一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽制造技术

本申请涉及盐湖提锂技术领域，提供一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，包括：定位支撑板以及依次叠加设置的第一压紧板、第一橡胶垫片、至少一个电化学脱嵌单元、第二橡胶垫片和第二压紧板，在第二压紧板的一侧设有用于抵压第二压紧板的压紧装置，以使第一压紧板、第一橡胶垫片、电化学脱嵌单元、第二橡胶垫片和第二压紧板的四周边缘密封，第一压紧板上设有与电化学脱嵌单元连通的出水管，第二压紧板上与电化学脱嵌单元连通的设有进水管。该电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽可实现盐湖卤水中锂资源的高效、低能耗提取，具有锂回收率、槽压低、电流密度大、提锂电耗低等优点，所得富锂液锂浓度高，可极大地降低后续浓缩过程中的能耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽


[0001]本申请属于盐湖提锂
，更具体地说，是涉及一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速发展，动力电池对锂的需求量在近几年迅速增长。碳酸锂价格方面，2020年碳酸锂的均价为5万/吨，而在2021年12月份，碳酸锂价格维持在20万/吨的水平，碳酸锂总体呈现供不应求的状态。碳酸锂的主要来源包括盐湖提锂、矿石提锂以及废旧电池回收，其中盐湖中锂资源储量巨大，约占全球锂资源量的70％。因此，盐湖锂资源的高效、快速、无污染地提取，对于保障锂行业的可持续发展具有重要意义。
[0003]目前，盐湖提锂技术中实现工业化的主要有沉淀法、吸附法、萃取法、电渗析法等。然而，这些技术均存在一定的局限性，如沉淀法仅适合处理低镁锂比的优质盐湖卤水，且需要经过漫长的盐田摊晒浓缩过程；吸附法则存在吸附容量低、吸附剂溶损以及水耗大等问题；萃取法具有提锂速率快，但是少量萃取剂溶解于卤水中易导致严重的环境污染问题；而电渗析法则要求卤水中钠、钾等一价阳离子的含锂尽可能的低，即仅适合处理盐湖老卤。
[0004]由于卤水锂离子浓度低、矿化度高、黏度大等特性，导致电化学脱嵌法盐湖提锂过程中提锂速率较低。此外，用于电化学脱嵌法盐湖提锂的装置存在极间距大、卤水流动不充分、溶液传质效果不佳等问题，也严重影响了电化学脱嵌法盐湖提锂过程中的提锂速率。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，以解决现有技术中提锂速率低的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，包括：定位支撑板以及依次叠加设置在所述定位支撑板上的第一压紧板、第一橡胶垫片、至少一个电化学脱嵌单元、第二橡胶垫片和第二压紧板，在所述第二压紧板的一侧设有用于抵压所述第二压紧板的压紧装置，以使所述第一压紧板、第一橡胶垫片、所述电化学脱嵌单元、所述第二橡胶垫片和所述第二压紧板的四周边缘密封，所述第一压紧板上设有与所述电化学脱嵌单元连通的出水管，所述第二压紧板上与所述电化学脱嵌单元连通的设有进水管。
[0007]在一个实施方式中，所述电化学脱嵌单元包括依次叠加设置的第一布水板、阳极板、第二布水板、第一阴离子选择性透过膜、第三布水板、阴极板、第四布水板和第二阴离子选择性透过膜；所述第一布水板、阳极板、第二布水板、第一阴离子选择性透过膜、第三布水板、阴极板、第四布水板和第二阴离子选择性透过膜上均设有多个等距设置的通液孔，其中，所述通液孔的数量≥所述进水管或所述出水管的数量，相对应的所述进水管或出水管与相对应的所述通液孔位于同一轴线上。
[0008]在一个实施方式中，所述定位支撑板为L型防锈钢板，所述定位支撑板的厚度为5
‑
100mm。
[0009]在一个实施方式中，所述第一压紧板和所述第二压紧板为防锈钢板，所述第一压紧板和所述第二压紧板的厚度为5
‑
100mm，所述出水管在所述第一压紧板上等距间隔设置有至少六根，所述进水管在所述第二压紧板上等距间隔设置有至少六根。
[0010]在一个实施方式中，所述第一橡胶垫片和所述第二橡胶垫片均为丁腈橡胶片、氯丁橡胶片、三元乙丙橡胶片或硅橡胶片，且厚度为3
‑
20mm；所述第一布水板、所述第二布水板、所述第三布水板和所述第四布水板均为PVC板、PE板、 PP板、PPH板中的一种。
[0011]在一个实施方式中，所述第一布水板、所述第二布水板、所述第三布水板和所述第四布水板均包括布水框、设于布水框中的布水网格以及设于所述布水框上的流体流道，所述流体流道的一端与所述布水网格连通，另一端与所述通液孔连通，所述第一布水板和所述第二布水板上的流体流道与所述第三布水板和第四布水板上的流体流道错位设置。
[0012]在一个实施方式中，所述阳极板为涂覆有嵌锂态活性物质的阳极板，所述阴极板为涂覆有贫锂态活性物质的阴极板，所述第一阴离子选择性透过膜和所述第二阴离子选择性透过膜均为一价阴离子选择性透过膜，其厚度＜0.5mm，电阻＜30Ω/cm2。
[0013]在一个实施方式中，其中，嵌锂态活性物质为LiFePO4、LiMn2O4、 LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2中的一种，其中0＜x+y＜1；贫锂态活性物质为Li1‑
x
FePO4、 Li1‑
x
Mn2O4、Li1‑
x
Ni
y
Co
z
Mn1‑
y
‑
z
O2中的一种，其中0＜x<1，0<y+z＜1。
[0014]在一个实施方式中，所述阴极板和阳极板上的集流体和极耳为钛网、钛箔、碳纤维布中的一种。
[0015]在一个实施方式中，所述阴极板和所述阳极板的四周边缘设有密封条。
[0016]本申请提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽的有益效果在于：第一压紧板、第一橡胶垫片、电化学脱嵌单元、第二橡胶垫片和第二压紧板的四周边缘密封且叠加设置，这样组装方便、防止漏水；且降低了电极之间的间距，有利于减少溶液电阻，降低了提锂的电耗量，实现盐湖锂资源的节能提取；由于将电化学脱嵌单元模块化，溶液分布均匀，这样降低了浓度差，提高反应速率，从而提高提锂的速率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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。
[0018]图1为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽的主视结构示意图；
[0019]图2为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中定位支撑板的结构示意图；
[0020]图3为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中电化学脱嵌单元的组成结构示意图；
[0021]图4为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中第一压紧板、第一橡胶垫片、第二橡胶垫片和第二压紧板的平面结构示意图；
[0022]图5为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中第一布水板和第二布水板的平面结构示意图；
[0023]图6为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中第三布水板和第四布水板的平面结构示意图；
[0024]图7为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中阴极板或阳极板的平面结构示意图；
[0025]图8为本申请实施例提供的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽中第一阴离子选择性透过膜和第二阴离子选择性透过膜的平面结构示意图。
[0026]其中，图中各附图标记：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，其特征在于，包括：定位支撑板(1)以及依次叠加设置在所述定位支撑板(1)上的第一压紧板(2)、第一橡胶垫片(3)、至少一个电化学脱嵌单元(4)、第二橡胶垫片(5)和第二压紧板(6)，在所述第二压紧板(6)的一侧设有用于抵压所述第二压紧板(6)的压紧装置(7)，以使所述第一压紧板(2)、第一橡胶垫片(3)、所述电化学脱嵌单元(4)、所述第二橡胶垫片(5)和所述第二压紧板(6)的四周边缘密封，所述第一压紧板(2)上设有与所述电化学脱嵌单元(4)连通的出水管(21)，所述第二压紧板(6)上与所述电化学脱嵌单元(4)连通的设有进水管(61)。2.如权利要求1所述的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，其特征在于：所述电化学脱嵌单元(4)包括依次叠加设置的第一布水板(41)、阳极板(42)、第二布水板(43)、第一阴离子选择性透过膜(44)、第三布水板(45)、阴极板(46)、第四布水板(47)和第二阴离子选择性透过膜(48)；所述第一布水板(41)、阳极板(42)、第二布水板(43)、第一阴离子选择性透过膜(44)、第三布水板(45)、阴极板(46)、第四布水板(47)和第二阴离子选择性透过膜(48)上均设有多个等距设置的通液孔(49)，其中，所述通液孔(49)的数量≥所述进水管(61)或所述出水管(21)的数量，相对应的所述进水管(61)或出水管(21)与相对应的所述通液孔(49)位于同一轴线上。3.如权利要求2所述的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，其特征在于：所述定位支撑板(1)为L型防锈钢板，所述定位支撑板(1)的厚度为5
‑
100mm。4.如权利要求2所述的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，其特征在于：所述第一压紧板(2)和所述第二压紧板(6)为防锈钢板，所述第一压紧板(2)和所述第二压紧板(6)的厚度为5
‑
100mm，所述出水管(21)在所述第一压紧板(2)上等距间隔设置有至少六根，所述进水管(61)在所述第二压紧板(6)上等距间隔设置有至少六根。5.如权利要求2所述的电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽，其特征在于：所述第一橡胶垫片(3)和所述第二橡胶垫片(5)均为丁腈橡胶片、氯丁橡胶片、三元乙丙橡胶片或硅橡胶片，且厚度为3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭恒，赵中伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：