一种金属锂电解阴极装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种金属锂电解阴极装置，包括阴极组、阴极底座和阴极臂膀，阴极底座和阴极组设于电解槽中，阴极底座的底部与电解槽的底部绝缘连接，阴极底座上设有至少一组阴极组，阴极组由两个阴极圈组成，每组两个阴极圈之间电连接，所有阴极圈以单排形式等间隔排列设置于阴极底座上，每组阴极组连接有一个阴极臂膀，阴极臂膀从外至内绝缘穿设于电解槽内，阴极臂膀的中部绝缘固定于电解槽的槽壁中，阴极臂膀的一端电连接于每组两个阴极圈之间的连接处，阴极臂膀的另一端与阴极母排电连接。本实用新型专利技术的一种金属锂电解阴极装置，阴极产物金属锂和阳极产物氯气能及时排出，产能高，每个阴极圈和阳极上的反应程度基本一致，电耗小，性能稳定。

A Metal Lithium Electrolytic Cathode Device

【技术实现步骤摘要】
一种金属锂电解阴极装置
本技术涉及一种金属锂电解装置，特别是涉及一种金属锂电解阴极装置。
技术介绍
由于熔融电解质LiCl-KCl的熔点低的特性，混合组成的电解质不易挥发。迄今为止，通过熔盐电解法在电解槽阴极析出金属锂是目前工业上唯一采用的金属锂冶炼方法，工业上一般多采用双排式多阳极电解装置，电机装置主要包括电解槽、阳极和阴极，阴极设置在电解槽的槽体的中央，阳极安放在阴极圈内，且阴极圈安装在电解槽底部的绝缘底座上，整个阴极通过两个阴极膀臂连接通电。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，阳极析出氯气而漂浮于电解质表面；在阴极与溶液界面处发生还原反应，阴极析出金属锂。此种传统的电解槽存在以下缺陷与不足：电解槽中的阴极圈成双排式布局，造成电解质的内循环作用相互抵消，使得阴极产生金属锂上浮至两排阳极之间且不能及时的排出，长时间的积聚会导致烧锂以及金属锂与氯气的二次反应。另外，所有阴极圈共用两个阴极圈膀臂，易造成各个阴极权圈之间非等电势电位，使电流不能在各阴极圈上平均分配，造成个别阳极消耗过快，电解槽内阻增加，槽温升高，电流效率降低。阴极圈的圈壁四周密闭，在电解过程中，阳极产生的氯气和阴极产生的金属锂在阴极圈内并行的时间长，加剧了金属锂和氯气的二次反应，从而降低了产能和电流效率。电解槽的槽壁与阴极膀臂连接处的绝缘材料易受高温影响而引起连接处的开裂，从而导致电解槽内电解质的泄露，降低电解槽的使用寿命。且阴极膀臂离电解槽内部距离近，导致阴极膀臂温度过高，高温使得材料电阻变大，增加电耗。另外，电解槽的槽温不可调控，在夏季容易形成热槽现象，降低产量，增加生产成本。
技术实现思路
本技术是为了解决现有技术中的不足而完成的，本技术的目的是提供一种金属锂电解阴极装置，阴极产物金属锂和阳极产物氯气能及时排出，产能高，每个阴极圈和阳极上的氧化还原反应程度基本保持一致，电耗小，性能稳定。本技术的一种金属锂电解阴极装置，包括阴极组、阴极底座和阴极臂膀，所述阴极底座和所述阴极组设于电解槽中，所述阴极底座的底部与所述电解槽的底部绝缘连接，所述阴极底座上设有至少一组阴极组，所述阴极组由两个阴极圈组成，每组两个所述阴极圈之间电连接，所述阴极圈以单排形式等间隔排列设置于所述阴极底座上，每组所述阴极组连接有一个所述阴极臂膀，所述阴极臂膀绝缘穿设于所述电解槽的槽壁中，所述阴极臂膀的一端电连接于每组两个所述阴极圈之间的连接处，所述阴极臂膀的另一端与阴极母排电连接。本技术的一种金属锂电解阴极装置还可以是：每个所述阴极圈的圈壁上开设有用于连通所述阴极圈内外的通孔，所述通孔在所述阴极圈的圈壁上均匀分布排列设置。所述通孔为从内向外向上倾斜的斜孔。所述底座上设有3组所述阴极组。每组阴极组内的两个所述阴极圈之间通过低碳钢板电连接，所述阴极臂膀的位于所述电解槽内的一端与所述低碳钢板电连接。所述阴极母排包括左右对称设置的第一导电板和第二导电板，所述阴极臂膀的位于所述电解槽外的一端接触式夹设于所述第一导电板和所述第二导电板之间。所述阴极臂膀位于所述电解槽外的部位上设有水冷装置，所述水冷装置内设有循环流动的冷却水。所述水冷装置包括两个板式散热器，所述阴极臂膀的左右两侧分别设有一个所述板式散热器，所述板式散热器的外壁贴设于所述阴极臂膀的外壁上，所述板式散热器上分别设有与其连通的冷却水进口和冷却水出口，所述板式散热器内设有循环流动的冷却水。所述板式散热器内设有至少两块挡板，所述挡板错位排列设置。所述水冷装置上设有用于监测阴极臂膀的外壁温度的监测调节设备，所述监测调节设备的一端与阴极臂膀连接，所述监测调节设备的另一端与水冷装置连接。本技术的一种金属锂电解阴极装置，包括阴极组、阴极底座和阴极臂膀，所述阴极底座和所述阴极组设于电解槽中，所述阴极底座的底部与所述电解槽的底部绝缘连接，所述阴极底座上设有至少一组所述阴极组，所述阴极组由两个阴极圈组成，每组两个所述阴极圈之间电连接，所有所述阴极圈以单排形式等间隔排列设置于所述阴极底座上，每组所述阴极组连接有一个所述阴极臂膀，所述阴极臂膀从外至内绝缘穿设于所述电解槽内，所述阴极臂膀的中部绝缘固定于所述电解槽的槽壁中，所述阴极臂膀的一端电连接于每组两个所述阴极圈之间的连接处，所述阴极臂膀的另一端与阴极母排电连接。这样，阴极圈在电解槽内呈单排布置，避免因双排设置造成电解质的内循环作用相互抵消，使得阴极产物金属锂和阳极产物氯气能及时排出，避免长时间的积聚导致烧锂和金属锂与氯气的二次反应，产能增加。同时每组阴极组之间不接触不连接，每组阴极组包括两个相互连接的阴极圈并共用一个阴极臂膀，使每组阴极组内的两个阴极圈上的电位相等，使电流在各个阴极圈上平均分配，故而发生在每个阴极圈和阳极上的氧化还原反应程度基本保持一致，与现有技术相比，避免了个别阳极消耗过快导致电解槽内阻增加和电解槽内的温度升高，电流效率升高，电耗小，也增强了整个电解槽的稳定性。另外，阴极底座和阴极臂膀与电解槽之间绝缘，使得电解槽的槽壁不带电，电解槽槽壁与阴极圈为非等势体，有利于电解槽的稳定运行。相对于现有技术而言，本技术的一种金属锂电解阴极装置具有以下优点：阴极产物金属锂和阳极产物氯气能及时排出，产能高，每个阴极圈和阳极上的氧化还原反应程度基本保持一致，电耗小，性能稳定。附图说明图1为本技术一种金属锂电解阴极装置的电解槽的结构俯视图。图2为本技术一种金属锂电解阴极装置的图1中的A-A剖面图。图3为本技术一种金属锂电解阴极装置的水冷装置装配示意图。图4为本技术一种金属锂电解阴极装置的电解槽与阴极臂膀的连接处的剖面局部放大图。图5为本技术一种金属锂电解阴极装置的板式散热器内部结构图。图号说明1…阴极底座2…阴极臂膀3…电解槽4…阴极圈5…阴极母排6…第一导电板7…第二导电板8…铝粉涂层9…绝缘材料10…板式散热器11…冷却水进口12…冷却水出口13…挡板14…通孔15…夹板具体实施方式下面结合图1至图5，对本技术的一种金属锂电解阴极装置作进一步详细说明。本技术的一种金属锂电解阴极装置，请参考图1至图5，包括阴极组、阴极底座1和阴极臂膀2，所述阴极底座1和所述阴极组设于电解槽3中，所述阴极底座1的底部与所述电解槽3的底部绝缘连接，所述阴极底座1上设有至少一组所述阴极组，所述阴极组由两个阴极圈4组成，每组两个所述阴极圈4之间电连接，所有所述阴极圈4以单排形式等间隔排列设置于所述阴极底座1上，每组所述阴极组连接有一个所述阴极臂膀2，所述阴极臂膀2从外至内绝缘穿设于所述电解槽3内，所述阴极臂膀的中部绝缘固定于所述电解槽的槽壁中，所述阴极臂膀2的一端电连接于每组两个所述阴极圈4之间的连接处，所述阴极臂膀2的另一端与阴极母排5电连接。这样，阴极圈4在电解槽3内呈单排布置，避免因双排设置造成电解质的内循环作用相互抵消，使得阴极产物金属锂和阳极产物氯气能及时排出，避免长时间的积聚导致烧锂和金属锂与氯气的二次反应，产能增加。同时每组阴极组之间不接触不连接，每组阴极组包括两个相互连接的阴极圈4并共用一个阴极臂膀2，使每组阴极组内的两个阴极圈4上的电位相等，使电流在各个阴极圈4上平均分配，故而发生在每个阴极圈4和阳极上的氧化还原反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属锂电解阴极装置，其特征在于：包括阴极组、阴极底座和阴极臂膀，所述阴极底座和所述阴极组设于电解槽中，所述阴极底座的底部与所述电解槽的底部绝缘连接，所述阴极底座上设有至少一组所述阴极组，所述阴极组由两个阴极圈组成，每组两个所述阴极圈之间电连接，所有所述阴极圈以单排形式等间隔排列设置于所述阴极底座上，每组所述阴极组连接有一个所述阴极臂膀，所述阴极臂膀从外至内绝缘穿设于所述电解槽内，所述阴极臂膀的中部绝缘固定于所述电解槽的槽壁中，所述阴极臂膀的一端电连接于每组两个所述阴极圈之间的连接处，所述阴极臂膀的另一端与阴极母排电连接。

【技术特征摘要】
1.一种金属锂电解阴极装置，其特征在于：包括阴极组、阴极底座和阴极臂膀，所述阴极底座和所述阴极组设于电解槽中，所述阴极底座的底部与所述电解槽的底部绝缘连接，所述阴极底座上设有至少一组所述阴极组，所述阴极组由两个阴极圈组成，每组两个所述阴极圈之间电连接，所有所述阴极圈以单排形式等间隔排列设置于所述阴极底座上，每组所述阴极组连接有一个所述阴极臂膀，所述阴极臂膀从外至内绝缘穿设于所述电解槽内，所述阴极臂膀的中部绝缘固定于所述电解槽的槽壁中，所述阴极臂膀的一端电连接于每组两个所述阴极圈之间的连接处，所述阴极臂膀的另一端与阴极母排电连接。2.根据权利要求1所述的一种金属锂电解阴极装置，其特征在于：每个所述阴极圈的圈壁上开设有用于连通所述阴极圈内外的通孔，所述通孔在所述阴极圈的圈壁上均匀分布排列设置。3.根据权利要求2所述的一种金属锂电解阴极装置，其特征在于：所述通孔为从内向外向上倾斜的斜孔。4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种金属锂电解阴极装置，其特征在于：所述底座上设有3组所述阴极组。5.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种金属锂电解阴极装置，其特征在于：每组阴极组内的两个所述阴极圈之间通过低碳钢板电连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，严庆生，彭良平，周易芳，潘艳芳，彭爱平，孙鹏，
申请(专利权)人：宜春赣锋锂业有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36