[發明專利]一種采用超臨界二氧化碳流體回收鋰離子電池電解液的方法

有效

• 申請號: 201810087260.5
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108288738B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 鄭學同;陳艷麗;魏萌;王婧瑩;鄒兆寧;陳智棟
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M10/0525;H01M10/0564
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明提供了一種鋰離子電池電解液的回收方法。將廢舊鋰離子電池充分放電后進行拆解，將電解液、帶有正負極材料的集流體以及隔膜全部轉移入超臨界萃取裝置中，選取乙基丁基甲酮為夾帶劑，調整超臨界二氧化碳流體的溫度、壓力、萃取時間和流量，然后進行有機溶劑的萃取，從而實現有機溶劑與電解質鹽的分離。本發明的整個工藝流程簡單易操作，萃取分離速度快，且無需繁瑣的后期處理。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解液的回收再利用技術領域，具體涉及一種采用超臨界二氧化碳流體回收鋰離子電池電解液的方法。

背景技術

1991年索尼公司發布首個商用鋰離子電池，隨后鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌，并且在人類的社會和經濟生活中以日益多樣化的形式快速發展。隨著電動汽車的發展，動力鋰離子電池發展非常迅速，大量的鋰離子電池在使用2-3年后即面臨著報廢處理的問題。預計到2020年，我國電動汽車動力電池累計報廢量將達到12-17萬噸，屆時能源枯竭和環境污染問題都將非常嚴重地擺在人們面前。這種情況下，就迫使人們尋找合適的回收路線。盡管我國規模化的回收企業正在逐漸出現，但由于電解液的處理比較繁瑣，而帶來的附加值又很低，因此，這些企業主要集中于電極材料的回收，往往不注重對電解液的回收。

在廢舊鋰離子電池的收集、堆放和回收過程中，部分電解液泄露和揮發，會污染周邊的大氣、土壤和水體。如電解質鋰鹽進入環境中，可發生水解、分解和燃燒等化學反應，產生含氟、含砷和含磷化合物，造成氟污染、砷污染和磷污染；又如有機溶劑經過水解、燃燒和分解等化學反應，生成甲醛、甲醇、乙醛、乙醇和甲酸等小分子有機物。如果不處理或處理不當，這些物質會給環境造成很大的污染，給人類的健康帶來很大的威脅。

鋰離子電池的回收技術可分為火法、濕法和生物法等。目前，大部分使用的仍然是傳統的火法或濕法處理技術。火法處理時電解液有機溶劑將揮發或燃燒分解為水氣和二氧化碳排放，而LiPF₆暴露在空氣中加熱，會迅速分解出PF₅氣體，最終形成含氟煙氣和煙塵向外排放。濕法處理是在使用堿性溶液溶解集流體鋁箔或酸性溶液溶解正極活性物質時，能將電解質鋰鹽溶解于溶液中。以電解質鋰鹽LiPF₆分解為例，HF和PF₅極易在堿溶過程中生成可溶性氟化物，造成水體的氟污染，這些將直接或間接危害人體。所以有必要建立電解液的回收技術，真空熱解法和萃取法對電解液的處理是比較行之有效的方法。

Sun等[Sun L.，Qiu K.Vacuum pyrolysis and hydrometallurgical processfor the recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries.J HazardMater，2011,194,378-384]采用真空熱解技術分離廢舊鋰離子電池中的有機粘結劑和電解液，避免了氟化物的排放造成的環境污染和資源浪費。Steven[Steven E S.System andmethod for removing an electrolyte from an energy storage and/or conversiondevice using a supercritical fluid.US:200300186110A1,2003-10-02.]利用液態二氧化碳及超臨界二氧化碳對非極性物質優良的溶解性質，將電解液從廢舊的鋰離子電池中分離。但是該方法對電解液中有機溶劑的回收效率不是很高。

發明內容

為了解決鋰離子電池電解液的回收和再利用存在的環境污染和有機溶劑回收利用率低的問題，本發明提出了一種廢舊鋰離子電池電解液的二氧化碳超臨界萃取的方法，實現了有機溶劑和電解質鋰鹽的分離，并提高了電解液的回收效率。