一种电化学脱嵌电解槽及电化学脱嵌电解系统的制作方法

本技术涉及电化学脱嵌法盐湖提锂的，尤其涉及一种电化学脱嵌电解槽及电化学脱嵌电解系统。

背景技术：

1、锂在新能源低碳经济发展中占重要地位，被誉为21世纪“能源金属”和“推动世界前进的元素”。盐湖中锂资源储量巨大，约占全球锂资源量的70％，从盐湖中分离提取锂的方法包括盐田分级浓缩沉淀法、煅烧浸取法、溶剂萃取法、吸附法、纳滤膜分离法、电渗析膜分离法以及电化学脱嵌法。其中，盐田分级浓缩沉淀法因晒卤周期长、总体收益低、产能调整慢，已难以快速适应新形势下锂盐市场的供求变化；煅烧浸取法因其能耗高、环境污染大和设备腐蚀等制约因素而面临淘汰；溶剂萃取法因萃取体系的残留会给盐湖及周边环境带来难以消除的印记而难以实现大规模的应用；电化学脱嵌法因其能耗低、物耗低、环保以及低碳的优势，受到了广泛的关注。

2、现有技术中，常应用一种电化学脱嵌法盐湖提锂膜堆电解槽进行盐湖提锂，电解槽包括定位支撑板以及依次叠加设置的第一压紧板、第一橡胶垫片、至少一个电化学脱嵌单元、第二橡胶垫片和第二压紧板，在第二压紧板的一侧设有用于抵压第二压紧板的压紧装置，以使第一压紧板、第一橡胶垫片、电化学脱嵌单元、第二橡胶垫片和第二压紧板的四周边缘密封，第一压紧板上设有与电化学脱嵌单元连通的出水管，第二压紧板上与电化学脱嵌单元连通的设有进水管。现有的堆叠式电解槽的整体结构复杂，且提锂效率低。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种电化学脱嵌电解槽及电化学脱嵌电解系统，解决了现有的堆叠式电解槽整体结构复杂，且提锂效率低的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一方面，本实用新型提供一种电化学脱嵌电解槽，包括长条槽体、电源控制系统、以及沿所述长条槽体的长边方向依次竖向设置在所述长条槽体内部的阳极组件、交换膜组件以及阴极组件；所述阳极组件和所述阴极组件均与所述电源控制系统电连接；

4、所述交换膜组件包括至少两个间隔设置的阴离子交换膜；

5、所述阳极组件包括一个或多个阳极板，多个所述阳极板间隔设置，且与所述阴离子交换膜平行；多个所述阳极板之间并联；

6、所述阴极组件包括一个或多个阴极板，所述阴极板与所述阳极板数量匹配，多个所述阴极板间隔设置，且与所述阴离子交换膜平行；多个所述阴极板之间并联。

7、在一种可能的实现方式中，所述电解槽还包括第一进液管、第一出液管、第二进液管、第二出液管、第一排空管以及第二排空管；

8、所述交换膜组件将所述长条槽体分隔为阳极室和阴极室，所述阳极组件设置在所述阳极室内，所述阴极组件设置在所述阴极室内；

9、所述第一进液管连通设置在所述阳极室的底部，所述第一出液管连通设置在所述阳极室侧壁的上端，所述第一排空管连通设置在所述阳极室的底部；

10、所述第二进液管连通设置在所述阴极室的底部，所述第二出液管连通设置在所述阴极室侧壁的上端，所述第二排空管连通设置在所述阴极室的底部。

11、在一种可能的实现方式中，所述阳极室底部和所述阴极室底部均设置有布水网络；

12、所述布水网络包括多个管道，多个所述管道纵横交错连接形成格栅网格结构，所述管道上均匀开设有出水孔；

13、所述第一进液管与所述阳极室底部的布水网络连通，所述第二进液管与所述阴极室底部的布水网络连通。

14、在一种可能的实现方式中，所述第一进液管上设置有第一离心泵，所述第二进液管上设置有第二离心泵。

15、在一种可能的实现方式中，所述第一进液管上位于所述第一离心泵和所述阳极室之间设置有第一流量计；所述第二进液管上位于所述第二离心泵和所述阴极室之间设置有第二流量计。

16、在一种可能的实现方式中，相邻的两个所述阳极板，以及相邻的两个阴极板之间设置有布水隔板，所述布水隔板上均匀开设有通液孔。

17、在一种可能的实现方式中，所述阳极板包括第一基板，所述第一基板表面涂覆有嵌锂态正极材料；

18、所述阴极板包括第二基板，所述第二基板表面涂覆有贫锂态正极材料。

19、在一种可能的实现方式中，所述阴离子交换膜为标准均相阴离子膜、标准合金阴离子交换膜、浓缩型阴离子交换膜、电解阴离子交换膜以及单价选择性阴离子交换膜中的一种。

20、在一种可能的实现方式中，多个所述阳极板的位置交错设置，多个所述阴极板的位置交错设置。

21、另一方面，本实用新型还提供一种电化学脱嵌电解系统，包括多个上述任一项所述的电化学脱嵌电解槽；

22、多个所述电化学脱嵌电解槽串联或并联。

23、本实用新型实施例提供的一种电化学脱嵌电解槽，与现有的堆叠式电解槽相比，本方案将多个阳极板和多个阴极板采用多级并联的方式连接起来，不需要做成分体的电化学脱嵌单元，从而可以大幅减小设备投资，提高单位时间内的提锂量；

24、本方案中在阳极组件和阴极组件之间设置至少两个阴离子交换膜，可以提高交换膜组件对长条槽体内承装的富锂液中阳离子的截留率，提高分离效果；

25、本方案中长条槽体为半开放式电解槽，能够方便用户对阳极板和阴极板进行检修和维护，便于更换阳极板和阴极板。

技术特征：

1.一种电化学脱嵌电解槽，其特征在于，包括长条槽体(1)、电源控制系统(2)、以及沿所述长条槽体(1)的长边方向依次竖向设置在所述长条槽体(1)内部的阳极组件、交换膜组件以及阴极组件；所述阳极组件和所述阴极组件均与所述电源控制系统(2)电连接；

2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽还包括第一进液管(6)、第一出液管(7)、第二进液管(8)、第二出液管(9)、第一排空管(10)以及第二排空管(11)；

3.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于，所述阳极室(12)底部和所述阴极室(13)底部均设置有布水网络(14)；

4.根据权利要求2或3所述的电解槽，其特征在于，所述第一进液管(6)上设置有第一离心泵(15)，所述第二进液管(8)上设置有第二离心泵(16)。

5.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述第一进液管(6)上位于所述第一离心泵(15)和所述阳极室(12)之间设置有第一流量计(17)；所述第二进液管(8)上位于所述第二离心泵(16)和所述阴极室(13)之间设置有第二流量计(18)。

6.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，相邻的两个所述阳极板(4)，以及相邻的两个阴极板(5)之间设置有布水隔板，所述布水隔板上均匀开设有通液孔。

7.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述阳极板(4)包括第一基板，所述第一基板表面涂覆有嵌锂态正极材料；

8.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述阴离子交换膜(3)为均相阴离子膜、合金阴离子交换膜、浓缩型阴离子交换膜、电解阴离子交换膜以及单价选择性阴离子交换膜中的一种。

9.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，多个所述阳极板(4)的位置交错设置，多个所述阴极板(5)的位置交错设置。

10.一种电化学脱嵌电解系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-9中任一项所述的电化学脱嵌电解槽；

技术总结
本技术公开一种电化学脱嵌电解槽及电化学脱嵌电解系统，电化学脱嵌电解槽包括长条槽体、电源控制系统、以及沿长条槽体的长边方向依次竖向设置在长条槽体内部的阳极组件、交换膜组件以及阴极组件；阳极组件和阴极组件均与电源控制系统电连接；交换膜组件包括至少两个间隔设置的阴离子交换膜；阳极组件包括一个或多个阳极板，多个阳极板间隔设置，且与阴离子交换膜平行；多个阳极板之间并联；阴极组件包括一个或多个阴极板，阴极板与阳极板数量匹配，多个阴极板间隔设置，且与阴离子交换膜平行；多个阴极板之间并联。本技术的电化学脱嵌电解槽不仅结构简单，而且有效地提高了电解槽的提锂效率。

技术研发人员：葛源浩,乔延超,阮丁山,李长东,姚星星
受保护的技术使用者：广东邦普循环科技有限公司
技术研发日：20230703
技术公布日：2024/3/12