本實用新型涉及電解液生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池電解液配制裝置。

背景技術(shù)：

鋰離子電池是一種新型高能二次電池。由于中國鋰離子電池技術(shù)、生產(chǎn)、市場逐漸成熟，韓國、日本鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，中國成為鋰離子電池的集中地。鋰電池電解液是鋰電池的重要組成部分。目前商品化的鋰電池應(yīng)用的電解液，基本上都以LiPF₆為主要電解質(zhì)，碳酸酯類為主要溶劑，此外還加入少量的添加劑以提升其性能。由于LiPF₆熱穩(wěn)定性差，而LiPF₆溶解過程中會釋放出大量的熱量，因此在LiPF₆加料過程中需嚴(yán)格控制加料速率，防止LiPF₆過熱分解，導(dǎo)致LiPF₆加料過程過長，使電解液生產(chǎn)周期延長，生產(chǎn)效率降低。因此，在鋰電池電解液生產(chǎn)過程中如何縮短LiPF₆加料工序時間至關(guān)重要。

現(xiàn)有的電解液配制過程大致如下：配制釜中先加入溶劑，再在配制釜通冷凍液(-5～5℃)的條件下加入添加劑，待配制釜內(nèi)溫度下降至0～8℃左右時，將鋰鹽桶內(nèi)的LiPF₆固體加入配制釜，控制LiPF₆的加料速度，待固態(tài)LiPF₆全部溶解后，充分?jǐn)嚢瑁瑥呐渲聘鲁隽峡谌訖z測，待檢測合格后，直接過濾分裝。

其中，鋰鹽的溶解是電解液調(diào)配工藝中最為耗時的步驟，由于LiPF₆溶解時大量放熱，且LiPF₆自身不耐熱，溫度高(15℃以上)時會產(chǎn)生較多的游離酸，導(dǎo)致電解液不合格。因此，LiPF₆的加入速度需要嚴(yán)格控制，不能過快，同時要保證調(diào)配釜的冷卻能力足夠，能夠抑制釜溫不致于迅速上升，否則容易出現(xiàn)電解液酸度超標(biāo)的情況。但慢速加入鋰鹽嚴(yán)重影響了電解液生產(chǎn)的效率，導(dǎo)致批次消耗的時間大量增加。例如LiPF₆包裝規(guī)格為150kg/桶，加一桶LiPF₆的時間約為15～20min，再加上換桶、拆裝的時間，每桶LiPF₆的加料時間約為0.75～0.8h。以5T配制釜為例，配制5T電解液，其中LiPF₆含量約為13％，LiPF₆加料時間約為5h，耗時太長，嚴(yán)重影響到電解液的配制效率，因此在電解液生產(chǎn)過程中如何縮短配制工序時間、提高電解液的生產(chǎn)效率是本實用新型的主要研究內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的鋰離子電池電解液配制中固態(tài)LiPF₆溶解時間長，導(dǎo)致電解液的配制速率較低的問題，發(fā)明了一種新型的鋰離子電池電解液配制裝置，該配制裝置能夠大大縮短配制工序，提高電解液的生產(chǎn)效率。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

提供一種鋰離子電池電解液配制裝置，包括用于溶解固體鋰鹽的溶解釜和用于配制電解液的配制釜；所述溶解釜頂部具有固態(tài)鋰鹽進料口，底部具有溶解釜出料口；所述配制釜具有配制釜進料口和配制釜出料口；所述溶解釜出料口通過輸送管道連通至所述配制釜進料口。

本實用新型提供的鋰離子電池電解液配制裝置包括用于獨立溶解LiPF₆的溶解釜和用于配制電解液的配制釜。溶解釜和配制釜通過輸送管道相互連通。通過設(shè)置獨立的溶解釜，從而可將溶解LiPF₆的步驟從電解液配制釜的操作中分離出來,電解液配制釜可只用于將LiPF₆溶解釜制備的高濃度LiPF₆溶液稀釋調(diào)配到指定比例即可，而耗時最長的LiPF₆溶解步驟可以與電解液其它操作(例如洗釜、向配制釜中添加溶劑和添加劑的操作，以及進行冷卻降溫的操作)并行，形成隨時可用的高濃度LiPF₆溶液儲備，實現(xiàn)將現(xiàn)有工藝每個步驟中必須經(jīng)過的LiPF₆溶解步驟簡化為濃LiPF₆溶液的稀釋，溶解的時間變成了只需要管道轉(zhuǎn)料消耗的時間，大大減少了單個工序必須消耗的時間，生產(chǎn)效率得到明顯提升。

進一步的，所述溶解釜外設(shè)置有用于對所述溶解釜進行冷卻的冷卻裝置。

上述冷卻裝置用于對溶解釜進行冷卻，吸收固態(tài)LiPF₆溶解過程中所產(chǎn)生的熱量，避免由于LiPF₆溶解放熱使溫度升高而導(dǎo)致LiPF₆分解。

進一步的，所述冷卻裝置為制冷夾套，所述制冷夾套內(nèi)填充有冷凍液。

進一步的，所述溶解釜與配制釜之間設(shè)置有過濾器。

進一步的，所述電解液配制裝置包括過濾器，所述過濾器的入口連通至所述溶解釜底部，所述過濾器的出口連通至溶解釜內(nèi)，形成從溶解釜底部經(jīng)過濾器回到溶解釜內(nèi)的自循環(huán)過濾管路。

通過設(shè)置上述過濾器，先對LiPF₆溶液進行過濾，可減小后續(xù)對于電解液成品的過濾壓力，節(jié)省過濾時間并進一步減少配制的總時間。

進一步的，所述過濾器的過濾孔徑為0.22μm～20μm；所述過濾器為濾芯過濾器、濾袋過濾器、濾布過濾器中的任意一種；所述過濾器材質(zhì)包括但不限于PP、PTFE、不銹鋼、鈦。

進一步的，所述溶解釜與配制釜之間還設(shè)置有輸送裝置、稱重計量罐或質(zhì)量流量計中的一種或多種。

進一步的，所述輸送裝置為磁力泵或離心泵。

進一步的，所述溶解釜內(nèi)部連通至壓力氣源，可通過壓力氣源對溶解釜內(nèi)施加加壓氣體，從而驅(qū)動液體從溶解釜向配制釜流動。

進一步的，所述溶解釜與配制釜之間還設(shè)置有儲存罐。

在溶解釜與配制釜之間還設(shè)置有儲存罐，可用于存儲溶解釜溶解產(chǎn)生的高濃度LiPF₆溶液，需要配置電解液時，直接從該儲存罐調(diào)取高濃度LiPF₆溶液，從而進一步縮短配置電解液所需時間。

進一步的，所述儲存罐外設(shè)置有用于對所述儲存罐進行冷卻的冷卻裝置。

同樣的，在儲存罐外設(shè)置有用于對所述儲存罐進行冷卻的冷卻裝置可避免由于環(huán)境因素使儲存罐內(nèi)溫度升高而導(dǎo)致LiPF₆濃溶液在存儲過程中酸度上升。

可以理解，本實用新型的配制系統(tǒng)雖然是針對鋰離子電池電解液而設(shè)計的，但其并不僅限用于鋰離子電池電解液，其它需要配制的生產(chǎn)工藝也可以采用本申請的配制裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有如下有益效果：

(1)本實用新型的電解液配制裝置改變了傳統(tǒng)的配制過程中添加固態(tài)LiPF₆的模式，采用配制釜中添加液態(tài)LiPF₆的模式進行電解液配制作業(yè)。一方面將固態(tài)LiPF₆溶解這一耗時工序單獨分離進行并行操作，能夠大大縮短配制時間，提高電解液的生產(chǎn)效率；另一方面液態(tài)LiPF₆在配制過程中更便于計量。

(2)本實用新型的電解液配制裝置結(jié)構(gòu)簡單、大大縮短配制工序時間，能夠試用與各種鋰離子電池電解液，具有很好的實用性。

(3)在上述電解液配制裝置中設(shè)置過濾器，還可以將溶液過濾的部分壓力前置，可以減少電解液調(diào)配完成之后過濾的壓力，節(jié)省過濾時間并進一步減少配制的總時間。

附圖說明

圖1是本實用新型優(yōu)選實施方式提供的鋰離子電池電解液配制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

說明書附圖中的附圖標(biāo)記如下：

10、溶解釜；11、固態(tài)鋰鹽進料口；12、溶解釜出料口；

20、配制釜；21、配制釜進料口；22、配制釜出料口；

30、輸送裝置；31、輸送裝置進料口；32、輸送裝置出料口；

40、質(zhì)量流量計；

50、分裝口；

60、輸送管道。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“徑向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

圖1示出了本實用新型提供的鋰電池電解液配制裝置的結(jié)構(gòu)。

具體的，該鋰電池電解液配制裝置包括用于溶解固態(tài)LiPF₆的溶解釜10、用于配制電解液的配制釜20、用于輸送液態(tài)LiPF₆的輸送裝置30、質(zhì)量流量計40。

溶解釜10用于溶解固態(tài)LiPF₆鋰鹽。其頂部設(shè)有固態(tài)鋰鹽進料口11，供添加固態(tài)LiPF₆鋰鹽。可以理解的，溶解釜10上還開設(shè)有用于添加溶劑的第一入口(圖中未示出)。

同時，溶解釜10外設(shè)置有用于對所述溶解釜10進行冷卻的冷卻裝置(圖中未示出)，所述冷卻裝置為制冷夾套，所述制冷夾套內(nèi)填充有冷凍液。本實施方式中，冷凍液的溫度范圍從-15℃到10℃，優(yōu)選溫度范圍為-5℃到5℃。

溶解釜10底部具有溶解釜出料口12。

溶解釜出料口12通過輸送管道60連通至輸送裝置進料口31，輸送裝置出料口32通過輸送管道60連通至質(zhì)量流量計40。質(zhì)量流量計40再通過輸送管道60連通至配制釜20頂部的配制釜進料口21。

可以理解的，與現(xiàn)有設(shè)備類似，配制釜20上具有用于添加溶劑和添加劑的第二入口(圖中未示出)。

配制釜20底部具有配制釜出料口22，配制釜出料口22通過輸送管道60連通至分裝口50。

同樣的，溶解釜10外設(shè)置有用于對所述配制釜20進行冷卻的冷卻裝置(圖中未示出)，所述冷卻裝置為制冷夾套，所述制冷夾套內(nèi)填充有冷凍液。本實施方式中，冷凍液的溫度范圍從-15℃到10℃，優(yōu)選溫度范圍為-5℃到5℃。

采用本實施方式配制電解液的過程簡述如下：

LiPF₆溶解釜10中預(yù)先加入溶劑(常用的為碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC或碳酸二乙酯DEC，以下用縮寫表示溶劑)，溶劑的種類可以是一種或者兩種，并無限制。但考慮到LiPF₆濃溶液的通用性，優(yōu)選只使用一種溶劑。

啟動冷卻裝置將溶劑冷卻到指定溫度(0～8℃)，再將鋰鹽桶內(nèi)的固態(tài)LiPF₆按一定速度加入至該溶解釜10中(例如通過手動加料的方式，LiPF₆的加料速度維持在8～10kg/min)，邊加料邊攪拌以保證迅速溶解并分散熱量，防止局部溫度過高。在固態(tài)LiPF₆溶解的同時，配制釜20中按照工藝要求，依次加入一定量的溶劑、添加劑。

待固態(tài)LiPF₆溶解完全后，驅(qū)動液態(tài)LiPF₆溶液輸送至配制釜20，攪拌1h。為減少或除去不溶物，可將溶解釜10底部連通至過濾器的入口，過濾器的出口連通至溶解釜10上部，并通過泵等驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動溶解后的LiPF₆溶液經(jīng)過濾器過濾，然后回到溶解釜10，形成用于對LiPF₆溶液進行過濾的自循環(huán)管路。所述過濾器為濾芯過濾器、濾袋過濾器、濾布過濾器中的任意一種。過濾器的過濾孔徑可以為0.22μm～20μm；所述過濾器材質(zhì)包括但不限于PP、PTFE、不銹鋼、鈦。

溶解LiPF₆后，從溶解釜10底部的溶解釜出料口12出料，通過輸送管道60輸送至配制釜20配制電解液。對于上述裝置，還可以將溶解釜出料口12連通至過濾器，通過過濾器對LiPF₆溶液進行過濾，使LiPF₆溶液經(jīng)過過濾后再進入配制釜20。

對于上述裝置，在另一種結(jié)構(gòu)下，還可以將溶解釜出料口12連通至LiPF₆濃溶液儲存罐備用。可以理解的，溶解釜出料口12與儲存罐之間還可以設(shè)置過濾器，用于對LiPF₆溶液進行過濾。對于上述儲存罐，其外部設(shè)置有用于對所述儲存罐進行冷卻的冷卻裝置。同樣的，上述冷卻裝置可為制冷夾套，所述制冷夾套內(nèi)填充有冷凍液。通常，冷凍液的溫度范圍從-15℃到10℃，優(yōu)選溫度范圍為-5℃到5℃。在儲存罐外設(shè)置用于對所述儲存罐進行冷卻的冷卻裝置可避免由于環(huán)境因素使儲存罐內(nèi)溫度升高而導(dǎo)致LiPF₆濃溶液在存儲過程中酸度上升。

通過上述溶解釜10調(diào)配好的LiPF₆濃溶液的濃度通常在20％～30％之間，再通過輸送管道60輸送至配制釜20上部的配制釜進料口21。所述輸送管道60上連接有輸送裝置30、稱重計量罐或質(zhì)量流量計40。根據(jù)需要的用量將LiPF₆濃溶液轉(zhuǎn)入到電解液配制釜20后，攪拌使釜內(nèi)混合均勻，再根據(jù)需要添加其它物料，完成調(diào)配。最后從配制釜20底部的配制釜出料口22取樣檢測，待檢測合格后，直接過濾分裝。

由于LiPF₆濃溶液稀釋混合的發(fā)熱量小，無需嚴(yán)格限制轉(zhuǎn)料速度，這一步操作可以很快完成，消耗的時間主要是物料轉(zhuǎn)移的時間，大大低于LiPF₆固體物料在此釜內(nèi)溶解所需要的時間，因此電解液的生產(chǎn)時間將得到明顯的縮短，效率得到提升。

本實用新型，以生產(chǎn)5T電解液(LiPF₆含量為20％)為例，經(jīng)過試驗，配制釜20中直接加固態(tài)LiPF₆，加料溶解時間為5h(固態(tài)LiPF₆加料前降溫還需1～1.5h)，整個生產(chǎn)過程耗時約為24h。而采用本實用新型提供的配制裝置進行配制作業(yè)，則可以省去固態(tài)LiPF₆的溶解時間，直接從溶解釜10中將液態(tài)LiPF₆通過管道輸送至配制釜20中，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)料速率，將轉(zhuǎn)料時間控制在1h，整個配制過程節(jié)約了約5h，大大縮短了配制工序的時間，電解液的整個生產(chǎn)時間縮短為原先的80％，生產(chǎn)效率顯著提高。

總而言之，本實用新型采用將固態(tài)LiPF₆溶解工序分離進行單獨操作的方法，設(shè)立專門的溶解釜10用于LiPF₆的溶解，在LiPF₆溶解過程中，電解液配制釜20中也依次進行洗釜、加溶劑、加添加劑的步驟。如果設(shè)置較大噸位的LiPF₆溶解釜10，還可以做到液態(tài)LiPF₆溶液預(yù)先溶解，隨時可用，極大削減了電解液配制釜20的溶鹽的必需時間。溶解釜10與配制釜20在空間上分離，雖然人力上沒有節(jié)省，但作業(yè)由串行改為并行，各自獨立操作，互不干擾，因此，可以大大縮短電解液的配制時間，提高電解液的生產(chǎn)效率。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。