[发明专利]一种金属锂电解槽以及金属锂的制备方法

说明书

本发明属于熔盐电解制备金属锂技术领域，提供了一种金属锂电解槽及金属锂的制备方法，本发明将石墨阳极从电解槽的顶部插入，置于阴极中间，有利于电流的均匀分布；采用隔膜将石墨阳极和阴极隔开，且在石墨阳极和隔膜之间设置氯气导出管，在隔膜和阴极之间设置导锂管，电解反应过程中，产生的氯气从氯气导出管抽出，金属锂则通过导锂管进入集锂室中，从而使氯气和金属锂分开，避免金属锂与氯气进行二次反应重新生成氯化锂，提高电流效率，降低电耗；进一步的，本发明提供的金属锂电解槽在加料仓底部设置一个可以打开的挡板，在加料时，可以先将氯化锂预热后再加入电解槽中，避免加料后熔盐温度波动过大。

技术领域

本发明属于熔盐电解制备金属锂技术领域，尤其涉及一种金属锂电解槽以及金属锂的制备方法。

背景技术

氯化锂熔盐电解制备金属锂是目前工业上制备金属锂的主要工艺方法，约有90％的金属锂使用此法制备。熔盐电解槽国内外有很多种设计，一般采用下插式钢阴极和侧插式石墨阳极，用钢隔板分开阴阳极产物，用陶瓷或石墨做槽衬，采用人工舀锂方式取锂，金属锂易与空气中的氧、氮反应，降低产品纯度，并且电解过程中氯气容易与金属锂二次反应重新生成氯化锂，导致电解效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种金属锂电解槽以及金属锂的制备方法。本发明提供的金属锂电解槽电解效率高，产物纯度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种金属锂电解槽，包括腔体；所述腔体内部分隔为电解室和集锂室；

设置在所述电解室中心的石墨阳极；

环绕在所述石墨阳极外侧的隔膜；

环绕在所述隔膜外侧的阴极；

所述石墨阳极和隔膜之间设置有氯气导出管；

所述隔膜和阴极之间设置有导锂管，所述导锂管和集锂室连通；

所述腔体顶部设置有腔盖，所述腔盖上设置有加料仓和观察孔；所述石墨阳极的顶端从腔盖顶部伸出；

所述腔体的外表面还依次设置有加热电阻板、耐火保温砖和外保护壳。

优选的，所述金属锂电解槽还包括阳极夹；所述阳极夹夹在石墨阳极从腔盖顶部伸出的部分。

优选的，所述加料仓的进料口为斜口；所述加料仓底部设置有可打开的挡板。

优选的，所述集锂室内还设置有抽锂管。

优选的，所述石墨阳极和隔膜之间的距离为20～40mm；所述隔膜和阴极之间的距离为50～80mm。

优选的，所述石墨阳极从腔盖顶部伸出的部分的长度为150～200mm。

优选的，所述隔膜表面设置有小孔，所述隔膜的开孔率为5～9％，所述小孔的孔径为0.07～1mm。

本发明还提供了一种利用上述方案所述金属锂电解槽制备金属锂的方法，包括以下步骤：

(1)将氯化锂和氯化钾的混合料加入金属锂电解槽中，开启加热电阻板熔化氯化锂和氯化钾，形成熔盐；

(2)电解槽通电进行电解，电解产生的氯气通过氯气导出管抽出，电解产生的金属锂自导锂管进入集锂室中。

优选的，所述电解的温度为400～440℃，电流为600～1000A。

优选的，所述电解过程中，从加料仓向电解槽内补充氯化锂，所述氯化锂于加料仓内预热，然后打开挡板将预热后的氯化锂加入电解槽内。