[發明專利]一種金屬鋰電解槽陰極結構及電解槽

在審

• 申請號: 202011240388.4
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN114457382A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 漆陽;趙祥忠;杜鵬飛;陶紹虎;田超;韓超
• 申請（專利權）人: 中核建中核燃料元件有限公司;沈陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/02
• 分類號: C25C3/02;C25C7/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 孫成林

本發明公開了一種金屬鋰電解槽用陰極結構，包括出電板、陰極筒、導電柱和連接板，出電板為扇形結構，具有一個連接端，出電板的扇形結構的兩端分別與導電柱連接，導電柱與連接板連接，連接板與陰極筒連接。本發明的有益效果在于：將陰極件放置在電解槽的槽蓋上，采用絕緣塊支撐。避免了陰極在電解槽槽體上開孔，解決了電解槽中電解質泄漏問題。陰極件上的出電板上的圓孔直徑：Φ10～Φ30mm，扇形夾角a：90～150°。陰極筒上斜孔直徑：Φ10～Φ30mm；斜孔的開孔率：5?20％。在陰極上開孔后，電解質能夠通過斜孔迅速進入到電極區域內，將電極區域內的熱量迅速帶出，使電解槽電極區域的局部高溫現象得到解決。應用本發明能夠使電解槽長期穩定運行。

技術領域

本發明屬于一種鋰電解槽技術領域，具體涉及一種金屬鋰電解槽用陰極結構及電解槽。

背景技術

熔鹽電解法是目前工業化生產金屬鋰常用的方法。金屬鋰電解槽是制備金屬鋰的關鍵設備。金屬鋰電解槽一般由槽體、槽蓋、陰極和陽極等組成。電解槽的陰極一般采用安裝在槽體上，陰極臂從槽體上插出，陰極臂與槽體之間采用特殊的材料進行密封。也有將陰極從槽底插入電解槽。槽底與陰極之間同樣采用特殊材料進行密封。目的是放置電解質從陰極與槽體之間的縫隙出外泄。由于陰極需要通過較大的直流電流強度，電解槽內溫度在400～450℃范圍，陰極材質為鋼，膨脹系數比較大，因此陰極在受熱膨脹受冷收縮反復作用下，易在連接部位形成間隙，導致密封失效，電解質泄漏。

另外，現在的電解槽，在陰極與陽極形成的電極區域內，電解質對流效果不好，導致熱量不能及時擴散，形成電極區域局部高溫，導致電解質對流紊亂。

發明內容

本發明的目的是提供一種金屬鋰電解槽用陰極結構及電解槽，它能夠解決：(1)陰極臂與槽體之間的密封問題，防止電解質泄漏；(2)陰極區域電解質的對流問題。

本發明的技術方案如下：一種金屬鋰電解槽陰極結構，包括出電板、陰極筒、導電柱和連接板，出電板為扇形結構，具有一個連接端，出電板的扇形結構的兩端分別與導電柱連接，導電柱與連接板連接，連接板與陰極筒連接。

所述的陰極筒為圓柱形。

所述的陰極筒為鋼制件。

所述的在筒壁上均勻開設斜孔。

所述的斜孔安裝方向向上。

一種應用金屬鋰電解槽陰極結構的電解槽，包括陰極件，絕緣塊，陽極，槽蓋，收集器，隔膜，電解槽槽體；所述的陰極件設置在絕緣塊上，絕緣塊設置在槽蓋上，陽極安裝在槽蓋上，陽極與陰極件形成電極對，收集器設置在槽蓋下部，隔膜固定在收集器下端，槽蓋設在電解槽槽體上，電解槽槽體承裝電解質。

所述的電解槽槽體的中心線與陰極件的中心線重合。

所述的陽極的中心線與陰極件的中心線重合，

所述的收集器的中心線與陰極件中心線重合。

所述的隔膜的中心線與陰極件的中心線重合。

本發明的有益效果在于：將陰極件放置在電解槽的槽蓋上，采用絕緣塊支撐。避免了陰極在電解槽槽體上開孔，解決了電解槽中電解質泄漏問題。陰極件上的出電板上的圓孔直徑：Φ10～Φ30mm，扇形夾角a：90～150°。陰極筒上斜孔直徑：Φ10～Φ30mm；斜孔的開孔率：5-20％。在陰極上開孔后，電解質能夠通過斜孔迅速進入到電極區域內，將電極區域內的熱量迅速帶出，使電解槽電極區域的局部高溫現象得到解決。應用本發明能夠使電解槽長期穩定運行。

附圖說明

圖1為本發明所提供的一種金屬鋰電解槽陰極結構示意圖；

圖2為出電板結構示意圖；

圖3為陰極筒結構示意圖；

圖4為一種應用金屬鋰電解槽陰極結構的電解槽主視圖；