[發明專利]廢舊鋰電池電解液的無害化回收處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201811569167.4
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109449525B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 劉維;彭紅葵;黃德松;李典亮;甄必波;龍森
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 李發軍

本發明公開了一種廢舊鋰電池電解液的無害化回收處理方法及裝置，所述方法在密閉和保護氣氛下進行且包括以下步驟：將破碎后的廢舊鋰電池物料在低溫下間接加熱，所得揮發氣體冷卻形成氣液混合物，經煤油和CaClsubgt;2/subgt;溶液組成的萃取劑吸收，尾氣經處理后排空。裝置包括依次連通的真空盤式干燥機、冷凍機、萃取吸收塔、水洗塔和活性炭吸附塔。本發明對廢舊鋰電池物料進行低溫間接加熱：1、使得鋰電池電解液中的電解劑揮發出來并避免低閃點的電解液成分高溫下發生燃燒；2、可以保證電池中的隔膜不會熔化變質，以確保隔膜的后續回收利用；3、可避免電解液中的電解質六氟磷酸鋰易跟水反應，產生大量氟化氫有害氣體，以確保電解劑的有效回收。

技術領域

本發明涉及鋰電池綜合回收技術領域，尤其涉及一種廢舊鋰電池電解液的無害化回收處理方法及裝置。

背景技術

隨著鋰電池產量和消費量的逐年攀升，造成報廢量也不斷增加，所以對廢舊電池的綜合回收利用刻不容緩。據中國汽車技術研究中心預測，到2020年前后，我國純電動(含插電式)乘用車和混合動力乘用車動力電池，累計報廢量將達12～17萬噸。對于廢舊動力電池這一崛起的新興市場，在回收、拆解、梯次利用等方面，行業企業及新能源車企、電池生產企業正在加緊布局。隨著廢舊動力電池的蓬勃發展，對廢舊動力電池的回收也提出了關于全回收的要求，即要求廢舊動力電池每個組成部分均予以回收，目前，還沒有企業開展此工作。

其中，關于廢舊鋰離子電池回收處理系列要求要點如下：

1、禁止對收集的各種廢棄鋰離子電池進行直接焚燒及填埋處理；

2、利用火法冶金工藝進行廢棄鋰離子電池資源再生，其冶煉過程應當在密閉負壓條件下進行，以免有害氣體和粉塵逸出，收集的氣體應進行處理，達標后排放。

3、三廢排放要求。廢棄鋰離子電池回收處理工廠的廢氣排放應符合GB16297的要求；應設置污水凈化設施，工廠排放廢水應當符合GB8978和其他相關標準的要求；工廠產生的工業固體廢物應妥善管理和無害化處理；工廠的人員作業環境應當滿足GBZ?1、GBZ?2.1和GBZ?2.2等相關標準的要求。

4、鋰離子電池的拆解。將鋰離子電池拆解為外封裝材料、保護電路板、導線、極耳(五金片)、PTC、鋰離子電池芯等，然后根據各自特點分別進行處理。

5、電解液的處理。把廢棄鋰離子電池中的有機電解液分離，電解液宜采用提純再利用或裂解成燃料的方法處理。

6、隔膜的處理。正負極片間的隔膜應單獨回收處理。

鋰離子電池通常由金屬外殼和電池內部的正極、負極、電解液、隔膜共五部分組成。鋰電池中的電解液一般是將電解質六氟磷酸鋰(LiFP₆)溶解于有機溶劑中制備成1mol/L的溶液，有機溶劑為碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯等比例的混合液。電解液中的六氟磷酸鋰具有較強的腐蝕性，遇水易水解并產生有毒氣體，而其中的有機溶劑也會對生態環境造成嚴重的危害。因而電解液是廢舊動力電池中最具危害性的物質，需要經過特殊方法將其回收或處理。

并且，電解液中的有機溶劑若是沒有得到合理的處置，將會對后續廢舊動力鋰電池中的正極材料、隔膜等其他材料的回收造成影響。主要的影響有以下兩個方面：(1)廢舊鋰離子電池電解液中的成分易揮發且揮發氣體毒性較大，若是沒有優先處理電解液中的有機溶劑，則會對后續其他材料的回收存在潛在的安全隱患；(2)在采用升溫的方法對電解液進行揮發回收時，如果溫度控制不當，有可能會導致隔膜熔化，影響其回收利用。

目前回收廢舊鋰電池電解液的主要方法有：

(1)堿液吸收法：該方法通常采用液氮低溫冷卻，然后將塊狀電解液破碎后用堿液吸收，生成穩定的氟鹽和鋰鹽。然而，液氮低溫冷卻成本高，不適宜工業化處理。