[發(fā)明專利]一種固態(tài)電池材料的回收方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110588774.0
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113314777B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設計）人: 郭玉國;常昕;孟慶海;范敏;殷雅俠
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

本發(fā)明提供一種固態(tài)電池材料的回收方法，具體涉及分步回收氧化物固體電解質和電極材料中的金屬元素，包括以下步驟：將廢舊固態(tài)電池材料投入第一浸出溶液，根據溶解性的不同回收氧化物固體電解質材料中的金屬元素，再把從濾渣中分選出的材料投入第二浸出溶液，回收正極材料中的金屬元素，最終實現固態(tài)電池材料的選擇性回收。本發(fā)明使用價格低廉的綠色溶劑與固態(tài)電池材料中的鋰和過渡金屬反應，使得氧化物固體電解質和正極材料分步溶解在浸出溶液中，利用溶解性的差異實現電池材料的分離回收。

技術領域

本發(fā)明涉及固態(tài)電池回收領域，特別是涉及一種廢舊固態(tài)電池材料的金屬回收處理方法。

背景技術

化學能源的不可再生性和對環(huán)境的污染，使得高效清潔的電化學儲能器件受到越來越多的青睞。鋰離子電池具有能量密度高，使用壽命長，自放電小等優(yōu)點，已經被廣泛用在可穿戴電子設備上。但是隨著電動汽車和其他電子設備的發(fā)展，對于鋰二次電池的要求越來越高。目前的鋰離子電池主要采用液態(tài)電解液，包含大量可燃的有機溶劑，具有嚴重的安全隱患，且電化學窗口窄，難以適配高能量密度的電池體系。因此，發(fā)展固態(tài)電池是下一代鋰電池的關鍵。目前，固體電解質主要包括聚合物固體電解質，無機固體電解質和復合固體電解質。其中無機固體電解質中，氧化物固體電解質具有離子電導率高，電化學窗口寬，機械強度高，易于制造等優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景。

固態(tài)電池相比于液態(tài)電池，具有更好的安全性，但仍然有許多問題導致電池的失效。一般，鋰電池的失效行為包括循環(huán)容量損失、內阻增大、過充、產氣、內短路、熱失控、日歷失效等，在固態(tài)電池中循環(huán)容量失效，安全失效和日歷失效是比較常見的問題，主要的原因包括鋰金屬負極的枝晶生長、正極結構演變與機械失效、界面微結構演變與界面反應等。此外，固體電解質包含的稀有元素如鑭(La)等地球儲量稀少，價格高，具有很高的回收價值。因此，在固態(tài)電池發(fā)展已經被廣泛關注的背景下，回收處理氧化物固體電解質對于降低電池成本，節(jié)約資源有重要意義。

CN110661051A公開了一種對硫化物電解質和電極材料的回收方法。相比于硫化物電解質，氧化物電解質化學穩(wěn)定性好，易于制造，應用前景廣闊。目前對于氧化物固體電解質的回收還鮮有報道，本發(fā)明報道的方法有助于推動固態(tài)電池產業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內容

鑒于固態(tài)電池廣闊的應用前景，本發(fā)明目的在于提供一種固態(tài)電池材料的回收方法。具體地，本發(fā)明中固態(tài)電池材料回收包括了正極材料和氧化物固體電解質中金屬元素的回收。

一種固態(tài)電池材料的回收方法，將廢舊固態(tài)電池材料投入第一浸出溶液，根據溶解性的不同回收氧化物固體電解質材料中的金屬元素，再把從濾渣中分選出的材料投入第二浸出溶液，回收正極材料中的金屬元素，最終實現固態(tài)電池材料的選擇性回收。所述第一浸出溶液是酸和醇的低共熔溶劑，所述第二浸出溶液是包括酸性氫鍵供體和氫鍵受體的酸性低共熔溶劑。

低共熔溶劑(Deep eutectic solvent，或者稱為深共晶溶劑)是指由一定化學計量比的氫鍵受體和氫鍵供體組合而成的兩組分或三組分低共熔混合物，其凝固點顯著低于各個組分純物質的熔點，是價格低廉性能良好的綠色溶劑。

具體地，一種固態(tài)電池材料的回收方法，包括以下步驟：

1)將廢舊固態(tài)電池放電后拆解，粉碎；

2)配制第一浸出溶液，將電池材料投入第一浸出溶液反應，得到濾液一和濾渣一，自濾液一和濾渣一回收氧化物固體電解質中一種或多種金屬元素；

3)配制第二浸出溶液，從濾渣一分選出的正極材料投入第二浸出溶液反應，得到濾液二和濾渣二；

4)自濾液二和濾渣二中回收正極材料中的一種或多種金屬元素。

本發(fā)明中，步驟2)所述第一浸出溶液是一種基于酸和醇的低共熔溶劑，所述酸為有機酸，選自苯甲酸、乙酸、己二酸、丙二酸、草酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、琥珀酸、檸檬酸、對甲苯磺酸、對羥基苯甲酸、丁二酸、乙酰丙酸、咖啡酸的一種或多種。