程仅通过金属锂的浮力完成收集，自动化程度高，无需额外收集。

Description

一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽
技术领域
本发明属于金属锂电解生产技术领域，具体涉及一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽。
背景技术
目前在锂电解生产过程中，普遍采用熔盐电解的方式进行制取。熔盐电解法是电解氯化锂和氯化钾的混合物，其中氯化钾为辅助电解质，它起到稳定、降温和导电的作用，电解温度为400~440℃左右，电解时氯化锂分解，在阴极析出锂，阳极析出氯气。两电极化学反应为：
阴极：Li+ + e- → Li（s）
阳极：Cl- →Cl2（g）+ e-
总反应：Li+ + Cl- → Cl2（g）+ Li（s）
但是，在制取得到出金属锂后，无论是通过手工舀取还是溢流到槽外过程中，都会不可避免地接触到空气，造成金属锂的二次污染。
专利申请CN 208933495 U 中公开了一种锂电解槽结构，其在电解槽顶盖上开设有取锂窗口和尾气出口，其取锂过程中不可避免地需要进行开窗操作，造成金属锂的空气接触，无法满足高纯生产要求；
专利申请CN 207259607 U中公开了一种集中收集的金属锂电解槽，其中的集锂桶顶部为敞口，直径将液态金属锂暴露在空气中，同样无法满足高纯生产要求。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，该电解槽能防止金属锂接触到空气而污染，有效提高金属锂的纯度。
本发明保护一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，包括密封容器，所述密封容器的顶部设有加料管，所述密封容器的外侧设有加热器件，所述密封容器内设有阳极，所述阳极的顶端突出于所述密封容器，所述阳极的侧面与隔网连接，所述隔网的外侧设有阴极圈，所述阴极圈与阴极导电板相连，所述阴极导电板的一端突出于所述密封容器；
所述阴极圈上方设有去底的集锂罩，所述集锂罩的顶端与集锂桶连通，使所述阴极圈位置的金属锂能上浮至所述集锂罩内，再继续上浮至所述集锂桶内；所述集锂桶与导锂管相连，所述导锂管的一端突出于所述密封容器。
进一步地，所述集锂罩的顶面倾斜设置，所述倾斜的角度为5°~30°，使所述金属锂能上浮至所述集锂桶内。
进一步地，所述加热器件为热风管。
进一步地，所述隔网的孔隙率为10%~50%，所述隔网的孔径为1~10mm。
进一步地，所述密封容器由顶盖、槽体和底板顺次连接形成；所述顶盖上设有测温热电偶，所述顶盖与所述阳极之间设有阳极绝缘块，所述顶盖与所述阴极导电板之间设有阴极绝缘块。
进一步地，所述顶盖与所述槽体之间设有绝缘层。
有益效果：
本发明通过在密封容器内设置集锂罩和集锂桶，金属锂的密度小于电解液，电解产生的金属锂能上浮至无底的集锂罩内，金属锂进入集锂罩内能继续上升至集锂桶，集锂桶对金属锂进行收集，全程仅通过金属锂的浮力完成收集，自动化程度高，无需额外收集。通过设置导锂管，将集锂桶内的金属锂导出，全程均在密闭的环境操作，不与空气接触，电解产生的金属锂纯度高。通过设置加热器件，能保持密封容器的温度，防止金属锂凝固，便于金属锂的导出。通过设置加料管，实现加料，同时能将电解产生的氯气通过加料管排出处理，防止氯气泄漏，提升安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为本发明中一个实施例中电解槽的剖视图。
图2为本发明中一个实施例中电解槽的俯视图。
图3为图2中A-A方向的剖视图。
图4为图3中B部分的局部放大图。
图中，1、阳极；2、阳极夹板；3、顶盖；4、槽体；5、底板；6、绝缘层；7、绝缘套管；8、绝缘垫圈；9、螺栓；10、螺母；11、垫圈；12、阴极导电板；13、阴极绝缘块；14、阳极绝缘块；15、阴极圈；16、隔网；17、集锂罩；18、角钢；19、条形钢板；20、集锂桶；21、导锂管；22、操作箱；23、热测温电偶；24、加料管；25、槽外壁；26、进口管；27、出口管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1~4，本发明保护一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，包括密封容器，密封容器的顶部设有加料管24，加料管24用于加入反应原料，在电解过程中可以作为氯气的排气管，将氯气排出处理。密封容器的外侧设有加热器件，密封容器内设有阳极1，阳极1的顶端突出于密封容器，阳极1突出于封闭容器的部分上设有阳极夹板2，阳极1底部的侧面与隔网16连接，隔网16的外侧设有阴极圈15，阴极圈15不与隔网16接触，阴极圈15与阴极导电板12相连，阴极导电板12的一端突出于密封容器。
阴极圈15上方设有去底的集锂罩17，集锂罩17环绕阳极1设置，使金属锂能从下方进入到集锂罩17内集锂罩17的顶端与集锂桶20连通，使阴极圈15位置的金属锂能上浮至集锂罩17内，再继续上浮至集锂桶20内；集锂桶20与导锂管21相连，导锂管21的一端突出于密封容器。其中，导锂管21向斜下方倾斜设置，倾斜的角度优选为20°~70°，导锂管21突出于槽体4的一端与操作箱22相连，操作箱22能对金属锂进行储存和处理。
参考图1，在一个具体实施例中，集锂罩17的顶面倾斜设置，倾斜的角度为5°~30°，图1中的集锂罩17整体为一端高一端低，在高的一端顶部开口设置集锂桶20，使金属锂能沿着集锂罩17的顶面内壁运动至集锂桶20内，实现对金属锂的收集。
参考图1和图3，在一个具体实施例中，加热器件为热风管，热风管指在槽体4的外侧增加槽外壁25，槽外壁25与槽体4之间形成夹层，夹层能用于空气、热水或/和熔盐等热态介质的流通，槽外壁25上设有进口管26和出口管27，热态介质从进口管26进入，在夹层中换热后从出口管27排出，实现对槽体4的加热。
在一个具体实施例中，隔网16的孔隙率为10%~50%，隔网16的孔径为1~10mm。
参考图1，在一个具体实施例中，密封容器由顶盖3、槽体4和底板5顺次连接形成；顶盖3上设有热测温电偶23，顶盖3与阳极1之间设有阳极绝缘块14，顶盖3与阴极导电板12之间设有阴极绝缘块13。密封容纳容器分体设计便于检修，也可以更换不同的阳极1。测温热电偶23对温度进行监测，温度低于200℃则提醒加热。另外，集锂罩17通过角钢18与顶盖3的底壁焊接，增加了集锂罩17的稳定性，角钢18与顶盖3的连接处还设有条形钢板19，条形钢板19增加了角钢18的稳固性。
参考图4，在一个具体实施例中，槽体4的顶端具有法兰，法兰与顶盖3相连，法兰和顶盖3之间设有绝缘层6。其中，法兰和顶盖3通过螺栓9相连，螺栓9通过螺母10紧固，螺栓9侧面套设有绝缘套管7，螺栓9与顶盖3之间、螺母10与法兰之间均设有绝缘垫圈8和垫圈11。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，其特征在于，包括密封容器，所述密封容器的顶部设有加料管（24），所述密封容器的外侧设有加热器件，所述密封容器内设有阳极（1），所述阳极（1）的顶端突出于所述密封容器，所述阳极（1）的侧面与隔网（16）连接，所述隔网（16）的外侧设有阴极圈（15），所述阴极圈（15）与阴极导电板（12）相连，所述阴极导电板（12）的一端突出于所述密封容器；
所述阴极圈（15）上方设有去底的集锂罩（17），所述集锂罩（17）的顶端与集锂桶（20）连通，使所述阴极圈（15）位置的金属锂能上浮至所述集锂罩（17）内，再继续上浮至所述集锂桶（20）内；所述集锂桶（20）与导锂管（21）相连，所述导锂管（21）的一端突出于所述密封容器。
2.根据权利要求1所述的用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，其特征在于，所述集锂罩（17）的顶面倾斜设置，所述倾斜的角度为5°~30°，使所述金属锂能上浮至所述集锂桶（20）内。
3.根据权利要求1所述的用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，其特征在于，所述加热器件为热风管。
4.根据权利要求1所述的用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，其特征在于，所述隔网（16）的孔隙率为10%~50%，所述隔网（16）的孔径为1~10mm。
5.根据权利要求1所述的用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，其特征在于，所述密封容器由顶盖（3）、槽体（4）和底板（5）顺次连接形成；所述顶盖（3）上设有测温热电偶（23），所述顶盖（3）与所述阳极（1）之间设有阳极绝缘块（14），所述顶盖（3）与所述阴极导电板（12）之间设有阴极绝缘块（13）。
6.根据权利要求5所述的用于熔盐电解提炼金属锂的电解槽，其特征在于，所述顶盖（3）与所述槽体（4）之间设有绝缘层（6）。
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