[發明專利]一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置

有效

• 申請號: 201510330592.8
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104928708B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 張擁軍;桑玉元
• 申請（專利權）人: 沈陽磁力通能源技術有限公司
• 主分類號: C25B1/21
• 分類號: C25B1/21;C25B9/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司21209
• 代理人: 劉忠達

技術領域

本發明涉及一種電解設備，特別是涉及一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置。

背景技術

在20世紀30年代末美國成功實現了“高溫電解含硫酸的硫酸錳液”生產EMD的H₂SO₄——MnSO₄電解工藝，60年代中葉出現了電解MnCl₂-HCl溶液生產EMD的MnCl₂-HCl電解工藝，由于氯化物電解液比硫酸鹽有較高的導電性和溶解性，因而高溫電解MnCl₂溶液體系，就成了較經濟的電解二氧化錳生產技術，電解液的加溫采用電加熱棒加熱到95℃，隨著技術的進步，電池行業對原材料的要求越來越高，直接電解得到的EMD已經不能很好地滿足高性能電池的要求，傳統設備技術主要存在以下不足：

（1）采用電熱棒加熱電解液法制備納米級MnO₂由于溫度不均衡使晶粒成長不均勻即溫度-粒度影響因素。

（2）目前需要解決采用鈦基二氧化錳涂層陽極，收集MnO₂后需二次粉碎加工至所需粒度活性下降8%左右的問題。

（3）電解槽電解液濃度隨著電泳過程的進行，電解液離子濃度不均衡問題。

（4）陽極電流密度隨著電解液濃度的變化而幅度加寬，生產材料結晶晶型穩定性差。

（5）傳統設備的工藝條件可控程度低。

（6）不適合納米級CEMD材料的在線工業化生產。

隨著新能源領域的發展，我國電池材料電解二氧化錳的產品出口數量每年2萬噸以上，占國際市場的10%左右，是全球最大的干電池生產國和消費大國，電池工業在中國具有旺盛的生命力。針對以上情況對EMD進行改性摻雜處理以及采用小尺寸的納米材料CEMD以其尺寸效應改變電池的電化學性能是一種行之有效的方法。目前已經研究的添加元素Bi,Ti,Pb,Cu及稀土元素等技術的納米微粒CEMD已經應用到生產中，而納米微粒級CEMD材料生產的配套設備技術還處在一個較低水平上。而在日本高性能的微粒CEMD納米電池材料在超高性能電池上已全部得到了使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置，該裝置體積小、工藝指標可控程度高，實現了傳熱傳質一次完成，整機可以在線連續工作效率高，能滿足高性能的微粒、納米級CEMD生產要求。

采用的技術方案是：

一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置，包括電解裝置、超聲水刀機構、電磁感應加熱器和超聲空化器；電解裝置包括電解槽、陽電極板和陰電極板，陽電極板和陰電極板豎直設置在電解槽內，分別與外設電源連接，其特征在于：

超聲水刀裝置，包括第一超聲水刀和第二超聲水刀，第一和第二超聲水刀分別豎直設置在電解槽內，第一超聲水刀位于陽電極板與陰電極板之間，第二超聲水刀位于陽電極板的左側，第一超聲水刀進液口通過第一支管路與液體介質輸送總管連接，第二超聲水刀的進液口通過第二支管路與第一液體介質輸送總管連接。第一液體介質輸送總管與超聲空化器的液體出口連接。超聲波電源通過導線與超聲空化器的第一和第二超聲振子的電源輸入端對應接線端子連接，為超聲空化器提供電源。電磁感應加熱器的出液口通過第二液體介質輸送總管與超聲空化器的進液口連接。電磁感應加熱器的進液口與第三液體介質輸送總管的一端連接，第三液體介質輸送總管的另一端與泵的出液口連接，泵的進液口與回流管的一端連接，回流管的另一端與電解槽的液體介質回流進口連接。勵磁電控柜電壓輸出端通過導線與電磁感應加熱器的對應電壓輸入端接線端子連接。勵磁電控柜和超聲波電源由外設電源供電。

第二液體介質輸送總管上裝設有第一閥門，第三液體介質輸液總管上裝設有第二閥門，回流管上裝設有第三閥門。

電解槽的底部設有出料斗，出料斗底部有出料管，出料管上裝設有第四閥門。

所述第一超聲水刀和第二超聲水刀在結構上相同。超聲水刀，包括筒式殼體，筒式殼體縱向設有縫式噴液口，筒式殼體的上蓋板固定在筒式殼體的上端口處，筒式殼體的下蓋板固定在筒式殼體的下端口處，下蓋板上有進液口。

縫式噴液口的寬度為0.8-1.2mm。

超聲空化器，包括超聲空化器殼體，超聲空化器殼體上分別裝設有第一超聲振子和第二超聲振子，超聲空化器殼體的兩端分別有進液口和出液口。第一超聲振子和第二超聲振子的電壓輸入接線端子分別通過導線與超聲波電源的電壓輸出端對應接線端子連接。

超聲空化器殼體的橫截面為六邊形。