一種金屬鋰電解槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬鋰電解槽，包括外槽體和內(nèi)襯體，所述外槽體與所述內(nèi)襯體之間設(shè)置夾層組件，所述內(nèi)襯體中央設(shè)置有陰極和陽極，所述外槽體和所述內(nèi)襯體頂部設(shè)有槽蓋，所述陽極一端設(shè)置在所述槽蓋上，所述陰極環(huán)繞所述陽極設(shè)置，所述槽蓋上開設(shè)有供電解后產(chǎn)生的鋰取出的出鋰口和供氯氣排出的排氯口，所述夾層組件內(nèi)設(shè)置由保溫材料制成的可活動(dòng)地抽插式的保溫層，所述保溫層與所述外槽體內(nèi)壁之間設(shè)置有冷卻裝置。本發(fā)明的一種金屬鋰電解槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以根據(jù)外界溫度調(diào)節(jié)電解槽內(nèi)溫度，使得電解槽運(yùn)行更加平穩(wěn)、提高電流效率。
【專利說明】—種金屬鋰電解槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種電解產(chǎn)生金屬鋰的裝置，特別是涉及ー種金屬鋰電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]熔鹽電解熔融氯化鋰和氯化鉀的混合物是目前唯一エ業(yè)化制備金屬鋰的方法。而電解槽是電解的關(guān)鍵設(shè)備，電解槽的結(jié)構(gòu)、エ藝參數(shù)決定了電解的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。電解槽一般由槽體、槽內(nèi)襯、槽蓋、陽極和陰極組成，根據(jù)陽極的數(shù)量分，可分為單陽極電解槽和多陽極電解槽，按照陰、陽極插入槽體的方式分為上插式電解槽、下插式電解槽和側(cè)插式電解槽，各種電解槽槽體與內(nèi)襯之間均夾有保溫材料，而且保溫材料被密封在槽體與內(nèi)襯之間，除非電解槽報(bào)廢了，否則保溫材料均不能被取出。而在夏季和冬季的環(huán)境溫度相差較大，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，由于電解槽內(nèi)保溫材料固定，電解槽本身散熱能力基本保持不變，因此可出現(xiàn)在冬季電解槽槽溫偏低，而在夏季電解槽的槽溫過高，影響電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行，從而影響電解的電流效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本發(fā)明的目的是提供ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以根據(jù)外界溫度調(diào)節(jié)電解槽內(nèi)溫度，使得電解槽運(yùn)行更加平穩(wěn)、提高電流效率的金屬鋰電解槽。
[0004]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，包括外槽體和內(nèi)襯體,所述外槽體與所述內(nèi)襯體之間設(shè)置夾層組件，所述內(nèi)襯體中央設(shè)置有陰極和陽極，所述外槽體和所述內(nèi)襯體頂部設(shè)有槽蓋，所述陽極一端設(shè)置在所述槽蓋上，所述陰極環(huán)繞所述陽極設(shè)置，所述槽蓋上開設(shè)有供電解后產(chǎn)生的鋰取出的出鋰口和供氯氣排出的排氯ロ，所述夾層組件內(nèi)設(shè)置由保溫材料制成的可活動(dòng)地抽插式的保溫層，所述保溫層與所述外槽體內(nèi)壁之間設(shè)置有冷卻裝置。
[0005]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽還可以是:
[0006]所述夾層組件包括設(shè)置于所述外槽體側(cè)壁和所述內(nèi)襯體側(cè)壁之間的側(cè)夾層以及位于所述外槽體底表面與所述內(nèi)襯體底表面之間的底夾層，所述側(cè)夾層內(nèi)設(shè)置的保溫層為側(cè)保溫層，所述底夾層內(nèi)設(shè)置的保溫層為底保溫層，所述側(cè)保溫層和所述底保溫層均為可抽插式保溫層。
[0007]所述側(cè)保溫層包括氧化鎂制成的保溫板和石棉板，所述底保溫層包括耐火保溫板和石棉板。
[0008]所述冷卻裝置包括盤管，所述盤管位于所述夾層組件內(nèi)，所述盤管盤繞設(shè)置于所述保溫層與外槽體內(nèi)壁之間，所述盤管的兩端連接油冷系統(tǒng)，所述盤管內(nèi)充設(shè)有循環(huán)的冷卻介質(zhì)。
[0009]所述冷卻介質(zhì)為26號(hào)白油。
[0010]所述陰極固定在所述底座上，所述底座固定在所述內(nèi)襯體底部。
[0011]所述陰極上設(shè)置有陰極綁臂，所述陰極綁臂與所述陰極連接。[0012]所述陰極上傾斜設(shè)置有4-8列排列的斜孔，所述斜孔直徑為15-35mm，所述斜孔的傾斜方向?yàn)橛蓛?nèi)至外方向上向外向上傾斜。
[0013]所述陽極上端通過支撐架固定在所述槽蓋上，所述槽蓋上設(shè)置有加強(qiáng)筋。
[0014]所述陰極與所述陽極之間間距為3-lOcm。
[0015]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，由于包括外槽體和內(nèi)襯體,所述外槽體與所述內(nèi)襯體之間設(shè)置夾層組件，所述內(nèi)襯體中央設(shè)置有陰極和陽極，所述外槽體和所述內(nèi)襯體頂部設(shè)有槽蓋，所述陽極一端設(shè)置在所述槽蓋上，所述陰極環(huán)繞所述陽極設(shè)置，所述槽蓋上開設(shè)有供電解后產(chǎn)生的鋰取出的出鋰口和供氯氣排出的排氯ロ，所述夾層組件內(nèi)設(shè)置由保溫材料制成的可活動(dòng)地抽插式的保溫層，所述保溫層與所述外槽體內(nèi)壁之間設(shè)置有冷卻裝置。這樣，位于外槽體和內(nèi)襯體之間的夾層組件內(nèi)可抽插地設(shè)置抽插式的保溫層，可以根據(jù)外界溫度調(diào)整插入夾層組件內(nèi)的保溫層的數(shù)量和位置，進(jìn)而維持電解槽的熱平衡，當(dāng)電解槽溫度過高時(shí)，冷卻裝置對(duì)內(nèi)襯體和保溫層進(jìn)行冷卻，進(jìn)ー步保證在冬天時(shí)不會(huì)出現(xiàn)電解槽槽溫偏低的情況，而在夏季不會(huì)出現(xiàn)電解槽的槽溫過高的情況，避免溫度過高和過低而影響電解槽穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而而影響電解的電流效率。本發(fā)明的金屬鋰電解槽，電流效率達(dá)到85%以上，冬天與夏天的平均電流效率相差不到5%。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以根據(jù)外界溫度調(diào)節(jié)電解槽內(nèi)溫度，使得電解槽運(yùn)行更加平穩(wěn)、提高電流效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1本發(fā)明ー種金屬鋰電解槽實(shí)施例示意圖。
[0017]圖2本發(fā)明ー種金屬鋰電解槽實(shí)施例俯視圖。
[0018]圖號(hào)說明
[0019]ト--外槽體2…內(nèi)襯體3…槽蓋
`[0020]4…底座5…陰極6…陰極綁臂
[0021]7…陽極8…排氯ロ9…加強(qiáng)筋
[0022]10…側(cè)夾層11…底夾層12…側(cè)保溫層
[0023]13…斜孔14…支撐架15…出鋰ロ
[0024]16…盤管17 --?底保溫層
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖的圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽作進(jìn)一歩詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，請(qǐng)參考圖1和圖2，包括外槽體I和內(nèi)襯體2，所述外槽體I與所述內(nèi)襯體2之間設(shè)置夾層組件，所述內(nèi)襯體2中央設(shè)置有陰極5和陽極7，所述外槽體I和所述內(nèi)襯體2頂部蓋設(shè)有槽蓋3，所述陽極7 —端設(shè)置在所述槽蓋3上，所述陰極5環(huán)繞所述陽極7設(shè)置，所述槽蓋3上開設(shè)有供電解后產(chǎn)生的鋰取出的出鋰ロ 15和供氯氣排出的排氯ロ 8，所述夾層組件內(nèi)設(shè)置由保溫材料制成的可活動(dòng)地抽插式的保溫層，所述保溫層與所述外槽體I內(nèi)壁之間設(shè)置有冷卻裝置。具體分析，陰極5和陽極7作用對(duì)容納在金屬鋰電解槽內(nèi)的電解液進(jìn)行電解，分離出金屬鋰。而槽蓋3則將外槽體I和內(nèi)襯體2遮蓋起來，避免外界對(duì)電解過程影響過大，而出鋰ロ 15的作用是采用集鋰裝置從出鋰ロ 15收集金屬鋰并鑄成鋰錠，而排氯ロ 8的作用是電解產(chǎn)物氯氣通過該排氯ロ 8排出。這樣，位于外槽體I和內(nèi)襯體2之間的夾層組件內(nèi)可抽插地設(shè)置抽插式的保溫層，可以根據(jù)外界溫度調(diào)整插入夾層組件內(nèi)的保溫層的數(shù)量和位置，進(jìn)而維持電解槽的熱平衡，當(dāng)電解槽溫度過高時(shí)，冷卻裝置對(duì)內(nèi)襯體2和保溫層進(jìn)行冷卻，進(jìn)ー步保證在冬天時(shí)不會(huì)出現(xiàn)電解槽槽溫偏低的情況，而在夏季不會(huì)出現(xiàn)電解槽的槽溫過高的情況，避免溫度過高和過低而影響電解槽穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而而影響電解的電流效率。本發(fā)明的金屬鋰電解槽，電流效率達(dá)到85%以上，冬天與夏天的平均電流效率相差不到5%。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以根據(jù)外界溫度調(diào)節(jié)電解槽內(nèi)溫度，使得電解槽運(yùn)行更加平穩(wěn)、提高電流效率。
[0027]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，請(qǐng)參考圖1和圖2，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體可以是所述夾層組件包括設(shè)置于所述外槽體I側(cè)壁和所述內(nèi)襯體2側(cè)壁之間的側(cè)夾層10以及位于所述外槽體I底表面與所述內(nèi)襯體2底表面之間的底夾層11，所述側(cè)夾層10內(nèi)設(shè)置的保溫層為側(cè)保溫層12，所述底夾層11內(nèi)設(shè)置的保溫層為底保溫層17，所述側(cè)保溫層12和所述底保溫層17均為可抽插式保溫層。這樣，可以根據(jù)外界溫度選擇插入或抽出ー側(cè)或幾側(cè)的側(cè)保溫層12或者抽出或插入底保溫層17，進(jìn)而用來調(diào)節(jié)內(nèi)襯體2外部的溫度，進(jìn)而調(diào)節(jié)整體電解槽槽內(nèi)溫度。進(jìn)ー步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述側(cè)保溫層12包括氧化鎂制成的保溫板和石棉板，所述底保溫層17包括耐火保溫板和石棉板。這樣的上述材料制成的保溫層具有耐高溫，阻燃，保溫效果好的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然還可以是其他的保溫層。
[0028]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，請(qǐng)參考圖1和圖2，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上還可以是所述冷卻裝置包括盤管16，所述盤管16位于所述夾層組件內(nèi)，所述盤管16盤繞設(shè)置于所述保溫層與外槽體I內(nèi)壁之間，所述盤管16的兩端連接油冷系統(tǒng)，所述盤管16內(nèi)充設(shè)有循環(huán)的冷卻介質(zhì)。如果電解槽槽內(nèi)溫度過于高，那么啟動(dòng)冷卻裝置，使得冷卻介質(zhì)在盤管16內(nèi)循環(huán)進(jìn)而冷卻保溫層，進(jìn)一歩降低電解槽的槽內(nèi)溫度。實(shí)現(xiàn)電解槽槽內(nèi)溫度的全面調(diào)節(jié)。而油冷系統(tǒng)則是保證冷卻介質(zhì)保持在比較低的溫度。更進(jìn)ー步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述冷卻介質(zhì)為26號(hào)白油。使用26號(hào)白油的優(yōu)點(diǎn)是:26號(hào)白油閃點(diǎn)與沸點(diǎn)高，不易分解，不易燃，不與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)。
`[0029]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，請(qǐng)參考圖1和圖2，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上還可以是所述陰極5固定在所述底座4上，所述底座4固定在所述內(nèi)襯體2底部。這樣，可以將陰極5固定在內(nèi)襯體2內(nèi)，保證電解過程的穩(wěn)定性。進(jìn)ー步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述陰極5上設(shè)置有陰極綁臂6，所述陰極綁臂6與所述陰極5連接，優(yōu)選為焊接。陰極5為空心圓柱體，陰極膀臂6橫向延伸出內(nèi)襯體2和外槽體1，所述陰極膀臂6與所述內(nèi)襯體2和外槽體I接觸位置設(shè)置有密封裝置，保證外槽體I和內(nèi)襯體2的整體密封。陰極膀臂6在外槽體I外部與電解槽母排(即電解槽外部排線)連接，陰極綁臂6的作用是連接陰極5與電解槽母排，保護(hù)母排不被高溫熔化。更進(jìn)ー步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述斜孔13的傾斜方向?yàn)橛蓛?nèi)至外方向上向外向上傾斜。這樣，多個(gè)斜孔13的設(shè)置使得陰極5與陽極7充分與電解液接觸，可以保證電解反應(yīng)更加均勻且提高電解效率。
[0030]本發(fā)明的ー種金屬鋰電解槽，請(qǐng)參考圖1和圖2，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上還可以是所述陽極7上端通過支撐架14固定在所述槽蓋3上，所述槽蓋3上設(shè)置有加強(qiáng)筋9。陽極7從槽蓋3上插入內(nèi)襯體2內(nèi)其端部通過支撐架14固定在槽蓋3上，而加強(qiáng)筋9的設(shè)置則是提高槽蓋3的強(qiáng)度。還可以是所述陰極5與所述陽極7之間間距為3-lOcm。該間距稱為極距，該極距值是優(yōu)選值，在該極距范圍內(nèi)，一方面可保持較低的電解質(zhì)電阻，另ー方面，陽極產(chǎn)物氯氣與陰極產(chǎn)物金屬鋰接觸機(jī)會(huì)少，發(fā)生二次反應(yīng)的機(jī)率減少，使電解槽保持最優(yōu)的電流效率與電能效率。
[0031]上述僅對(duì)本發(fā)明中的幾種具體實(shí)施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設(shè)計(jì)精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。`
【權(quán)利要求】
1.ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:包括外槽體和內(nèi)襯體，所述外槽體與所述內(nèi)襯體之間設(shè)置夾層組件，所述內(nèi)襯體中央設(shè)置有陰極和陽極，所述外槽體和所述內(nèi)襯體頂部設(shè)有槽蓋，所述陽極一端設(shè)置在所述槽蓋上，所述陰極環(huán)繞所述陽極設(shè)置，所述槽蓋上開設(shè)有供電解后產(chǎn)生的鋰取出的出鋰口和供氯氣排出的排氯ロ，所述夾層組件內(nèi)設(shè)置由保溫材料制成的可活動(dòng)地抽插式的保溫層，所述保溫層與所述外槽體內(nèi)壁之間設(shè)置有冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述夾層組件包括設(shè)置于所述外槽體側(cè)壁和所述內(nèi)襯體側(cè)壁之間的側(cè)夾層以及位于所述外槽體底表面與所述內(nèi)襯體底表面之間的底夾層，所述側(cè)夾層內(nèi)設(shè)置的保溫層為側(cè)保溫層，所述底夾層內(nèi)設(shè)置的保溫層為底保溫層，所述側(cè)保溫層和所述底保溫層均為可抽插式保溫層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述側(cè)保溫層包括氧化鎂制成的保溫板和石棉板，所述底保溫層包括耐火保溫板和石棉板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述冷卻裝置包括盤管，所述盤管位于所述夾層組件內(nèi)，所述盤管盤繞設(shè)置于所述保溫層與外槽體內(nèi)壁之間，所述盤管的兩端連接油冷系統(tǒng)，所述盤管內(nèi)充設(shè)有循環(huán)的冷卻介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述冷卻介質(zhì)為26號(hào)白油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述陰極固定在所述底座上，所述底座固定在所述內(nèi)襯體底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述陰極上設(shè)置有陰極綁臂，所述陰極綁臂與所述陰極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー`種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述陰極上傾斜設(shè)置有4-8列排列的斜孔，所述斜孔直徑為15_35mm，所述斜孔的傾斜方向?yàn)橛蓛?nèi)至外方向上向外向上傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述陽極上端通過支撐架固定在所述槽蓋上，所述槽蓋上設(shè)置有加強(qiáng)筋。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的ー種金屬鋰電解槽，其特征在于:所述陰極與所述陽極之間間距為3-lOcm。
【文檔編號(hào)】C25C7/00GK103556181SQ201310515854
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】李良彬, 熊訓(xùn)滿, 戴小勇, 朱實(shí)貴, 王金榮, 王信根, 彭愛平 申請(qǐng)人:奉新贛鋒鋰業(yè)有限公司