一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法技术

一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法，通过将完全放电后的电池切割后，将其放入提前配制好的，已加入有色水溶性颜料的石灰乳溶液中充分浸泡。使电解液的有机份和含氟电解质与石灰乳中的Ca(OH)

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法
本专利技术属于废旧锂离子电池回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池中电解液的回收处理方法。
技术介绍
近年来，随着电动汽车产业以及规模储能领域的兴起，我国锂离子电池的产销量逐年增长。2017年中国锂电池产量突破100亿只，2018年全国锂电池产量达到121亿只，国内锂离子电池产业进入快速成长阶段，成为全球主要的锂离子电池生产国和消费国。大量的锂离子电池在使用3-5年后即面临着报废处理的问题。尽管我国规模化的回收企业正在逐渐出现，但这些企业主要集中于电极材料的回收，对电解液的处理尚缺乏绿色环保的有效处理手段。在废旧锂离子电池的收集堆放和回收过程中，部分电解液泄露和挥发，会污染周边的大气土壤和水体。锂离子电池电解液主要由两大类构成：有机溶剂和电解质锂盐。有机溶剂广泛使用的有醚类酯类和碳酸酯类等，如二甲氧基乙烷(DME)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)。电解质锂盐，如六氟砷酸锂(LiAsF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)和六氟磷酸锂(LiPF6)。此外电解液中还含有少量的添加剂，主要可改善固体电解质相界面(SEI)膜的性能、改善电解液低温性能、热稳定性、安全性、循环稳定性和提高电导率等，如碳酸亚乙烯酯(VC)、乙酸乙酯(EA)和联苯(BP)。有机溶剂经过水解燃烧和分解等化学反应，生成甲醛、甲醇、乙醛、乙醇和甲酸等小分子有机物。这些物质易溶于水，可造成水源污染，导致人身伤害。电解质锂盐进入环境中，可发生水解和氧化等化学反应，产生含氟含砷和含磷的化合物，造成氟污染、砷污染和磷污染。锂离子电池的回收技术可分为火法和湿法。火法处理技术中，会给生产带来极大的安全隐患，还会产生严重的环境污染。电解液有机溶剂将挥发或燃烧分解为水、二氧化碳气排放，电解质锂盐形成含氟烟气和烟尘向外排放，加剧环境污染。湿法处理过程又可以细分为有机溶剂浸泡、有机溶剂萃取和酸碱浸出等方法。有机溶剂浸泡法的原理是利用适当的有机溶剂溶解粘接剂(PVDF或PTFE)，使活性物质与集流体分离。比较有效的有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亚砜(DMSO)四种。有机溶剂萃取是使用有机溶剂或超临界流体做萃取剂，既要考虑到萃取的效率，又要考虑容易与被萃取物分离，否则会在回收电解液的过程中引入新的杂质，增加废旧锂离子电池回收成本，给环境带来新的污染。酸碱浸出的主要原理是利用酸液溶解正极活性物质或碱液溶解正极集流体铝箔，从而达到活性物质与集流体分离的效果。但电解液极易与碱液形成可溶性氟化物，造成水体的氟污染，给电池的回收操作带来一定的危害。含氟废水和废渣一旦溶解渗透至土壤中，直接造成了土壤和水体的污染，含氟粉尘与废气也最终会被雨水带回地表造成污染。因此，以适当的方法处理废旧锂离子电池电解液，不仅是对生产安全的保障和自然环境的保护，也是锂离子电池回收企业顺利生产的必要条件。本专利技术通过将充分放电后的锂离子电池切割后，浸泡于石灰乳(Ca(OH)2悬浊液)中，使电解液与Ca(OH)2溶液充分反应，同时电解液中的含氟电解质LiPF6也发生水解反应，如下方程式所示：LiPF6+Ca(OH)2→CaF2+Ca3(PO4)2+LiOH+H2O；
技术实现思路
本专利技术的目的是发展一种新型的操作简单、高效、环境友好、低成本、适合工业化生产的废旧锂离子电池中电解液的回收处理方法。本专利技术的技术方案：一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法，步骤如下：(1)首先将电池进行完全放电，至电压为零；(2)将电池盖板(或极耳)位置通过机械切割方法进行切割；(3)配制石灰乳溶液，同时在其中添加水溶性蓝色、红色、橙色或其他有色染料；(4)将切开的电池浸泡于添加颜料的石灰乳溶液中，使电池电芯在石灰乳溶液中充分浸泡，此过程中电解液的有机份和含氟电解质与石灰乳中的Ca(OH)2充分反应；(5)静置5-50h，由于电解液中的有机溶剂的密度和水不同，因而静置后会发生分层现象；经过多次使用的石灰乳经过静止后会分为四层，并且由于石灰乳水溶液中添加了有色染料，所以分层的视觉效果十分明显；分液后的效果如附图1所示。(6)通过分液，可以得到密度小于水的有机相，水溶液相和密度大于水的有机相以及固体残渣相四部分。本专利技术的优点是：本专利技术与现有技术相比，其有益效果主要体现在：(1)对电解液中的有机成分进行分类回收后，可以交由电解液厂商或有机溶剂厂商进行进一步的处理，这使得其中的有价成分得到了有效利用，不但能够减少对环境的污染，还提高了回收的附加值；(2)利用及其简单的原理即对电解液进行回收(根据DMC、DEC、EMC、EC密度和水溶性的不同)，不仅成本低而且效率高；(3)通过静止分层过程对电解液进行回收，环境友好，易于工业化实施。(4)回收过程简单高效，节约能源，(5)回收过程所得到的固体残渣相为CaF2(俗称萤石)，Ca3(PO4)2(矿物，也可以做磷肥)，实现了从矿中来，到矿中去的绿色回收理念。附图说明图1是本
技术实现思路
中步骤(5)的液体分层效果示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法，下面对具体实施方法做进一步说明，进而更好地理解此专利技术。实施例1：一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方式，步骤如下：(1)首先将电池进行完全放电，至电压为零；(2)将电池盖板(或极耳)位置通过机械切割方法进行切割；(3)配制石灰乳溶液，同时在其中添加水溶性蓝色颜料；(4)将切开的电池浸泡于添加颜料的石灰乳溶液中，使电池电芯在石灰乳溶液中充分浸泡，此过程中电解液的有机份和含氟电解质与石灰乳中的Ca(OH)2充分反应；(5)静置5h，由于电解液中的有机溶剂的密度和水不同，因而静置后会发生分层现象；经过多次使用的石灰乳经过静止后会分为四层，并且由于石灰乳水溶液中添加了蓝色染料，所以分层的视觉效果十分明显。(6)通过分液，可以得到密度小于水的有机相，水溶液相和密度大于水的有机相以及固体残渣相四部分。实施例2：一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方式，步骤如下：(1)首先将电池进行完全放电，至电压为零；(2)将电池盖板(或极耳)位置通过机械切割方法进行切割；(3)配制石灰乳溶液，同时在其中添加水溶性红色颜料；(4)将切开的电池浸泡于添加颜料的石灰乳溶液中，使电池电芯在石灰乳溶液中充分浸泡，此过程中电解液的有机份和含氟电解质与石灰乳中的Ca(OH)2充分反应；(5)静置50h，由电解液中的有机溶剂密度和水不同，因而静置后会发生分层现象；经过多次使用的石灰乳经过静止后会分为四层，并且由于石灰乳水溶液中添加了红色染料，所以分层的视觉效果十分明显。(6)通过分液，可以得到密度小于水的有机相，水溶液相和密度大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法，步骤如下：/n(1)首先将电池进行完全放电，至电压为零；/n(2)将电池盖板(或极耳)位置通过机械切割方法进行切割；/n(3)配制石灰乳溶液，同时在其中添加水溶性有色颜料；/n(4)将切开的电池浸泡于添加颜料的石灰乳溶液中，使电池电芯在石灰乳溶液中充分浸泡，此过程中电解液的有机份和含氟电解质与石灰乳中的Ca(OH)

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法，步骤如下：
(1)首先将电池进行完全放电，至电压为零；
(2)将电池盖板(或极耳)位置通过机械切割方法进行切割；
(3)配制石灰乳溶液，同时在其中添加水溶性有色颜料；
(4)将切开的电池浸泡于添加颜料的石灰乳溶液中，使电池电芯在石灰乳溶液中充分浸泡，此过程中电解液的有机份和含氟电解质与石灰乳中的Ca(OH)2充分反应；
(5)静置5-50h，由于电解液中的有机溶剂密度和水不同，因而静置后会发生分层现象；经过多次使用的石灰乳经过静止后会分为四层，并且由于石灰乳水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪周，张联齐，宋大卫，李春亮，时喜喜，宋继顺，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12