【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解锂，特别涉及一种金属锂电解装置。
技术介绍
1、金属锂的熔盐电解法是以氯化锂-氯化钾为电解质，在400-450℃下电解，发生以下化学反应：li++cl-→1/2cl2+li；在电解过程中，依照同性相斥、异性相吸的运动原理，cl-移向阳极，在阳极上失去一个电子而析出氯气；li+移向阴极，在阴极上得到一个电子析出金属锂；由于金属锂的密度低于电解质密度，因此析出的金属锂将上浮至电解质表面。
2、目前，在金属锂的熔盐电解过程中，通常采用人工手动和自然溢流的收集方法对电解质表面的金属锂进行收集；其中，人工手动收集是指使用金属漏勺将金属锂从电解槽中舀出，倒入变压器油中冷却、铸锭；人工手动收集方法容易使金属锂被空气污染，导致其纯度下降，进而无法满足高能电池、锂合金以及受核控制聚变反应的要求；其次，手动出锂的生产效率低、工作环境差、耗费人力；自动溢流收集是基于金属锂的密度远低于电解质，析出的金属锂上浮，致使其液面高于电解质液面的原理，使其溢流进入集锂装置，如中国专利申请“一种金属锂电解槽自动收集装置”(申请号为：202022503391.2)；该方法虽然避免了手动集锂过程存在的杂质引入和人力消耗，但因基于金属锂的自然上浮，导致收集效率较低。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种金属锂电解装置，以解决现有金属锂的熔盐电解过程中，金属锂收集效率较低的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本
4、所述电解槽为上端开口的筒体结构，所述电解槽内充填有电解液；所述储锂室竖向设置在所述电解槽的外侧；所述顶盖密封设置在所述电解槽的顶部开口处，所述阳极竖向穿插在所述顶盖的中心，且所述阳极的下端向下延伸至所述电解槽内；
5、所述阴极环绕设置所述阳极的下端外侧，并悬置在所述电解液中；所述导电板环绕设置在所述阴极的外侧，所述导电板的下端通过所述连接板与所述阴极的下端相连；
6、所述集锂室为上大下小的漏斗状结构，并设置在所述阴极与所述导电板之间；其中，所述集锂室的上端口与所述电解液的液面平齐，所述集锂室的下端口与所述导锂管的一端相连，所述导锂管的另一端延伸至所述储锂室内。
7、进一步的，还包括提锂管；所述提锂管的一端延伸至所述储锂室内，所述提锂管的另一端从所述储锂室的上端侧壁穿出。
8、进一步的，还包括搅拌轴及若干搅拌叶片；所述搅拌轴竖向穿插在所述阳极的中心，且所述搅拌轴的下端贯穿所述阳极的下端面后向所述电解槽的底板方向延伸；若干搅拌叶片均匀设置在所述搅拌轴的下端延伸部。
9、进一步的，所述搅拌轴的下端延伸部超出所述阳极的下端面的距离为200-400mm。
10、进一步的，所述搅拌叶片的径向长度大于所述阳极的半径尺寸；其中，所述搅拌叶片的径向长度与所述阳极的半径尺寸之差为5-10mm。
11、进一步的，还包括刮锂板转动轴及刮锂板；所述刮锂板转动轴竖向设置在所述阳极与所述阴极之间；其中，所述刮锂板转动轴的下端与所述搅拌叶片相连，所述刮锂板转动轴的上端朝所述电解液的液面方向延伸；所述刮锂板水平设置在所述电解液的液面处，所述刮锂板的第一端与所述刮锂板转动轴的上端相连，所述刮锂板的第二端朝所述导电板方向延伸。
12、进一步的，所述刮锂板的第二端与所述导电板之间的间距为5-10mm。
13、进一步的，所述顶盖的侧壁上开设有排气孔；其中，所述排气孔用于电解过程中产生的氯气排出。
14、进一步的，还包括加热电缆及保温外壁；所述保温外壁包裹在所述电解槽的外侧；所述加热电缆设置在所述电解槽与所述保温外壁之间，并均匀设置在所述电解槽的外侧；其中，所述储锂室设置在所述加热电缆与所述电解槽之间。
15、进一步的，所述金属锂电解装置的使用过程，具体如下：
16、向所述电解槽内加入电解液；
17、将所述阳极与电源正极相连，将所述导电板与电源负极相连；
18、开启电源后，在阳极、阴极及电解液之间进行电解反应，电解产生的金属锂依次通过所述集锂室、导锂管流入所述储锂室内，利用储锂室对电解产生的金属锂进行收集。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
20、本专利技术提供了一种金属锂电解装置，将阳极竖向穿插在顶盖的中心形成顶插式阳极结构，便于对阳极进行更换；将阳极设置在电解槽的中心，并将阴极环绕设置在阳极的下端外侧，利于电流的均匀分布，有效提高电解效率；在阴极与导电板之间设置集锂室，能够对电解生成的金属锂进行收集，并通过导锂管导入储锂室，避免金属锂与析出的cl2发生二次反应，有效提高了金属锂的收集效率，进而提高电解效率。
21、进一步的，通过设置搅拌轴及搅拌叶片，加强了电解槽内部的传热效率，避免熔盐电解液受热不均匀出现局部过热或者过冷，进而导致板结现象的出现影响电解效率；同时，有利于增加传质速度，使析出的金属锂快速上浮，减少了金属锂和氯气二次生成氯化锂的可能性。
22、进一步的，通过设置刮锂板转动轴与刮锂板，将刮锂板与搅拌轴竖向平行设置，并与搅拌叶片相连，利用搅拌轴的旋转，通过刮锂板转动轴带动刮锂板在电解液液面处进行往复旋转，以促使上浮到电解液液面处的金属锂进入集锂室，减少杂质引入，提高了金属锂的纯度和收集效率；其次，将刮锂板转动轴与搅拌叶片相连，减少了设置所需电机数量，节约能耗，同时节约了电解槽内空间。
23、进一步的，通过在顶盖的侧壁上设置排气孔，便于电解过程中产生的氯气的排出，避免电解得到的金属锂与氯气的接触生成氯化钾的可能性，有效提高了电解效率；同时，能够实现对有毒有害的氯气的集中收集，满足环保要求。
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1.一种金属锂电解装置，其特征在于，包括电解槽(1)、顶盖(2)、阳极(3)、阴极(4)、导电板(5)、连接板(6)、集锂室(7)、导锂管(8)及储锂室(18)；
2.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括提锂管(9)；所述提锂管(9)的一端延伸至所述储锂室(18)内，所述提锂管(9)的另一端从所述储锂室(18)的上端侧壁穿出。
3.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括搅拌轴(10)及若干搅拌叶片(11)；所述搅拌轴(10)竖向穿插在所述阳极(3)的中心，且所述搅拌轴(10)的下端贯穿所述阳极(3)的下端面后向所述电解槽(1)的底板方向延伸；若干搅拌叶片(11)均匀设置在所述搅拌轴(10)的下端延伸部。
4.根据权利要求3所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述搅拌轴(10)的下端延伸部超出所述阳极(3)的下端面的距离为200-400mm。
5.根据权利要求3所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述搅拌叶片(11)的径向长度大于所述阳极(3)的半径尺寸；其中，所述搅拌叶片(11)的径向长
6.根据权利要求3所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括刮锂板转动轴(12)及刮锂板(13)；所述刮锂板转动轴(12)竖向设置在所述阳极(3)与所述阴极(4)之间；其中，所述刮锂板转动轴(12)的下端与所述搅拌叶片(11)相连，所述刮锂板转动轴(12)的上端朝所述电解液(17)的液面方向延伸；所述刮锂板(13)水平设置在所述电解液(17)的液面处，所述刮锂板(13)的第一端与所述刮锂板转动轴(12)的上端相连，所述刮锂板(13)的第二端朝所述导电板(5)方向延伸。
7.根据权利要求6所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述刮锂板(13)的第二端与所述导电板(5)之间的间距为5-10mm。
8.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述顶盖(2)的侧壁上开设有排气孔(201)；其中，所述排气孔(201)用于电解过程中产生的氯气排出。
9.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括加热电缆(14)及保温外壁(15)；所述保温外壁(15)包裹在所述电解槽(1)的外侧；所述加热电缆(14)设置在所述电解槽(1)与所述保温外壁(15)之间，并均匀设置在所述电解槽(1)的外侧；其中，所述储锂室(18)设置在所述加热电缆(14)与所述电解槽(1)之间。
10.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述金属锂电解装置的使用过程，具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种金属锂电解装置，其特征在于，包括电解槽(1)、顶盖(2)、阳极(3)、阴极(4)、导电板(5)、连接板(6)、集锂室(7)、导锂管(8)及储锂室(18)；
2.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括提锂管(9)；所述提锂管(9)的一端延伸至所述储锂室(18)内，所述提锂管(9)的另一端从所述储锂室(18)的上端侧壁穿出。
3.根据权利要求1所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括搅拌轴(10)及若干搅拌叶片(11)；所述搅拌轴(10)竖向穿插在所述阳极(3)的中心，且所述搅拌轴(10)的下端贯穿所述阳极(3)的下端面后向所述电解槽(1)的底板方向延伸；若干搅拌叶片(11)均匀设置在所述搅拌轴(10)的下端延伸部。
4.根据权利要求3所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述搅拌轴(10)的下端延伸部超出所述阳极(3)的下端面的距离为200-400mm。
5.根据权利要求3所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，所述搅拌叶片(11)的径向长度大于所述阳极(3)的半径尺寸；其中，所述搅拌叶片(11)的径向长度与所述阳极(3)的半径尺寸之差为5-10mm。
6.根据权利要求3所述的一种金属锂电解装置，其特征在于，还包括刮锂板转动轴(12)及刮锂板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂红云，王磊，罗仙平，刘子帅，刘嘉栋，高波，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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