[实用新型]一种制备纳米电池材料用超声磁热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电解设备，特别是涉及一种制备纳米电池材料用超声磁热装置。

背景技术

在20世纪30年代末美国成功实现了“高温电解含硫酸的硫酸锰液”生产EMD的H₂SO₄——MnSO₄电解工艺，60年代中叶出现了电解MnCl₂-HCl溶液生产EMD的MnCl₂-HCl电解工艺，由于氯化物电解液比硫酸盐有较高的导电性和溶解性，因而高温电解MnCl₂溶液体系，就成了较经济的电解二氧化锰生产技术，电解液的加温采用电加热棒加热到95℃，随着技术的进步，电池行业对原材料的要求越来越高，直接电解得到的EMD已经不能很好地满足高性能电池的要求，传统设备技术主要存在以下不足：

(1)采用电热棒加热电解液法制备纳米级MnO₂由于温度不均衡使晶粒成长不均匀即温度-粒度影响因素。

(2)目前需要解决采用钛基二氧化锰涂层阳极，收集MnO₂后需二次粉碎加工至所需粒度活性下降8％左右的问题。

(3)电解槽电解液浓度随着电泳过程的进行，电解液离子浓度不均衡问题。

(4)阳极电流密度随着电解液浓度的变化而幅度加宽，生产材料结晶晶型稳定性差。

(5)传统设备的工艺条件可控程度低。

(6)不适合纳米级CEMD材料的在线工业化生产。

随着新能源领域的发展，我国电池材料电解二氧化锰的产品出口数量每年2万吨以上，占国际市场的10％左右，是全球最大的干电池生产国和消费大国，电池工业在中国具有旺盛的生命力。针对以上情况对EMD进行改性掺杂处理以及采用小尺寸的纳米材料CEMD以其尺寸效应改变电池的电化学性能是一种行之有效的方法。目前已经研究的添加元素Bi,Ti,Pb,Cu及稀土元素等技术的纳米微粒CEMD已经应用到生产中，而纳米微粒级CEMD材料生产的配套设备技术还处在一个较低水平上。而在日本高性能的微粒CEMD纳米电池材料在超高性能电池上已全部得到了使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制备纳米电池材料用超声磁热装置，该装置体积小、工艺指标可控程度高，实现了传热传质一次完成，整机可以在线连续工作效率高，能满足高性能的微粒、纳米级CEMD生产要求。

采用的技术方案是：

一种制备纳米电池材料用超声磁热装置，包括电解装置、超声水刀机构、电磁感应加热器和超声空化器；电解装置包括电解槽、阳电极板和阴电极板，阳电极板和阴电极板竖直设置在电解槽内，分别与外设电源连接，其特征在于：

超声水刀装置，包括第一超声水刀和第二超声水刀，第一和第二超声水刀分别竖直设置在电解槽内，第一超声水刀位于阳电极板与阴电极板之间，第二超声水刀位于阳电极板的左侧，第一超声水刀进液口通过第一支管路与液体介质输送总管连接，第二超声水刀的进液口通过第二支管路与第一液体介质输送总管连接。第一液体介质输送总管与超声空化器的液体出口连接。超声波电源通过导线与超声空化器的第一和第二超声振子的电源输入端对应接线端子连接，为超声空化器提供电源。电磁感应加热器的出液口通过第二液体介质输送总管与超声空化器的进液口连接。电磁感应加热器的进液口与第三液体介质输送总管的一端连接，第三液体介质输送总管的另一端与泵的出液口连接，泵的进液口与回流管的一端连接，回流管的另一端与电解槽的液体介质回流进口连接。励磁电控柜电压输出端通过导线与电磁感应加热器的对应电压输入端接线端子连接。励磁电控柜和超声波电源由外设电源供电。

第二液体介质输送总管上装设有第一阀门，第三液体介质输液总管上装设有第二阀门，回流管上装设有第三阀门。

电解槽的底部设有出料斗，出料斗底部有出料管，出料管上装设有第四阀门。

所述第一超声水刀和第二超声水刀在结构上相同。超声水刀，包括筒式壳体，筒式壳体纵向设有缝式喷液口，筒式壳体的上盖板固定在筒式壳体的上端口处，筒式壳体的下盖板固定在筒式壳体的下端口处，下盖板上有进液口。

缝式喷液口的宽度为0.8-1.2mm。

超声空化器，包括超声空化器壳体，超声空化器壳体上分别装设有第一超声振子和第二超声振子，超声空化器壳体的两端分别有进液口和出液口。第一超声振子和第二超声振子的电压输入接线端子分别通过导线与超声波电源的电压输出端对应接线端子连接。

超声空化器壳体的横截面为六边形。