本发明属于熔盐电解技术领域,具体地说,是一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法,即一种用于提高高温高湿地区夏季金属锂电解电流效率的方法。
背景技术:
熔盐电解金属锂是目前工业生产金属锂的主要手段。在高温高湿地区金属锂电解夏季电流效率低。一般夏季平均环境温度一般在26℃-36℃范围,车间最高温度可达50℃,相对湿度20%-30%,空气绝对湿度为15g/cm3-25g/m3,空气中水蒸气体积比为2vol.%-3vol.%,电流效率在50%-60%;冬季环境温度为5℃-25℃,车间最高温度可达30℃,相对湿度7%-20%,空气中绝对湿度为6g/m3-15g/m3,空气中水蒸气体积比为0.8vol.%-2vol.%,电流效率在80%-90%,远高于夏季。g/m3
目前金属锂电解的过程,电解槽直接暴露在空气中放置,因此在夏天随着环境中温度升高到30℃-35℃左右,绝对湿度在25g/m3附近,此时空气中水蒸气的体积含量为3%左右,电流效率较低,为60%左右。
本发明通过提高环境空气或槽内气氛中水含量来提高电流效率。
技术实现要素:
本发明的目的是解决现有技术存在高温高湿地区夏季电流效率低的问题,提供一种提高高温高湿地区夏季电流效率的工艺,以克服现有技术的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法:
步骤一:利用热泵模块空调机组提供40℃-45℃,绝对湿度为50g/m3-60g/m3的高湿度空气。
热泵模块空调机组相当于工业空调,利用此设备提供要求条件的空气,通过通风口将得到的空气通到电解槽表面,以此改变电解环境中的空气湿度。
步骤二:在电解槽外布置操作间,在车间内外分别放置温湿度计,随时监测记录电解槽工作环境中的温度及湿度数据。
操作间为在电解装置外部搭建隔板形成一个密闭空间,作用是可以减少模块式风冷冷水机组提供的低湿度空气外泄,减少环境对此方法的影响。目前生产状况是电解槽直接放置在厂房中,与空气没有隔绝。
温湿度计为辅助检测手段,直接放置在操作间内即可。
步骤三:向操作车间内或电解槽表面通入步骤一中获取的高湿度空气,通过温湿度计读数并记录,控制水蒸气体积比在3.5vol.%-5vol.%,优选为3.8vol.%-4vol.%。
控制方法为通过读取温湿度计的读数计算出空气中水蒸气含量。当水蒸气含量偏高则可减小热泵模块空调机组的风量来降低湿度;水蒸气含量偏低则加大风量。
步骤四:每2小时收集一次金属锂产品,取样计算电流效率,同时记录电解过程的环境中温湿度数据。
金属锂产品收集操作为利用多孔漏网,打开电解槽盖在400℃-500℃的电解温度范围内直接捞取电解槽中的液态金属锂。
电流效率计算方法为将捞取得到的金属锂称重,与一段时间内的理论金属锂产量的比值即为电流效率。
上述本发明涉及到金属锂电解的过程为:将一定比例的licl-kcl(优选licl:kcl:45wt.%:55wt.%-50wt.%:50wt.%)混合原料倒入电解槽中,通入交流电升温至400℃-450℃将原料熔化至熔融态,然后通10ka-100ka直流电进行电解,电解一定时间(优选2-8h)后打开电解槽盖直接捞取金属锂称重,计算电流效率。
本发明的积极效果是:
本发明工艺操作方便简单,适合工业应用的快速高效提高并稳定高温高湿地区夏季电流效率的办法,夏季电流效率可以提高15%以上。
本发明在电解槽外搭建活动房类似的隔离房装置,向其中通干燥(潮湿)空气,控制操作间内的空气含量达到一定的湿度(干燥或潮湿)后,电流效率可达到80%以上。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。下面实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
以下提供本发明提高高温高湿地区夏季电流效率的具体实施方式。
实施例中金属锂电解的过程为:
将比例为50wt.%:50wt.%的licl-kcl混合原料倒入电解槽中,通入交流电升温至400℃-450℃将原料熔化至熔融态,然后通25ka直流电进行电解,电解4h后打开电解槽盖直接捞取金属锂称重,计算电流效率。
实施例1
步骤一:利用热泵模块空调机组提供45℃,绝对湿度为50g/m3-60g/m360g/m3的高湿度空气;
步骤二:在电解槽外布置操作间,在车间内外分别放置温湿度计,随时监测记录电解槽工作环境中的温度及湿度数据
步骤三:向操作车间内通入步骤一中获取的高湿度空气,通过温湿度计读数并记录,控制水蒸气体积比在4.5vol.%;
步骤四:每2小时收集一次金属锂产品,取样计算电流效率,同时记录电解过程的环境中温湿度数据。
电流效率到80%。
电流效率计算:在25ka条件下电解4h,电解金属锂的理论产量为(0.26为锂的电化学当量常数,单位为g/a*h):
w理论=0.26*i*t
=0.26*25000*4
=26kg
通过捞取金属锂称重得到锂的实际产量w实际=20.8kg,得到电流效率为:
η=w实际/w理论×100%
=20.8/26×100%
=80%
实施例2
步骤一:利用热泵模块空调机组提供40℃,绝对湿度为50g/m3的高湿度空气;
步骤二:在电解车间内外分别放置温湿度计,随时监测记录电解槽工作环境中的温度及湿度数据
步骤三:直接向电解槽表面通入步骤一中获取的高湿度空气,通过温湿度计读数并记录,控制水蒸气体积比在3.8vol.%;
步骤四:每2小时收集一次金属锂产品,取样计算电流效率,同时记录电解过程的环境中温湿度数据。
电流效率达80%。
电流效率计算过程同上。
目前工业生产的电流效率为65%左右,通过本发明增加此操作(向电解槽表面通一定湿度的空气,增加湿度)电流效率可达80%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
1.一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:利用热泵模块空调机组提供40℃-45℃,绝对湿度为50g/m3-60g/m3的高湿度空气;在电解槽外布置操作间,在车间内外分别放置温湿度计,随时监测记录电解槽工作环境中的温度及湿度数据;向操作车间或电解槽内通入高湿度空气,控制绝对湿度在28g/m3-40g/m3范围内;每2小时收集一次金属锂产品,取样计算电流效率,同时记录电解过程环境中温湿度数据。
2.根据权利要求1所述的一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法,其特征在于,直接向电解工作车间内或电解槽表面通40℃-45℃的潮湿空气,控制气氛中水蒸气含量。
3.根据权利要求1所述的一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法,其特征在于,控制电解槽气氛中绝对湿度在28g/m3-40g/m3范围内,水蒸气含量在3.5vol.%-5vol.%范围内。
4.根据权利要求3所述的一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法,其特征在于,控制电解槽气氛中水蒸气含量在3.8vol.%-4vol.%范围内。
5.根据权利要求1所述的一种通过控制水含量提高金属锂电解电流效率的方法,其特征在于,操作间为在电解装置外部搭建隔板形成一个密闭空间。