一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電解設(shè)備，特別是涉及一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在20世紀(jì)30年代末美國成功實(shí)現(xiàn)了 “高溫電解含硫酸的硫酸錳液”生產(chǎn)EMD的H2SO4——MnSO4電解工藝，60年代中葉出現(xiàn)了電解MnCl 2_HC1溶液生產(chǎn)EMD的MnCl2-HCl電解工藝，由于氯化物電解液比硫酸鹽有較高的導(dǎo)電性和溶解性，因而高溫電解MnCl2溶液體系，就成了較經(jīng)濟(jì)的電解二氧化錳生產(chǎn)技術(shù)，電解液的加溫采用電加熱棒加熱到95°C，隨著技術(shù)的進(jìn)步，電池行業(yè)對(duì)原材料的要求越來越高，直接電解得到的EMD已經(jīng)不能很好地滿足高性能電池的要求，傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)主要存在以下不足:
[0003](I)采用電熱棒加熱電解液法制備納米級(jí)MnO2由于溫度不均衡使晶粒成長不均勻即溫度-粒度影響因素。
[0004](2)目前需要解決采用鈦基二氧化錳涂層陽極，收集胞02后需二次粉碎加工至所需粒度活性下降8%左右的問題。
[0005](3)電解槽電解液濃度隨著電泳過程的進(jìn)行，電解液離子濃度不均衡問題。
[0006](4)陽極電流密度隨著電解液濃度的變化而幅度加寬，生產(chǎn)材料結(jié)晶晶型穩(wěn)定性差。
[0007](5)傳統(tǒng)設(shè)備的工藝條件可控程度低。
[0008](6)不適合納米級(jí)CEMD材料的在線工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]隨著新能源領(lǐng)域的發(fā)展，我國電池材料電解二氧化錳的產(chǎn)品出口數(shù)量每年2萬噸以上，占國際市場(chǎng)的10%左右，是全球最大的干電池生產(chǎn)國和消費(fèi)大國，電池工業(yè)在中國具有旺盛的生命力。針對(duì)以上情況對(duì)EMD進(jìn)行改性摻雜處理以及采用小尺寸的納米材料CEMD以其尺寸效應(yīng)改變電池的電化學(xué)性能是一種行之有效的方法。目前已經(jīng)研究的添加元素Bi, Ti, Pb, Cu及稀土元素等技術(shù)的納米微粒CEMD已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)中，而納米微粒級(jí)CEMD材料生產(chǎn)的配套設(shè)備技術(shù)還處在一個(gè)較低水平上。而在日本高性能的微粒CEMD納米電池材料在超高性能電池上已全部得到了使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供一種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置，該裝置體積小、工藝指標(biāo)可控程度高，實(shí)現(xiàn)了傳熱傳質(zhì)一次完成，整機(jī)可以在線連續(xù)工作效率高，能滿足高性能的微粒、納米級(jí)CEMD生產(chǎn)要求。
[0011]采用的技術(shù)方案是:
[0012]—種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置，包括電解裝置、超聲水刀機(jī)構(gòu)、電磁感應(yīng)加熱器和超聲空化器；電解裝置包括電解槽、陽電極板和陰電極板，陽電極板和陰電極板豎直設(shè)置在電解槽內(nèi)，分別與外設(shè)電源連接，其特征在于:
[0013]超聲水刀裝置，包括第一超聲水刀和第二超聲水刀，第一和第二超聲水刀分別豎直設(shè)置在電解槽內(nèi)，第一超聲水刀位于陽電極板與陰電極板之間，第二超聲水刀位于陽電極板的左側(cè)，第一超聲水刀進(jìn)液口通過第一支管路與液體介質(zhì)輸送總管連接，第二超聲水刀的進(jìn)液口通過第二支管路與第一液體介質(zhì)輸送總管連接。第一液體介質(zhì)輸送總管與超聲空化器的液體出口連接。超聲波電源通過導(dǎo)線與超聲空化器的第一和第二超聲振子的電源輸入端對(duì)應(yīng)接線端子連接，為超聲空化器提供電源。電磁感應(yīng)加熱器的出液口通過第二液體介質(zhì)輸送總管與超聲空化器的進(jìn)液口連接。電磁感應(yīng)加熱器的進(jìn)液口與第三液體介質(zhì)輸送總管的一端連接，第三液體介質(zhì)輸送總管的另一端與栗的出液口連接，栗的進(jìn)液口與回流管的一端連接，回流管的另一端與電解槽的液體介質(zhì)回流進(jìn)口連接。勵(lì)磁電控柜電壓輸出端通過導(dǎo)線與電磁感應(yīng)加熱器的對(duì)應(yīng)電壓輸入端接線端子連接。勵(lì)磁電控柜和超聲波電源由外設(shè)電源供電。
[0014]第二液體介質(zhì)輸送總管上裝設(shè)有第一閥門，第三液體介質(zhì)輸液總管上裝設(shè)有第二閥門，回流管上裝設(shè)有第三閥門。
[0015]電解槽的底部設(shè)有出料斗，出料斗底部有出料管，出料管上裝設(shè)有第四閥門。
[0016]所述第一超聲水刀和第二超聲水刀在結(jié)構(gòu)上相同。超聲水刀，包括筒式殼體，筒式殼體縱向設(shè)有縫式噴液口，筒式殼體的上蓋板固定在筒式殼體的上端口處，筒式殼體的下蓋板固定在筒式殼體的下端口處，下蓋板上有進(jìn)液口。
[0017]縫式噴液口的寬度為0.8-1.2mm。
[0018]超聲空化器，包括超聲空化器殼體，超聲空化器殼體上分別裝設(shè)有第一超聲振子和第二超聲振子，超聲空化器殼體的兩端分別有進(jìn)液口和出液口。第一超聲振子和第二超聲振子的電壓輸入接線端子分別通過導(dǎo)線與超聲波電源的電壓輸出端對(duì)應(yīng)接線端子連接。
[0019]超聲空化器殼體的橫截面為六邊形。
[0020]電磁感應(yīng)加熱器，包括圓筒式鐵或鐵合金殼體，圓筒式鐵或鐵合金殼體外壁上繞設(shè)有感應(yīng)線圈，圓筒式鐵或鐵合金殼體的前蓋板上有出液口，圓筒式鐵或鐵合金殼體的后蓋板上有進(jìn)液口。
[0021]上述陽電極板、陰電極板下端分別設(shè)置在對(duì)應(yīng)的底座的止動(dòng)槽內(nèi)，分別通過夾緊螺栓固定。
[0022]在獨(dú)立的Mn02i解液系統(tǒng)中，回流閥門流出的電解液進(jìn)入動(dòng)力栗，經(jīng)加壓的電解液從電解液入口通過電磁感應(yīng)加熱器進(jìn)行加熱，被升溫的電解液由電解液出口進(jìn)入超聲空化器中，電解質(zhì)的離子體在超聲空化器殼體中被強(qiáng)制傳質(zhì)活化，經(jīng)傳質(zhì)傳熱的電解液再經(jīng)電解液出口流入左、右超聲水刀，在定時(shí)啟動(dòng)的超聲發(fā)生器作用下，含有超聲空化場(chǎng)的電解質(zhì)，將MnO2產(chǎn)品剝離下來達(dá)到納米級(jí)尺度。
[0023]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024]整個(gè)設(shè)備占地小、檢修方便、生產(chǎn)效率高、工藝參數(shù)控制準(zhǔn)確、從而滿足了工業(yè)化生產(chǎn)納米級(jí)CEMD材料對(duì)設(shè)備能力的要求。
[0025]并解決了下述問題:
[0026]1、解決了 CEMD制備時(shí)電解液溫度即時(shí)均衡升溫的問題，使傳統(tǒng)設(shè)備采用的電熱棒加熱和水浴加熱溫度滯后性問題從技術(shù)層面和設(shè)備技術(shù)上得以解決。
[0027]2、解決了現(xiàn)行摻雜Bi，Ti, Pb, Cu及稀土元素等處理均質(zhì)混合效率低的問題，是制備優(yōu)良晶體結(jié)構(gòu)和高放電改性CEMD的新工藝設(shè)備。
[0028]3、解決了納米級(jí)粒度CEMD工藝條件集控問題，使高活性、大比表面積和優(yōu)異電氣性能的CEMD原料生產(chǎn)工藝條件瓶頸得以突破。
[0029]4、解決了電解液加熱方式及壽命短的問題。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ]圖2是電磁感應(yīng)加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3是圖2的左視圖。
[0033]圖4是超聲空化器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖5是圖4的左視圖。
[0035]圖6是超聲水刀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖7是圖6的A—A視圖。
[0037]圖8是陽電極板安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]—種制備納米電池材料用超聲磁熱裝置，包括電解裝置、超聲