一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统及锂锭的铸造方法技术方案

本发明专利技术属于金属锂制备技术领域，公开了一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统及锂锭的铸造方法，用于承接经过蒸馏提纯后的高温液态的金属锂在模具中进行浇铸

【技术实现步骤摘要】
一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统及锂锭的铸造方法


[0001]本专利技术属于金属锂制备
，具体涉及一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统及锂锭的铸造方法
。

技术介绍

[0002]固态电池是一种电池科技
。
与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池
。
固态锂电池技术采用锂
、
钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度，而其中作为固态锂电池的核心物质高纯度金属锂的制备则是固态电池发展的重要一环
。
[0003]高纯度金属锂通常是先用电解法提取，获得纯度为
96
‑
99
％的工业级金属锂，再通过进一步的提纯获得高纯度金属锂，传统金属锂的提纯主要采用蒸馏法使杂质元素金属钠
、
钾及其它杂质与金属锂分离，将工业级粗锂提纯为纯度
99.9
％
‑
99.99
％以上的高纯金属锂
。
采用这种方法的机理是：各种金属元素在一定的温度下，具有不同的蒸气压，利用蒸发速度和冷凝速度的差异特性，可使杂质元素
(
主要是金属钠
、
钾元素及其他重金属
)
与金属锂分离，从而达到提纯目的
。
在不同温度下，杂质元素的蒸气压和金属锂的蒸汽压之比称为相对挥发速度，用
A
表示之
。
>其公式为：
A
＝
Px/Pli
，
(
式中
Px
：杂质元素的蒸汽压，
Pli
：金属锂的蒸汽压
)。
当
A
＞1时，杂质元素挥发速度大于金属锂的挥发速度；当
A
＜1时，杂质元素的挥发速度小于金属锂的挥发速度；当
A
＝1时，杂质元素的挥发速度等于金属锂的挥发速度
。
在加热原料锂的过程中，控制蒸馏炉内物料温度，可将原料锂中所含的杂质元素分离出来，从而达到蒸馏提纯金属锂的目的
。
[0004]现有手段中，将提纯后的高纯度金属锂直接在手套箱中进行浇铸，由于高纯度的锂单质较为活泼，容易与水
、
氧气甚至氮气进行反应，则对于浇铸环境条件具有严格的要求，同时锂熔点较低，且固态时质地较软，导致浇铸过程中不易脱模，容易在模具上粘黏残留，重复使用同个模具导致产生的锂锭不标准，二次脱模残留更多且无法较好的涂覆脱模剂
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统及锂锭的铸造方法，通过对现有的手套箱进行结构优化，通过两个腔室的配合从而实现模具的及时补充及更换，从而在保证每次锂锭浇铸不重复使用模具的前提下提高浇铸效率
。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，用于承接经过蒸馏提纯后的高温液态的金属锂在模具中进行浇铸
、
切块和装袋，包括手套箱和设置在手套箱内的模具，手套箱具有气体循环模块，由气体循环模块连通手套箱内部并控制手套箱内部气体环境；
[0008]手套箱具有至少两个独立的腔室，即准备腔和操作腔，所述准备腔和操作腔中至
少一个具有连接外部进行物料交换的缓冲室，缓冲室在连通外部和内部的端口上均具有可拆卸的密封结构进行密封，并通过连接气体循环模块实现独立的气体环境控制；
[0009]所述模具设置在操作腔内，模具包括降温支架和设置在降温支架上的若干模具桶，所述模具桶与降温支架可拆卸连接；
[0010]操作腔对应降温支架设置有进料机构和涂刷机构，通过涂刷机构向放置在降温支架上的模具桶表面涂覆脱模油，通过连接外部高温储罐的进料机构向模具桶通入熔融状态的金属锂，由连接设置在手套箱内的工质循环机构的降温支架与模具桶接触降温；
[0011]所述操作腔与准备腔之间还设有物料传输架，所述物料传输架与手套箱内部滑动连接且能够在操作腔与准备腔之间往复滑动；物料传输架上设有用于挂载模具桶的挂钩，通过物料传输架将模具桶在操作腔与准备腔之间传输；
[0012]所述物料传输架上具有堵块，在操作腔和准备腔之间具有供物料传输架穿过的通道，所述堵块具有将通道任意开口处遮挡密封的端部
。
[0013]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第一种实施方式，所述气体循环装置包括管路
、
气源
、
动力部分和净化部分，管路包括进气管路
、
排气管路和循环管路；
[0014]其中，进气管路依次连通气源
、
动力部分和手套箱的腔室，由动力部分控制向腔室内注入保护气体；
[0015]排气管路依次连通腔室
、
动力部分和外部，由动力部分将腔室内的气体向外排出；
[0016]循环管路依次连通腔室
、
动力部分
、
净化部分和腔室，由动力部分控制将腔室内的气体经过净化部分处理后回到腔室内
。
[0017]结合第一方面的第一种实施方式，本专利技术提供第一方面的第二种实施方式，所述气源为氩气的高压气罐
。
[0018]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第三种实施方式，所述降温支架包括中空的壳体，壳体内具有填充有工质的接触腔，接触腔通过管线与外部的工质循环机构连通进行工质循环；
[0019]壳体上具有至少一个平整面，该平整面上设有若干沉槽，所述模具桶放置在沉槽内且模具桶外表面与沉槽的内表面贴合进行热传递
。
[0020]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第四种实施方式，所述模具桶包括圆锥形的桶身，桶身具有上下两个开口，在下部小面积的开口上设有底盖，所述底盖直径大于桶身的下部的开口直径且与靠近下部的开口内壁贴合；
[0021]在底盖外侧端面与桶身下部的开口处外壁之间设置有将底盖与桶身之间缝隙遮挡的氟橡胶套层，所述底盖与桶身内壁贴合时其外侧底部具有凸出桶身下部的开口端面的抵部，通过挤压抵部将底盖向桶身上部的开口处推动
。
[0022]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第五种实施方式，所述模具桶为沿其轴线剖切的两子部分扣合而成的圆锥形结构
。
[0023]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第六种实施方式，所述涂刷机构包括导液柱和套设在导液柱外部的软套层，所述导液柱一端具有进料口，进料口通过管线与外部盛放脱模油的供料机构连通；导液柱表面还具有若干与进料口连通的出料口，所述软套层将具有出料口的导液柱表面包裹覆盖，并在软套层与导液柱表面之间形成存放脱模油的空腔；
[0024]所述软套层表面均匀覆盖有若干切口，所述切口初始状态封闭，由导液柱带动软套层进入模具桶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，用于承接经过蒸馏提纯后的高温液态的金属锂在模具中进行浇铸
、
切块和装袋，其特征在于：包括手套箱和设置在手套箱内的模具，手套箱具有气体循环模块，由气体循环模块连通手套箱内部并控制手套箱内部气体环境；手套箱具有至少两个独立的腔室，即准备腔和操作腔，所述准备腔和操作腔中至少一个具有连接外部进行物料交换的缓冲室，缓冲室在连通外部和内部的端口上均具有可拆卸的密封结构进行密封，并通过连接气体循环模块实现独立的气体环境控制；所述模具设置在操作腔内，模具包括降温支架和设置在降温支架上的若干模具桶，所述模具桶与降温支架可拆卸连接；操作腔对应降温支架设置有进料机构和涂刷机构，通过涂刷机构向放置在降温支架上的模具桶表面涂覆脱模油，通过连接外部高温储罐的进料机构向模具桶通入熔融状态的金属锂，由连接设置在手套箱内的工质循环机构的降温支架与模具桶接触降温；所述操作腔与准备腔之间还设有物料传输架，所述物料传输架与手套箱内部滑动连接且能够在操作腔与准备腔之间往复滑动；物料传输架上设有用于挂载模具桶的挂钩，通过物料传输架将模具桶在操作腔与准备腔之间传输；所述物料传输架上具有堵块，在操作腔和准备腔之间具有供物料传输架穿过的通道，所述堵块具有将通道任意开口处遮挡密封的端部
。2.
根据权利要求1所述的一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，其特征在于：所述气体循环装置包括管路
、
气源
、
动力部分和净化部分，管路包括进气管路
、
排气管路和循环管路；其中，进气管路依次连通气源
、
动力部分和手套箱的腔室，由动力部分控制向腔室内注入保护气体；排气管路依次连通腔室
、
动力部分和外部，由动力部分将腔室内的气体向外排出；循环管路依次连通腔室
、
动力部分
、
净化部分和腔室，由动力部分控制将腔室内的气体经过净化部分处理后回到腔室内
。3.
根据权利要求2所述的一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，其特征在于：所述气源为氩气的高压气罐
。4.
根据权利要求1所述的一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，其特征在于：所述降温支架包括中空的壳体，壳体内具有填充有工质的接触腔，接触腔通过管线与外部的工质循环机构连通进行工质循环；壳体上具有至少一个平整面，该平整面上设有若干沉槽，所述模具桶放置在沉槽内且模具桶外表面与沉槽的内表面贴合进行热传递
。5.
根据权利要求1所述的一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，其特征在于：所述模具桶包括圆锥形的桶身，桶身具有上下两个开口，在下部小面积的开口上设有底盖，所述底盖直径大于桶身的下部的开口直径且与靠近下部的开口内壁贴合；在底盖外侧端面与桶身下部的开口处外壁之间设置有将底盖与桶身之间缝隙遮挡的氟橡胶套层，所述底盖与桶身内壁贴合时其外侧底部具有凸出桶身下部的开口端面的抵部，通过挤压抵部将底盖向桶身上部的开口处推动
。6.
根据权利要求1所述的一种金属锂密闭环境的锂锭铸造系统，其特征在于：所述模具桶为沿其轴线剖切的两子...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍建军，王博，江艳，陈熙瑜，董姝妤，
申请(专利权)人：四川能投天府新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：