[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201811569167.4
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109449525B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉維;彭紅葵;黃德松;李典亮;甄必波;龍森
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 李發(fā)軍

本發(fā)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(hù)氣氛下進(jìn)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(fā)氣體冷卻形成氣液混合物，經(jīng)煤油和CaClsubgt;2/subgt;溶液組成的萃取劑吸收，尾氣經(jīng)處理后排空。裝置包括依次連通的真空盤式干燥機(jī)、冷凍機(jī)、萃取吸收塔、水洗塔和活性炭吸附塔。本發(fā)明對廢舊鋰電池物料進(jìn)行低溫間接加熱：1、使得鋰電池電解液中的電解劑揮發(fā)出來并避免低閃點(diǎn)的電解液成分高溫下發(fā)生燃燒；2、可以保證電池中的隔膜不會熔化變質(zhì)，以確保隔膜的后續(xù)回收利用；3、可避免電解液中的電解質(zhì)六氟磷酸鋰易跟水反應(yīng)，產(chǎn)生大量氟化氫有害氣體，以確保電解劑的有效回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池綜合回收技術(shù)領(lǐng)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(shù)

隨著鋰電池產(chǎn)量和消費(fèi)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(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)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(jì)報廢量將達(dá)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(yè)企業(yè)及新能源車企、電池生產(chǎn)企業(yè)正在加緊布局。隨著廢舊動力電池的蓬勃發(fā)展，對廢舊動力電池的回收也提出了關(guān)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(yè)開展此工作。

其中，關(guān)于廢舊鋰離子電池回收處理系列要求要點(diǎn)如下：

1、禁止對收集的各種廢棄鋰離子電池進(jìn)行直接焚燒及填埋處理；

2、利用火法冶金工藝進(jìn)行廢棄鋰離子電池資源再生，其冶煉過程應(yīng)當(dāng)在密閉負(fù)壓條件下進(jìn)行，以免有害氣體和粉塵逸出，收集的氣體應(yīng)進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)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(yīng)符合GB16297的要求；應(yīng)設(shè)置污水凈化設(shè)施，工廠排放廢水應(yīng)當(dāng)符合GB8978和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；工廠產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物應(yīng)妥善管理和無害化處理；工廠的人員作業(yè)環(huán)境應(yīng)當(dāng)滿足GBZ?1、GBZ?2.1和GBZ?2.2等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(hù)電路板、導(dǎo)線、極耳(五金片)、PTC、鋰離子電池芯等，然后根據(jù)各自特點(diǎn)分別進(jìn)行處理。

5、電解液的處理。把廢棄鋰離子電池中的有機(jī)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(fù)極片間的隔膜應(yīng)單獨(dú)回收處理。

鋰離子電池通常由金屬外殼和電池內(nèi)部的正極、負(fù)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(zhì)六氟磷酸鋰(LiFP₆)溶解于有機(jī)溶劑中制備成1mol/L的溶液，有機(jī)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(qiáng)的腐蝕性，遇水易水解并產(chǎn)生有毒氣體，而其中的有機(jī)溶劑也會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)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(zhì)，需要經(jīng)過特殊方法將其回收或處理。

并且，電解液中的有機(jī)溶劑若是沒有得到合理的處置，將會對后續(xù)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(fā)且揮發(fā)氣體毒性較大，若是沒有優(yōu)先處理電解液中的有機(jī)溶劑，則會對后續(xù)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(jìn)行揮發(fā)回收時，如果溫度控制不當(dāng)，有可能會導(dǎo)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(wěn)定的氟鹽和鋰鹽。然而，液氮低溫冷卻成本高，不適宜工業(yè)化處理。