CN104562086B - 一种可调温式金属锂电解槽 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可调温式金属锂电解槽，包括外槽体、内衬体、阴极、阳极和盖合于外槽体和内衬体顶部的槽盖，槽盖上设置有供氯气排出的排氯口和供金属锂排出的出锂口，阴极环绕设置于阳极外侧，阳极均匀分布设置于内衬体中，阴极与阴极母排连接，阳极与阳极母排连接，阴极固定在内衬体内部，外槽体与内衬体之间形成密封夹层，密封夹层内上部设置有保温层，密封夹层下部形成通风腔，外槽体侧面开设有进风口，外槽体另一侧面开设有出风口，进风口外密封连接有送风装置，出风口外密封连接有排风装置。本发明一种可调温式金属锂电解槽结构简单、可根据环境温度调节电解槽温度，提高电解槽电流效率，降低金属锂生产成本。

Description

一种可调温式金属锂电解槽
技术领域
本发明涉及一种电解槽，特别是涉及一种可调温式金属锂电解槽。
背景技术
熔盐电解熔融氯化锂和氯化钾的混合物是目前唯一工业化制备金属锂的方法。而电解槽是电解的关键设备，电解槽的结构、工艺参数决定了电解的经济技术指标。电解槽一般由槽体、槽内衬、槽盖、阳极和阴极组成，根据阳极的数量分，可分为单阳极电解槽和多阳极电解槽，按照阴、阳极***槽体的方式分为上插式电解槽、下插式电解槽和侧插式电解槽，各种电解槽槽体与内衬之间均夹有保温材料，而保温材料固定填充在外槽体与内衬体之间的夹层内，电解槽安槽好后，保温层就无法再进行调节，保温效果也基本不变。但是，由于环境温度发生变化，特别是在夏季与冬季，夏季温度较高，电解槽易出现热槽，电解的电流效率显著降低，冬季温度较低，电解槽易出现冷槽，也影响电解槽的电流效率。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、可根据环境温度调节电解槽温度，提高电解槽电流效率，降低金属锂生产成本的可调温式金属锂电解槽。
本发明的一种可调温式金属锂电解槽，包括外槽体、内衬体、阴极、阳极和盖合于所述外槽体和内衬体顶部形成用于容纳电解液的容腔的槽盖，所述槽盖上设置有供氯气排出的排氯口和供金属锂排出的出锂口，所述阴极环绕设置于所述阳极外侧，所述阳极均匀分布设置于所述内衬体中，所述阴极与阴极母排连接，所述阳极与阳极母排连接，所述阴极固定在所述内衬体内部，所述外槽体与所述内衬体之间形成密封夹层，所述密封夹层内上部设置有保温层，所述密封夹层下部形成通风腔，所述外槽体侧面开设有进风口，所述外槽体另一侧面开设有出风口，所述进风口外密封连接有送风装置，所述出风口外密封连接有排风装置。
本发明的一种可调温式金属锂电解槽还可以是：
所述进风口位于所述外槽体一侧的下部位置处，所述出风口位于所述外槽体另一侧的上部位置处。
所述密封夹层内至少三分之一空间区域内设置所述保温层，所述密封夹层内剩余空间区域形成所述通风腔。
所述保温层由氧化镁砖和石棉板制成。
所述保温层由多孔性氧化镁砖和多孔性石棉板制成。
所述阴极通过阴极底座固定在内衬体中，所述阴极底座顶部与所述阴极固定，所述阴极底座的底端与所述内衬体内底部固定。
所述阳极通过位于其上部的铜铝复合夹板与所述阳极母排连接。
所述阴极通过沿阴极一侧横向伸出所述外槽体和内衬体的阴极绑臂与所述阴极母排连接，所述阴极绑臂密封绝缘穿过所述外槽体和所述内衬体。
所述排风装置为引风机。
所述送风装置为鼓风机。
本发明的一种可调温式金属锂电解槽，包括外槽体、内衬体、阴极、阳极和盖合于所述外槽体和内衬体顶部形成用于容纳电解液的容腔的槽盖，所述槽盖上设置有供氯气排出的排氯口和供金属锂排出的出锂口，所述阴极环绕设置于所述阳极外侧，所述阳极均匀分布设置于所述内衬体中，所述阴极与阴极母排连接，所述阳极与阳极母排连接，所述阴极固定在所述内衬体内部，所述外槽体与所述内衬体之间形成密封夹层，所述密封夹层内上部设置有保温层，所述密封夹层下部形成通风腔，所述外槽体侧面开设有进风口，所述外槽体另一侧面开设有出风口，所述进风口外密封连接有送风装置，所述出风口外密封连接有排风装置。这样，阴极和阳极均浸泡在电解液中，阴极和阳极的作用是使得电解液发生电解，分离出金属锂，同时排出氯气。槽盖的作用是保证电解液在电解的过程中外界因素尽可能少地对其有作用，相当于其和外槽体和内衬体形成封闭空间，将电解液封闭。在电解液电解的同时，保温层在保温的同时，由于从进风口可引入热的或冷的空气，并通过送风装置将热的或冷的空气送入密封夹层内，经过热交换后的冷的或热的空气从出风口由排风装置引出外槽体外，送入的空气的温度可根据环境的温度进行调节，当电解槽内电解液的温度过高时，送风装置送入较低温度的空气，空气经过所述密闭夹层，经过保温层再与内衬体进行热交换，吸收内衬体的热量而温度升高，内衬体与冷空气换热而降低温度，进而达到降低电解液温度的目的。当电解槽内电解液的温度过低时，送风装置送入较高温度的空气，空气经过所述密闭夹层，经过保温层再与内衬体进行热交换，将热量传递至内衬体，内衬体吸收热量温度升高，而空气则与温度低的内衬体接触而降低温度，并最终将温度降低的空气排出出风口，但是内衬体温度升高，进而达到提高电解液温度的目的，从而维持电解槽内电解液的温度，提高电解电流效率，同时提高电解槽电流效率，降低了成本。相对于现有技术而言具有的优点是结构简单、可根据环境温度调节电解槽温度，提高电解槽电流效率，降低金属锂生产成本。
附图说明
图1本发明一种可调温式金属锂电解槽实施例主视截面图。
图2本发明一种可调温式金属锂电解槽实施例俯视图。
图3本发明一种可调温式金属锂电解槽实施例左视截面图。
图4本发明一种可调温式金属锂电解槽实施例密封夹层示意图。
图号说明
1…外槽体 2…内衬体 3…槽盖
4…密封夹层 5…阴极 6…阴极绑臂
7…阳极 8…排氯口 9…出锂口
10…阳极母排 11…阴极母排 12…阴极底座
13…保温层 14…进风口 15…出风口
具体实施方式
下面结合附图的图1至图4对本发明的一种可调温式金属锂电解槽作进一步详细说明。
本发明的一种可调温式金属锂电解槽，请参考图1至图4，包括外槽体1、内衬体2、阴极5、阳极7和盖合于所述外槽体1和内衬体2顶部形成用于容纳电解液的容腔的槽盖3，所述槽盖3上设置有供氯气排出的排氯口8和供金属锂排出的出锂口9，所述阴极5环绕设置于所述阳极7外侧，所述阳极7均匀分布设置于所述内衬体2中，所述阴极5与阴极母排11连接，所述阳极7与阳极母排10连接，所述阴极5固定在所述内衬体2内部，所述外槽体1与所述内衬体2之间形成密封夹层4，所述密封夹层4内上部设置有保温层13，所述密封夹层4下部形成通风腔，所述外槽体1侧面开设有进风口14，所述外槽体1另一侧面开设有出风口15，所述进风口14外密封连接有送风装置，所述出风口15外密封连接有排风装置。这样，阴极5和阳极7均浸泡在电解液中，阴极5和阳极7的作用是使得电解液发生电解，分离出金属锂，同时排出氯气。槽盖3的作用是保证电解液在电解的过程中外界因素尽可能少地对其有作用，相当于其和外槽体1和内衬体2形成封闭空间，将电解液封闭。在电解液电解的同时，保温层13在保温的同时，由于从进风口14可引入热的或冷的空气，并通过送风装置将热的或冷的空气送入密封夹层4内，经过热交换后的冷的或热的空气从出风口15由排风装置引出外槽体1外，送入的空气的温度可根据环境的温度进行调节，当电解槽内电解液的温度过高时，送风装置送入较低温度的空气，空气经过所述密闭夹层，经过保温层13再与内衬体2进行热交换，吸收内衬体2的热量而温度升高，内衬体2与冷空气换热而降低温度，进而达到降低电解液温度的目的。当电解槽内电解液的温度过低时，送风装置送入较高温度的空气，空气经过所述密闭夹层，经过保温层13再与内衬体2进行热交换，将热量传递至内衬体2，内衬体2吸收热量温度升高，而空气则与温度低的内衬体2接触而降低温度，并最终将温度降低的空气排出出风口15，但是内衬体2温度升高，进而达到提高电解液温度的目的，从而维持电解槽内电解液的温度，提高电解电流效率，同时提高电解槽电流效率，降低了成本。相对于现有技术而言具有的优点是结构简单、可根据环境温度调节电解槽温度，提高电解槽电流效率，降低金属锂生产成本。而设置于密封夹层4上部的保温层13的作用是阻止电解槽内热量与环境过快热交换的，达到稳定电解槽内电解液温度的目的。
本发明的一种可调温式金属锂电解槽，请参考图1至图4，在前面描述的技术方案的基础上具体可以是：所述进风口14位于所述外槽体1一侧的下部位置处，所述出风口15位于所述外槽体1另一侧的上部位置处。这样，有利用进入密封夹层4的空气迅速进行热交换，当从外槽体1一侧下部的进风口14进入密封夹层4的空气为热空气时，热气上升，在其上升的过程中最大面积地与内衬体2面接触而提高换热效率，并最终从位于外槽体1另一侧上部的出风口15排出。当从外槽体1一侧下部的进风口14进入密封夹层4的空气为冷空气时，冷气下降，从内衬体2下部开始进行热交换，在逐渐交换的过程中温度升高向上蔓延并与内衬体2接触，并最终温度升至最高从并最终从位于外槽体1另一侧上部的出风口15排出，有利于换热且排出效率高，进而换热效率高，进一步提交电解效率。进一步优选的技术方案为所述密封夹层4内至少三分之一空间区域内设置所述保温层13，所述密封夹层4内剩余空间区域形成所述通风腔。这样，三分之一的区域用于阻止电解槽内热量与环境过快热交换，达到稳定电解槽内电解液温度的目的，而剩余的通风腔则用于使得内衬体2与进入通风腔内的热空气或冷空气接触，从而快速与电解槽中电解液进行热交换，达到快速调节槽内电解液温度的目的，从而稳定电解液温度，提高电解电流效率。
本发明的一种可调温式金属锂电解槽，请参考图1至图4，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述保温层13由氧化镁砖和石棉板制成。这样的保温层13保温效果良好，避免外界对电解槽内电解液温度有较大影响，确保维持电解槽内电解液的温度。进一步优选的技术方案为所述保温层13由多孔性氧化镁砖和多孔性石棉板制成。这样的优点是，这样的保温层13使空气可充分与保温材料进行热交换，提高热转换效率，达到快速调节电解槽内电解液温度的目的。
发明的一种可调温式金属锂电解槽，请参考图1至图4，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述阴极5通过阴极5阴极底座12固定在内衬体2中，所述阴极5阴极底座12顶部与所述阴极5固定，所述阴极5阴极底座12的底端与所述内衬体2内底部固定。这样，阴极5牢固地被固定在内衬体2内，避免其位置改变或倾倒而改变阴阳极间距而影响正常电解。还可以是所述阳极7通过位于其上部的铜铝复合夹板与所述阳极母排10连接，由于铜铝复合夹板的导电性能好，这样设置的优点是能够降低电耗。还可以是所述阴极5通过沿阴极5一侧横向伸出所述外槽体1和内衬体2的阴极绑臂6与所述阴极母排11连接，所述阴极绑臂6密封绝缘穿过所述外槽体1和所述内衬体2。这样阴极绑臂6将阴极5与阴极母排11连接起来，同时阴极绑臂6密封绝缘穿过外槽体1和内衬体2，保证内部电解液不会流出，也不会造成短路。还可以是所述排风装置为引风机。所述送风装置为鼓风机。鼓风机和引风机的优点是结构简单，操作方便而且可以完成向密封夹层4内送风和从密封夹层4向外排风的目的。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：包括外槽体、内衬体、阴极、阳极和盖合于所述外槽体和内衬体顶部形成用于容纳电解液的容腔的槽盖，所述槽盖上设置有供氯气排出的排氯口和供金属锂排出的出锂口，所述阴极环绕设置于所述阳极外侧，所述阳极均匀分布设置于所述内衬体中，所述阴极与阴极母排连接，所述阳极与阳极母排连接，所述阴极固定在所述内衬体内部，所述外槽体与所述内衬体之间形成密封夹层，所述密封夹层内上部设置有保温层，所述密封夹层下部形成通风腔，所述外槽体侧面开设有进风口，所述外槽体另一侧面开设有出风口，所述进风口外密封连接有送风装置，所述出风口外密封连接有排风装置。
2.根据权利要求1所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述进风口位于所述外槽体一侧的下部位置处，所述出风口位于所述外槽体另一侧的上部位置处。
3.根据权利要求2所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述密封夹层内至少三分之一空间区域内设置所述保温层，所述密封夹层内剩余空间区域形成所述通风腔。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述保温层由氧化镁砖和石棉板制成。
5.根据权利要求4所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述保温层由多孔性氧化镁砖和多孔性石棉板制成。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述阴极通过阴极底座固定在内衬体中，所述阴极底座顶部与所述阴极固定，所述阴极底座的底端与所述内衬体内底部固定。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述阳极通过位于其上部的铜铝复合夹板与所述阳极母排连接。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述阴极通过沿阴极一侧横向伸出所述外槽体和内衬体的阴极绑臂与所述阴极母排连接，所述阴极绑臂密封绝缘穿过所述外槽体和所述内衬体。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述排风装置为引风机。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种可调温式金属锂电解槽，其特征在于：所述送风装置为鼓风机。
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