[发明专利]阳极组装件、接触带、电化学电池及其使用和制造方法

说明书

本公开提供了阳极组装件、导电接触带、包含阳极组装件和导电接触带的电化学电池，及其使用和制造方法，其中阳极组装件包括多个位于阳极壳体外部并与阳极电接触的V形元件、U形元件或Z形元件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月26日提交的美国临时专利申请号62/341,941和于2017年1月4日提交的美国临时专利申请号62/442,163的权益，所述临时专利申请在此通过引用以其全文并入本公开内容。

背景技术

电解池包含含有阳极的阳极室、含有阴极的阴极室以及介于阳极与阴极之间的一个或多个离子交换膜，如阴离子交换膜和/或阳离子交换膜。阳极和阴极二者均可包含一系列支撑物，这些支撑物可用于将阳极安装在阳极室的开口面上并将阴极安装在阴极室的开口面上。电流被注入阳极室的外表面，然后流过阳极支撑条。在通过阳极、膜和阴极之后，电流流过阴极支撑条，并流出阴极室的后表面。从阳极电流条/阳极界面到阴极/阴极电流条界面的电压分布和得到的电流流动可显著影响电化学(例如氯碱)电池的性能和可靠性。因此，需要一种最佳的阳极组装件，其可产生均匀的跨电池电流流动，从而导致最小化的电池电压以及较高的膜可靠性。

发明内容

在一个方面，提供了一种电化学电池，其包含阴极壳体、位于所述阴极壳体内部的阴极、阳极壳体、位于所述阳极壳体内部的阳极，以及一个或多个离子交换膜，其中所述一个或多个离子交换膜安设在所述阳极壳体与所述阴极壳体之间；以及多个位于所述阳极壳体外部并与所述阳极电接触的V形元件、U形元件或Z形元件。

在前述方面的一些实施方案中，所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件中的每一个包含顶部和基底。在前述方面和实施方案的一些实施方案中，所述V形元件或所述U形元件中的每一个包含在所述顶部处相交的两个长度相等的腿部。在前述方面和实施方案的一些实施方案中，所述V形元件或所述U形元件中的每一个包含在所述顶部处相交的两个长度不相等的腿部。在前述方面和实施方案的一些实施方案中，所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件中的每一个由爆炸结合(explosion bonded)或激光熔覆(laser cladded)的Ni-Ti(镍-钛)片制成。在前述方面和实施方案的一些实施方案中，将所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件的基底中的每一个冶金地(metallurgically)附接至所述阳极壳体的外部，使其与所述阳极电接触。

在前述方面和实施方案的一些实施方案中，所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件的顶部包含导电接触带；涂覆有镍、铜或铁；熔覆有镍、铜或铁；喷涂有镍、铜或铁；结合有镍、铜或铁；或其组合。在前述方面和实施方案的一些实施方案中，所述导电接触带包括爆炸结合的Ni-Ti、爆炸结合的Cu-Ti(铜-钛)、激光熔覆的Cu-Ti或激光熔覆的Ni-Ti。在前述方面和实施方案的一些实施方案中，当所述电化学电池堆叠在电解池中时，所述导电接触带在所述电化学电池的阳极壳体与相邻电化学电池的阴极壳体之间提供电连续性。

在一个方面，提供了一种电化学电池，其包含阴极壳体、位于所述阴极壳体内部的阴极、阳极壳体，位于所述阳极壳体内部的阳极，以及一个或多个离子交换膜，其中所述一个或多个离子交换膜安设在所述阳极壳体与所述阴极壳体之间；以及多个位于所述阳极壳体外部的V形元件、U形元件或Z形元件，其中所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件中的每一个包含顶部和基底，并且其中所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件的顶部包含导电接触带，或者其中所述V形元件、所述U形元件或所述Z形元件的顶部涂覆、熔覆、喷涂或结合有导电金属。在一些实施方案中，所述导电金属与阴极壳体金属相同，包括但不限于镍、铜或铁，如铁合金，例如不锈钢。