一种电解液生产系统的制作方法

1.本实用新型属于生产设备技术领域，尤其涉及一种电解液生产系统。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、平均输出电压高、输出功率大、自放电小、无需维修、对环境较为友好、使用寿命长等优点，广泛用于手机、笔记本电脑、平板电脑、无线耳机、对讲机、电动工具、新能源汽车、电动自行车及储能行业。
3.锂离子电池由正极材料、负极材料、锂离子电池电解液、隔膜、外壳、辅材等组成。其中锂离子电池电解液质量要求高，原料纯度不小于99.98％，水分含量小于10ppm，金属杂质小于1ppm，且无色透明溶液。所以电解液生产过程中必须在每个生产阶段采用惰性气体保护、设备采用定制型的，每个关键控制点需要使用高精度过滤器对溶剂及溶液进行过滤。
4.电解液核心原料锂盐(六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等)为固体材料采用的测试成本比较高且手段复杂，测试过程中受到环境影响大。电解液厂家生产过程也是间歇式生产，每一批原料及电解液成品须经过提纯高精度0.1μm～0.4μm的聚四氟乙烯或者聚丙烯材质的过滤器进行过滤，但是仍有小于过滤精度的杂质进入电解液产品中。
5.生产过程中，过滤器中的滤芯为单价高的定制型产品，只能使用一次。更换过程是在敞开环境中进行，即使经过烘烤、惰性气体吹扫置换气氛，仍不可避免带入空气中的水分、氧气、以及过滤芯等杂质进入电解液产品中，从而影响电解液品质及下游的电芯品质。为了保证生产进度，生产人员会根据过滤速度来进行更换滤芯，很容易导致操作过程引入各种杂质。更换滤芯导致电解液质量下降，且过滤效果有限，无形中会提高成本、降低产品品质。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种电解液生产系统，能够对电解液实行循环不间断过滤混合，减少或不需要停机更换滤芯，而且使用密封管道，避免了外界杂质的引入，提高电解液的生产质量。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种电解液生产系统，包括混合釜、成品釜、多路径循环管道以及依次沿出电解液的方向设置于多路径循环管道的循环泵、离心过滤机和过滤器，多路径循环管道的入口端与混合釜的出口端连接，多路径循环管道的另一端设置有循环出口端和出料出口端，循环出口端与混合釜的入口端连接，成品釜与出料口端连接，所述多路径循环管道为密封管道，所述多路径循环管道用于将混合釜中的混合料依次选择是否进入循环泵、离心过滤机和过滤器。
9.优选地，所述多路径管道包括主管道、与主管道并列设置的旁系管道以及设置于主管道与旁系管道之间的第一支管道以及第二支管道，所述主管道的入口端与混合釜的出口端连接，所述主管道的出口端与混合釜的入口端连接，旁系管道的入口端与混合釜的出
口端连接，所述旁系管道的出口端与混合釜的入口端连接，所述循环泵、离心过滤机以及过滤器依次设置于主管道，所述第一支管道的入口端与循环泵出口端连接，第一支管道的出口端与旁系管道连接，第二支管道的入口端与离心过滤机的出口端连接，第二支管道的出口端与旁系管道连接。
10.优选地，所述离心过滤机设置有叠放滤布以及滤芯，所述叠放滤布和滤芯串联设置。
11.优选地，所述离心过滤机包括壳体、离心电机、过滤装置以及阀门，所述过滤装置转动设置于壳体，所述离心电机用于驱动过滤装置转动，所述阀门设置于壳体，所述阀门用于排出离心液。
12.优选地，所述离心电机设置有转速调节装置。
13.优选地，所述离心过滤机还包括用于吹出惰性气体的吹气装置，所述吹气装置设置于壳体。
14.优选地，所述多路径循环管道设置有进气口、出气口、干燥惰性气源装置以及气体排出装置，所述干燥惰性气源装置与进气口连接，所述气体排出装置与出气口连接。
15.优选地，所述循环泵的出口端设置有用于将混合料引流进循环泵的第一倾斜管道，第一倾斜管道的倾斜角为锐角。
16.优选地，所述离心过滤机设置有用于将混合料引流进离心过滤机的第二倾斜管道，第二倾斜管道的倾斜角为锐角。
17.优选地，所述循环泵的材质为耐腐蚀材料。
18.相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的一种电解液生产系统设置有循环泵、离心过滤机、过滤器以及多路径循环管道，多路径循环管道能够对循环泵、离心过滤机和过滤器进行选择，使电解液能够根据需要进行实现循环、离心过滤以及进一步精密过滤，而且多路径循环管道为密封管道，能够避免在过滤和循环过程中引入杂质，提高电解液质量。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构示意图。
20.其中：1、混合釜、2、循环泵；3、离心过滤机；4、过滤器；5、成品釜；6、多路径循环管道；61、主管道；62、旁系管道；63、第一支管道；64、第二支管道。
具体实施方式
21.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本
实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
23.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
25.实施例一
26.如图1所示，本实施例的一种电解液生产系统，包括混合釜1、成品釜5、多路径循环管道6以及依次沿出电解液方向设置于多路径循环管道6的循环泵2、离心过滤机3和过滤器4，所述多路径循环管道6的入口端与混合釜的出口端连接，多路径循环管道6的另一端设置有循环出口端和出料出口端，循环出口端与混合釜的入口端连接，成品釜5与出料出口端连接，所述多路径循环管道6为密封管道，所述多路径循环管道6用于将混合釜1中的混合料依次选择是否进入循环泵2、离心过滤机3和过滤器4。
27.现有的锂离子电池电解液生产工艺由混和釜、高精度过滤器4、电解液包装流程间组成，本实施例在混合釜1、成品釜5的基础上增加循环泵2及密封管道以及离心过滤机3，在电解液生产过程中，开动循环泵2以及管道离心过滤机3，实现不间断对电解液的循环过滤，过滤器4能够将混合料进行高精度过滤，进一步提高过滤精度，提高电解液质量，而且整个管线采用全密封操作，进一步排出循环过滤过程中的杂质进入，提高电解液的生产质量。采用离心过滤机3与过滤器4的组合过滤，减少了过滤器4中滤芯的消滤，在进行大批量电解液生产时，能够避免多次更换滤芯引入的杂质，而且大大减少滤芯的使用数量，降低生产成本，提高生产效率。工作时，将电解液原料在混合釜1中混合，启动混合釜1，使混合釜1搅拌混合，经过一轮混合后，混合料排出混合釜1，进入多路径循环管道6，并依次经过循环泵2、离心过滤机3以及过滤器4得到过滤，得到一次过滤料，根据过滤的情况，若过滤后的过滤料符合相关规定，将过滤料经成品管道输送至成品釜5，完成混合过滤制备；若过滤后未达到相关规定，则将过滤料循环输送至混合釜1，再次进行混合生产，直到达到相关规定后，经过成品管道输送至成品釜5，从而完成电解液整批次不停机生产制备，而且多路径管道6为密封管道，能够在整个过程中避免外界空气的进入，从而使电解液的生产质量更高。
28.比较例及实施例中，为方便说明选择部分电解液测试数据及操作数据。其中为了生产顺畅对比例基本每生产5000kg更换一套5芯过滤器4中20寸聚丙烯折叠过滤芯，每次过滤芯数量是10个，生产10次更换数量为100个。实施例第一次使用更换1次过滤芯，过滤芯数量是10个，采用同一配方的后续生产未更换过滤芯。
29.实施例二
30.与实施例一的区别在于：本实施例的多路径管道包括主管道61、旁系管道62以及设置于主管道61与旁系之间的第一支管道63以及第二支管道64，所述循环泵2、离心过滤机3以及过滤器4依次设置于主管道61，所述第一支管道63的一端与循环泵2出口端连接，第一支管道63的另一端与混合釜1进口端连接，第二支管道64的一端与离心过滤机3的出口端连接，第二支管道64的另一端与混合釜1进口端连接。所述循环泵2、离心过滤机3以及过滤器4
的进料口以及出料口均设置有阀门，第一支管道63、第二支管道64的进口端均设置有阀门，多个阀门设置，使管道内混合料能够根据混合料的情况进行管道选择，从而使混合料得到有效的混合调节。工作时，电解液混合料投入混合釜1中进行混合，再进入主管道61，并依次经过循环泵2、离心过滤机3以及过滤器4进行组合过滤，使混合料得到过滤得到质量良好的电解液并输送至成品釜5进行储存得到品质良好的电解液成品。工作进，也可以根据过滤情况，将混合釜1出来的混合料进入主管道61，使电解液混合料依次进入循环泵2和离心过滤机3进行循环过滤，再进入旁系管道62回至混合釜1进行混合，也可以将混合釜1出来的混合料进入主管道61，使电解液混合料依次进入循环泵2、离心过滤机3以及过滤器4进行循环过滤，根据过滤后品质选择输送至混合釜1或成品釜5。优选地，第一支管道63和第二支管道64均设置有控制阀。
31.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
32.实施例三
33.与实施例一的区别在于：本实施例的离心过滤机3设置有叠放滤布以及滤芯，所述叠放滤布和滤芯串联设置。使用叠放滤布和滤芯组合使用，使过滤效果更好。具体地，叠放滤布过滤精度一般，叠放滤布设置有多层，滤芯的过滤精度比滤布的过滤精度高，能够有效地提高过滤精度而不会影响滤芯的工作寿命。其中，过滤芯耐腐蚀且过滤面积大，滤芯的过滤精度不大于1微米，滤芯能够耐有机溶剂的腐蚀，使用寿命长。
34.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
35.实施例四
36.与实施例一的区别在于：本实施例的离心过滤机3包括壳体、离心电机、过滤装置以及阀门，所述过滤装置转动设置于壳体，所述离心电机用于驱动过滤装置转动，所述阀门设置于壳体，所述阀门用于排出离心液。本实施全的离心过滤机3能够对混合料同时进行离心和过滤，使混合料得到过滤除杂。
37.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
38.实施例五
39.与实施例一的区别在于：本实施例的离心电机设置有转速调节装置。转速调节装置能够调节离心电机的转速，使离心过滤机3具有较宽的离心力范围，提高实用性。
40.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
41.实施例六
42.与实施例一的区别在于：本实施例的离心过滤机3还包括用于吹出惰性气体的吹气装置，所述吹气装置设置于壳体。离心过滤机3在更换滤芯的时候容易进入外界空气，从而引入杂质，吹气装置能够在吹气惰性气体，在更换滤芯时能够启动吹气装置，能够避免空气的进入。
43.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
44.实施例七
45.与实施例一的区别在于：本实施例的多路径循环管道6设置有进气口、出气口、干燥惰性气源装置以及气体排出装置，所述干燥惰性气源装置与进气口连接，所述气体排出装置与出气口连接。多路径循环管道6密封设置，使电解液混合料不与空气接触，而且设置有干燥惰性气源装置，干燥惰性气源装置能够输出干燥惰性气体，使干燥惰怕气体充满整
个管道，进一步避免杂质进入电解液，使电解液混合制备性能指标稳定，同批次或不同批次的电解液质量良好稳定。干燥惰性气源装置采用体吹扫系统，方便更换过滤滤芯及更换滤芯后，使用高纯低水分惰性气体吹扫干燥，以及在使用后把电解液排出过滤系统。
46.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
47.实施例八
48.与实施例一的区别在于：本实施例的循环泵2的出口端设置有用于将混合料引流进循环泵2的第一倾斜管道。第一倾斜管道与循环泵2连接的一端低于第一倾斜管道的另一端，第一倾斜管道与水平线的倾斜角大于零度，小于90度，倾斜角为锐角，使管道内混合液在重力作用下进入循环泵2，避免混合液在管道内残留。
49.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
50.实施例九
51.与实施例八的区别在于：本实施例的离心过滤机3设置有用于将混合料引流进离心过滤机3的第二倾斜管道。第二倾斜管道与循环泵2连接的一端低于第二倾斜管道的另一端，第二倾斜管道与水平线的倾斜角大于零度，小于90度，倾斜角为锐角，使管道内混合液在重力作用下进入离心过滤机3，避免混合液在管道内残留。
52.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
53.实施例十
54.与实施例一的区别在于：本实施例的循环泵2的材质为耐腐蚀材料。循环泵2具有耐腐蚀的功能，而且流量大，能够对大量混合液进行循环输送，提高生产效率以及流畅性。
55.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
56.对比例一
57.与实施例一的区别在于：对比例一采用混合釜1和过滤器4进行过滤。
58.其余与实施例一相同，这里不再赘述。
59.生产10批次5000kg锂离子电池电解液，将锂盐lipf6按照浓度1mol/l溶于碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯(质量比1/1/1)的混合溶剂中得到溶剂，加入总质量的2％的碳酸亚乙烯酯，加入总质量的2％的1,3-丙烷磺酸内酯。
60.准备一批经过清洗干燥好的20寸精度0.2μm高精度电解液专用聚丙烯折叠过滤芯。进行灌装后，统计电解液各项指标与更换滤芯次数与数量以及罐装时间。
61.比较例一及实施例一中，为方便说明选择部分电解液测试数据及操作数据。其中为了生产顺畅对比例基本每生产5000kg更换一套5芯过滤器4中20寸聚丙烯折叠过滤芯，每次过滤芯数量是10个，生产10次更换数量为100个。实施例第一次使用更换1次过滤芯，过滤芯数量是10个，采用同一配方的后续生产未更换过滤芯。测试结果记录表1。
62.表1
[0063][0064]
从上述表1的实验结果可以看出，对比例每生产5000kg电解液，需要更换一次高精度电解液专用过滤芯，生产约50吨电解液需要更换约100根20寸聚丙烯折叠过滤芯。且每次更换过滤芯后，电解液的水分、酸度、浊度都会升高，当这些指标降低到稳定水平，又因过滤流量变小灌装时间增加必须更换。
[0065]
而采用本实施例一的方法，只需要第一次生产前更换，后续生产未进行滤芯更换操作，使整个生产管线未拆开接触空气，生产管线在惰性气体保护中。从而有利益电解液指标稳定下来，数据比较稳定。生产成本降低和效率提高。不增加成本，不大改动生产工艺。
[0066]
生产过程中测试成品电解液的浊度数据，也反映出采用本方法，有利益分离出不溶解与电解液的固体杂质。有利益电解液品质稳定。
[0067]
采用本实用新型方法，堵塞过滤器4滤芯的固体杂质少，有利益电解液的灌装，节约灌装打包时间节约。
[0068]
采用本实用新型方法，消耗的过滤器4滤芯数量少，以节约原来平均每吨一根的数量，若电解液年一万吨的产量算，能够节约至少20000根，每根成本50元算，初步估算约能够节约过滤滤芯成本100万左右，同时减少使用后废滤芯对环境压力。
[0069]
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。