【技术实现步骤摘要】
本技术涉及镍基涂层阴极，具体涉及一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构。
技术介绍
1、氢氧化锂作为一种重要的化工原料被广泛应用于玻璃/陶瓷、空气制冷系统、锂型润滑材料、锂电池、核能发电以及锂离子或锂聚合物基储能电池等工业领域。氢氧化锂一般都需要很高的纯度，生产高纯度的氢氧化锂亦会推动这些行业的发展，特别是在国家大力提倡节能减排的背景下，开发绿色环保技术生产能源原材料产品，有利于实现真正的可持续发展。
2、常用的氢氧化锂的制备方法为沉淀法和电解法，其中电解法是一种新型的制备氢氧化锂的方法，通过使用电解工艺，可从氯化锂原料中得到高纯度的氢氧化锂产品。
3、膜法电解氯化锂，可在常压条件下制取较高纯度的氢氧化锂，而电解反应效率与电极电催化活性相关度较大，除阳极反应外，阴极的析氢反应亦为重要。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构，旨在提高电解效率、减少副反应、节能降耗，减少维护成本，提高生产效率。具体的技术方案如下：
2、一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构，包括镍丝网和依次设置在所述镍丝网表面的第一层金属氧化物涂层、第二层金属氧化物涂层和第三层金属氧化物涂层；其中，所述第一层金属氧化物涂层为底层结合层金属氧化物涂层，所述第二层金属氧化物涂层为中间层保护层金属氧化物涂层，所述第三层金属氧化物涂层为表层活性层金属氧化物涂层，由所述第一层金属氧化物涂层、第二层金属氧化物涂层和第三层金属氧化物涂层组成了镍基阴极
3、作为底层结合层的所述第一层金属氧化物涂层为含有钌氧化物与铈氧化物的混合金属氧化物涂层，作为中间层保护层的所述第二层金属氧化物涂层为含有铂氧化物与铈氧化物的混合金属氧化物涂层，作为表层活性层的所述第三层金属氧化物涂层为含有钌氧化物、铂氧化物、铈氧化物和钆氧化物的混合金属氧化物涂层。
4、本技术中，所述镍丝网为采用镍丝编织成形的镍丝网。
5、优选的，所述镍丝网中的镍丝直径为0.15-0.35mm。
6、优选的，所述镍丝网的厚度为0.5-1.0mm。
7、本技术中，所述第一层金属氧化物涂层为按照钌、铈摩尔比为7:3-8:2的钌氧化物与铈氧化物的混合金属氧化物涂层；所述第二层金属氧化物涂层为按照钽、铈摩尔比为7:3-8:2的铂氧化物与铈氧化物的混合金属氧化物涂层，第三层金属氧化物涂层为按照钌、铂、铈及钆摩尔比为7:3:0.7:0.3-8:2:0.8:0.2的钌氧化物、铂氧化物、铈氧化物和钆氧化物的混合金属氧化物涂层。
8、一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极的制备工艺，包括如下步骤：
9、(一)镍基材加工成型：采用镍丝编织成镍丝网；
10、(二)镍材表面处理：将上述加工好的镍材依次进行喷砂、酸洗、水洗、烘干、高温处理；
11、(三)涂层制备：配置阴极涂液，将上述处理的好的镍材依次进行涂覆涂液-静置-烘干-氧化-冷却处理，如此循环操作4-12遍；
12、(四)烧结退火：将以上制备的电极整齐叠放入模具中进行烧结退火；
13、其中，所述步骤(一)的镍基材加工成型包括以下步骤：
14、采用直径为0.15-0.35mm的镍丝作为镍基材，将镍丝编织成镍丝网，再根据需求裁剪成形；所述加工成型的镍丝网厚度为0.5-1mm。
15、本技术中，所述步骤(二)的镍材表面处理中，所述依次进行喷砂、酸洗、水洗、烘干、高温处理的工艺包括以下步骤：
16、将加工好的镍丝网置于喷砂机中，采用棕刚玉、白刚玉和玻璃砂中的一种或多种进行双面喷砂，并吹净；
17、将镍基材浸入盐酸或硝酸溶液中酸洗，所述盐酸或硝酸溶液浓度为10-15％，所述酸洗温度为25-50℃，所述酸洗时间为2-10分钟；
18、取出浸入去离子水中；
19、取出进入烘箱中烘干水分，所述烘干温度为100-200℃，所述烘干时间为10-20分钟；
20、取出进入电炉中进行高温处理，所述高温处理温度为300-550℃，所述处理时间为10-20分钟。
21、本技术中，所述步骤(三)的涂层制备包括以下步骤：
22、配制以下涂液：
23、钌铈液：将三氯化钌和硝酸铈按钌、钛摩尔比为7:3-8:2溶入5-20％的硝酸或盐酸溶液中；
24、铂铈液：将五氯化钽和硝酸铈按钽、铈摩尔比7:3-8:2溶入5-20％硝酸或盐酸溶液中；
25、钌铂铈钆液：将三氯化钌、氯铂酸、硝酸铈和硝酸钆按钌、铂、铈及钆摩尔比7:3:0.7:0.3-8:2:0.8:0.2溶入5-20％硝酸或盐酸溶液中；
26、其中，钌铈液、铂铈液、钌铂铈钆液的金属量总摩尔浓度一致，每次涂覆量一致；
27、依次将钌铈液、铂铈液、钌铂铈钆液分别涂覆1-4遍、1-4遍、1-4遍至上述处理好的镍材表面；
28、优选的，所述静置时间为20-40分钟；
29、优选的，所述烘干温度为100-200℃，烘干保温时间为10-20分钟；
30、优选的，所述氧化温度为400-500℃，氧化保温时间为15-30分钟；
31、优选的，所述冷却为空气中自然冷却至室温。
32、本技术中，所述步骤(四)的烧结退火中，涂层阴极的烧结退火包括以下步骤：
33、将上述制备由涂层的镍基涂层阴极整齐叠放在模具中并固定；
34、整体置于电炉中；
35、优选的，所述退火烧结温度为400-500℃，退火烧结时间为10-100分钟，升温速率为常温30-60分钟升至设定值，冷却速率为设定值50-100分钟冷却至室温。
36、本技术的有益效果是：
37、第一，本技术的一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构，通过设置多层涂层结构，实现底层结合层-中间层保护层-表层活性层复合，提高了阴极涂层使用寿命和耐反向电流的特性。
38、第二，本技术的一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构，通过添加多种贵金属元素和多种稀土元素复合制备具较高析氢电催活性的涂层阴极。
39、通过以上改良优化达到提高电解效率、减少副反应、节能降耗，减少维护成本，提高生产效率的目的。
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1.一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构，其特征在于，包括镍丝网和设置在所述镍丝网表面为实现底层结合层-中间层保护层-表层活性层复合的三层涂层结构，所述三层涂层结构为依次设置在所述镍丝网表面的第一层金属氧化物涂层、第二层金属氧化物涂层和第三层金属氧化物涂层；其中，所述第一层金属氧化物涂层为底层结合层金属氧化物涂层，所述第二层金属氧化物涂层为中间层保护层金属氧化物涂层，所述第三层金属氧化物涂层为表层活性层金属氧化物涂层，由所述第一层金属氧化物涂层、第二层金属氧化物涂层和第三层金属氧化物涂层组成了镍基阴极涂层复合叠层结构；作为底层结合层的所述第一层金属氧化物涂层为含有钌氧化物与铈氧化物的混合金属氧化物涂层，作为中间层保护层的所述第二层金属氧化物涂层为含有铂氧化物与铈氧化物的混合金属氧化物涂层；作为表层活性层的所述第三层金属氧化物涂层为含有钌氧化物、铂氧化物、铈氧化物和钆氧化物的混合金属氧化物涂层；所述镍丝网为采用镍丝编织成形的镍丝网；所述镍丝网中的镍丝直径为0.15-0.35mm；所述镍丝网的厚度为0.5-1.0mm。
【技术特征摘要】
1.一种电解法生产氢氧化锂的镍基涂层阴极结构，其特征在于，包括镍丝网和设置在所述镍丝网表面为实现底层结合层-中间层保护层-表层活性层复合的三层涂层结构，所述三层涂层结构为依次设置在所述镍丝网表面的第一层金属氧化物涂层、第二层金属氧化物涂层和第三层金属氧化物涂层；其中，所述第一层金属氧化物涂层为底层结合层金属氧化物涂层，所述第二层金属氧化物涂层为中间层保护层金属氧化物涂层，所述第三层金属氧化物涂层为表层活性层金属氧化物涂层，由所述第一层金属氧化物涂层、第二层金属氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐宇翔，张冰，唐宏，马培岚，袁敏杰，陈晓丽，苏建国，侯小飞，
申请(专利权)人：江苏安凯特科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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