一种电解液固体组分快速液态化方法及装置制造方法及图纸

技术编号：40807977 阅读：14 留言：0更新日期：2024-03-28 19:31

本发明专利技术属于电解液的配制领域，具体涉及一种电解液固体组分快速液态化方法及装置。本发明专利技术是在溶剂储槽外部建立溶剂循环回路使溶剂储槽中的溶剂在溶剂储槽和溶剂循环回路之间循环流动，电解液固体组分并流进入溶剂循环回路与溶剂混合，通过冷却控制混合后混合液的温度不超过设定温度，溶剂持续循环直至完成电解液固体组分的液态化。本发明专利技术将冷却后的溶剂在外部溶剂循环回路中和电解液固体组分混合，混合效率高且混合后的混合液重新混入体系剩余溶剂中，避免固体组分溶解放热时溶解热量在局部聚集；同时，通过溶剂循环流动显著改善体系温度均一性及混合效果，加速电解液固体组分的溶解速度，因而能够显著提高电解液固体组分的液态化效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电解液的配制领域，具体涉及一种电解液固体组分快速液态化方法及装置。

技术介绍

1、液态二次电池用电解液是二次电池的重要组成部分，电解液一般由溶剂、固体电解质和添加剂组成，其中固体电解质起到离子传导的作用，添加剂主要用于改善电解液的电化学性能，如成膜性能、降低内阻等。固体电解质或固体类型添加剂等电解液固体组分均面临溶解到溶剂中的液态化过程。

2、以锂离子电池为例，锂离子电池电解液一般由六氟磷酸锂、添加剂和溶剂配制而成。六氟磷酸锂是锂离子电池用电解液的电解质，外观呈白色晶粒，易于潮解。六氟磷酸锂的液态化是六氟磷酸锂溶解于溶剂（如碳酸酯类溶剂）的过程，六氟磷酸锂虽在碳酸酯类溶剂中溶解良好，但溶解时放热严重，必须通过激烈搅拌将其迅速打散，并且采取降温措施将热量带走，否则六氟磷酸锂会在碳酸酯溶剂中因局部过热而分解，从而造成配制的电解液游离酸偏高。

3、传统电解液的配制方式是先将碳酸酯混合溶剂加入到带有搅拌与换热夹套的配制釜中，再将晶体六氟磷酸锂在隔绝空气环境下加入到已经冷却到10℃以下的碳酸酯混合溶剂中，同时控制加料速度并且持续搅拌降温，使其在碳酸酯混合溶剂中迅速分散溶解。伴随着电解液市场的快速放大，为了提高电解液的配制产量，电解液配制釜的体积越来越大，目前最大的电解液配制釜已经在50立方米，此时六氟磷酸锂的快速液态化矛盾也越来越突出：釜体越来越大，加入六氟磷酸锂后将溶解热及时分散的难度越来越大，耗时也越来越长，配制一批次电解液需要15小时左右。其中大部分时间是在溶解晶体六氟磷酸锂及其他固体添加剂。</p>

4、为了提高电解液配制效率，人们想到了先把六氟磷酸锂提前溶解在某一种碳酸酯溶剂中（在一个专用的带有夹套与搅拌的配制釜中），配制成25~30%的液态六氟磷酸锂溶液。但是这样的釜式溶解模式同样效率很低，以30%六氟磷酸锂含量的液态六氟磷酸锂配制为例，一个批次约600公斤的六氟磷酸锂加料溶解需要耗时5~7小时，整体生产效率极为低下。在电解液配制过程，像晶体六氟磷酸锂这样的固体电解质或者固体添加剂还有多种，采用釜式配制都存在效率低下的问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种电解液固体组分快速液态化方法，解决电解液固体组分的液态化效率较低的问题。

2、本专利技术的第二个目的是提供上述电解液固体组分快速液态化装置，以解决上述问题。

3、为了实现上述第一个目的，本专利技术所采用的技术方案是：

4、一种电解液固体组分快速液态化方法，包括以下步骤：在溶剂储槽外部建立溶剂循环回路使溶剂储槽中的溶剂在溶剂储槽和溶剂循环回路之间循环流动，电解液固体组分并流进入溶剂循环回路与溶剂混合，通过冷却控制混合后混合液的温度不超过设定温度，溶剂持续循环直至完成电解液固体组分的液态化。

5、本专利技术提供的电解液固体组分快速液态化方法，将溶剂在外部溶剂循环回路中经过进一步降温后和电解液固体组分混合，混合效率高且混合后的混合液重新混入体系剩余溶剂中，避免溶解热量在局部聚集；同时，通过溶剂循环强化湍动，显著改善体系温度均一性及混合效果，本专利技术能够在保证电解液固体组分产品各项指标符合要求的前提下，显著提高电解液固体组分的液态化效率，从而使电解液固体组分的液态化更符合大规模化生产的需求。可按照上述方式实现各电解液固体组分的一一液态化。

6、优选地，所述与溶剂混合使用连续固液混合装置，电解液固体组分和溶剂循环回路中溶剂经连续固液混合装置混合后连续流出。通过使用连续固液混合装置能够满足溶剂循环流动的要求，及时将溶解放出的热量带走并且有利于进一步提高电解液固体组分和溶剂的混合效果。

7、进一步优选地，所述连续固液混合装置选自管道混合器、搅拌式混合器、浆料泵中的一种。管道混合器、搅拌式混合器、浆料泵为工业上常用的混合设备，成本低且具备不俗的混合效果。

8、优选地，依据电解液固体组分性质，当电解液固体组分液态化的所述设定温度低于室温时，在电解液固体组分并流进入溶剂循环回路之前先进行溶剂的循环冷却。针对六氟磷酸锂等热敏性化合物，通过该方式提前将溶剂冷却，再加入热敏性化合物溶解，可将配制温度控制在更低水平，减少该类物质的分解变质。

9、优选地，在溶剂循环回路中设置冷却器，在加入电解液固体组分之前，先进行溶剂循环实现所述循环冷却，然后控制电解液固体组分并流进入溶剂循环回路的速度以控制混合后混合液的温度不超过所述设定温度。在溶剂循环回路中设置冷却器，仅对通过冷却器的溶剂进行冷却，冷却效率高；先通过循环使溶剂冷却降温，可使循环溶剂在与电解液固体组分混合前保持较溶剂储槽内溶剂更低的温度，再混入电解液固体组分混合并持续进行冷却循环及时带出溶解热，整体设备及工艺的整合性良好，生产效率较高。

10、为实现上述第二个目的，本专利技术所采用的技术方案是：

11、一种电解液固体组分快速液态化装置，包括用于盛装电解液固体组分液态化所需溶剂的溶剂储槽，所述溶剂储槽上设置有溶剂流出口和溶剂回流口，位于溶剂储槽外设置有连通溶剂流出口和溶剂回流口的溶剂循环回路；所述溶剂循环回路上设置有连续固液混合装置，所述连续固液混合装置具有接入溶剂循环回路的液体入口和混合液出口，还设置有电解液固体组分入口，所述电解液固体组分入口通过固体组分输送管道与电解液固体组分料仓相连；所述溶剂储槽和/或溶剂循环回路上设置有对进入连续固液混合装置的溶剂进行冷却的冷却装置。

12、本专利技术的电解液固体组分快速液态化装置，通过构建溶剂循环回路并在溶剂循环回路上设置连续固液混合装置，实现溶剂的外部循环流动及电解液固体组分的混入，进一步通过冷却装置的设置，使电解液固体组分溶解产生的热量及时融入体系较低温度的溶剂“海洋”中，因而本装置不仅能够更为容易的实现电解液固体组分溶解时的温控，而且能够提高电解液固体组分的溶解速度，并且保证最终配制得到的液态化电解质或添加剂产品符合电解液配制要求。

13、优选地，所述连续固液混合装置包括管道混合器或搅拌式混合器，管道混合器或搅拌式混合器具有第一进口、第二进口和出料口，所述第一进口形成所述液体入口，所述出料口形成混合液出口，所述第二进口形成电解液固体组分入口。管道混合器、搅拌式混合器是工业常用混合设备，混合效率高、设备成本低。

14、优选地，所述连续固液混合装置包括设置在所述溶剂循环回路上的浆料泵，溶剂循环回路包括连接浆料泵进口的进料管路，所述进料管路通过所述固体组分输送管道与电解液固体组分料仓相连，所述固体组分输送管道在进料管路上的接入口形成电解液固体组分入口。利用浆料泵可同时实现强制混合溶解及溶剂泵送功能，设备的整体组成更加紧凑，各部件的布置与管理更加便捷。

15、优选地，所述快速液态化装置包括用于对溶剂温度进行检测的温度检测装置，所述固体组分输送管道上设置有放料速度控制阀。放料速度控制阀根据温度检测装置的测温结果对放料速度进行调节。根据测温结果对放料速度进行调节，可保证电解液固体组分溶解产生的热量不足以引起本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，包括以下步骤：在溶剂储槽外部建立溶剂循环回路使溶剂储槽中的溶剂在溶剂储槽和溶剂循环回路之间循环流动，电解液固体组分并流进入溶剂循环回路与溶剂混合，通过冷却控制混合后混合液的温度不超过设定温度，溶剂持续循环直至完成电解液固体组分的液态化。

2.如权利要求1所述的电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，所述与溶剂混合使用连续固液混合装置，电解液固体组分和溶剂循环回路中溶剂经连续固液混合装置混合后连续流出。

3.如权利要求2所述的电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，所述连续固液混合装置选自管道混合器、搅拌式混合器、浆料泵中的一种。

4.如权利要求1所述的电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，依据电解液固体组分性质，当电解液固体组分液态化的所述设定温度低于室温时，在电解液固体组分并流进入溶剂循环回路之前先进行溶剂的循环冷却。

5.如权利要求4所述的电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，在溶剂循环回路中设置冷却器，在加入电解液固体组分之前，先进行溶剂循环实现所述循环冷却，然后控

6.一种电解液固体组分快速液态化装置，其特征在于，包括用于盛装电解液固体组分液态化所需溶剂的溶剂储槽，所述溶剂储槽上设置有溶剂流出口和溶剂回流口，位于溶剂储槽外设置有连通溶剂流出口和溶剂回流口的溶剂循环回路；所述溶剂循环回路上设置有连续固液混合装置，所述连续固液混合装置具有接入溶剂循环回路的液体入口和混合液出口，还设置有电解液固体组分入口，所述电解液固体组分入口通过固体组分输送管道与电解液固体组分料仓相连；所述溶剂储槽和/或溶剂循环回路上设置有对进入连续固液混合装置的溶剂进行冷却的冷却装置。

7.如权利要求6所述的电解液固体组分快速液态化装置，其特征在于，所述连续固液混合装置包括管道混合器或搅拌式混合器，管道混合器或搅拌式混合器具有第一进口、第二进口和出料口，所述第一进口形成所述液体入口，所述出料口形成混合液出口，所述第二进口形成电解液固体组分入口。

8.如权利要求6所述的电解液固体组分快速液态化装置，其特征在于，所述连续固液混合装置包括设置在所述溶剂循环回路上的浆料泵，溶剂循环回路包括连接浆料泵进口的进料管路，所述进料管路通过所述固体组分输送管道与电解液固体组分料仓相连，所述固体组分输送管道在进料管路上的接入口形成电解液固体组分入口。

9.如权利要求6或7或8所述的电解液固体组分快速液态化装置，其特征在于，所述快速液态化装置包括用于对溶剂温度进行检测的温度检测装置，所述固体组分输送管道上设置有放料速度控制阀。

10.如权利要求6所述的电解液固体组分快速液态化装置，其特征在于，所述冷却装置包括设置在溶剂循环回路上的冷却器。

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【技术特征摘要】

3.如权利要求2所述的电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，所述连续固液混合装置选自管道混合器、搅拌式混合器、浆料泵中的一种。

5.如权利要求4所述的电解液固体组分快速液态化方法，其特征在于，在溶剂循环回路中设置冷却器，在加入电解液固体组分之前，先进行溶剂循环实现所述循环冷却，然后控制电解液固体组分并流进入溶剂循环回路的速度以控制混合后混合液的温度不超过所述设定温度。

6.一种电解液固体组分快速液态化装置，其特征在于，包括用于盛装电解液固体组分液态化所需溶剂的溶剂储槽，所述溶剂储槽上设置有溶剂流出口和溶剂回流口，位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁延生，宁向勇，郭银涛，郭智帆，
申请(专利权)人：新乡意盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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