氧化物固态电解质的原相回收方法、锂电池制造方法及其绿色环保电池技术

本发明专利技术公开一种氧化物固态电解质的原相回收方法、锂电池制造方法及其绿色环保电池，针对固态或类固态锂电池于废弃后进行回收，考虑其氧化物固态电解质仅作为离子传递途径，而未参与锂离子的嵌入与脱出、以及晶体结构的破坏，因而可在没有破坏氧化物固态电解质结构或材料的情况下进行原相回收处理以及再利用，有助于降低相关锂电池的制作成本。助于降低相关锂电池的制作成本。助于降低相关锂电池的制作成本。

【技术实现步骤摘要】
氧化物固态电解质的原相回收方法、锂电池制造方法及其绿色环保电池


[0001]本专利技术有关于一种锂电池回收与再生的方法，特别是一种保持原有状态且能再利用的氧化物固态电解质的原相回收方法、锂电池制造方法及其绿色环保电池。

技术介绍

[0002]现有的锂离子二次电池主要是通过液态电解质作为锂离子传输媒介，然而液态电解质的易挥发特性，对人体及环境都会造成不良影响；同时，液态电解质的易燃性对于电池使用者来说，也是极大的安全隐忧。
[0003]再者，目前锂电池性能不稳定的原因之一，主要是因为电极表面活性较大(负极)与电压较高(正极)，在电极与电解液的直接接触下会导致两者间界面产生不稳定，进而产生所谓的放热反应形成钝性保护膜于这两者的接触接口上，这些反应会消耗液态电解质与锂离子，同时也会产生热。一旦发生局部短路，局部温度快速升高，此时钝性保护膜将变得不稳定，同时会释放出热；而该放热反应是可累积的，因而使得电池整体的温度持续上升。一旦电池温度增加至热失控反应(thermal runaway)的起始温度(或诱发温度(trigger temp))，则会引发热失控的现象，进而造成电池的破坏现象，例如爆炸或者起火，对于使用上造成相当大的安全性顾虑。
[0004]近年来，固态电解质成为另一研究关注重点，其具有相似于液态电解质的离子导电率，但却没有液态电解质的易于蒸发与燃烧的性质，同时，与活性材料表面的界面相对稳定(无论是化学性还是电化学特性)，对于锂电池的安全性能大幅提升；因此，固态或类固态锂电池被寄予厚望来取代有机电解液的锂电池，来解决了锂电池的安全性问题，并通过衍生性设计来大幅提高电池的能量密度。
[0005]然而，随着此类锂电池的广泛应用，势必也会产生大量废弃的固态或类固态锂电池，如何在低成本与低环境消耗的前提下，处理再回收此类锂电池中的组件，为本领域中不可避免的重要课题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种氧化物固态电解质的原相回收方法、锂电池制造方法及其绿色环保电池，可解决上述现有技术中的缺陷，能有效针对废弃的固态或类固态金属离子电池的氧化物固态电解质进行回收，避免对环境产生污染。
[0007]专利技术的另一目的在于提供一种氧化物固态电解质的原相回收方法、锂电池制造方法及其绿色环保电池，能在没有破坏氧化物固态电解质结构或材料的情况下进行原相回收处理，同时更能将所回收的氧化物固态电解质进行再利用，直接投入生产线进入新组配的锂电池，有效降低固态或类固态金属离子电池的制造成本。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供一种氧化物固态电解质的原相回收方法，包括取得具有氧化物固态电解质的电池的步骤，该氧化物固态电解质具有原尺寸与原材料特性；拆
解电池而取得待处理部件的步骤，待处理部件至少包含极层与氧化物固态电解质；移除待处理部件中的有机物质的步骤，以使待处理部件主要仅剩余无机物质；分离处理这些无机物质，以获得氧化物固态电解质的步骤；以及纯化氧化物固态电解质的步骤，以获得再生的氧化物固态电解质，该再生的氧化物固态电解质具有该原尺寸与原材料特性。通过前述回收处理方式，不仅能针对固态或类固态金属离子电池进行有效回收，防止废弃金属离子电池对环境的污染，同时针对氧化物固态电解质，更能达到不破坏其结构与材料的原相回收。
[0009]进一步而言，前述原相回收的氧化物固态电解质，则可直接投入锂电池的制造来再利用，因而能有效降低固态或类固态金属离子电池的制造成本。同时，所再制的绿色环保电池也能符合环保需求，降低对环境的消耗与污染。
[0010]下文通过具体实施例详细说明，可以更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所达成的功效。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的实施例所提供的氧化物固态电解质的原相回收方法的步骤流程示意图。
[0012]图2为本专利技术的实施例所提供的氧化物固态电解质的原相回收方法的锂电池示意图。
[0013]图3为本专利技术的实施例所提供的利用原相回收的氧化物固态电解质的生产模式示意图。
具体实施方式
[0014]本专利技术首先考虑氧化物固态电解质于金属离子电池的充放电过程中，主要是作为金属离子传递用途，并未参与金属离子的迁入与脱出，因此即便多次重复充放电使用后，其尺寸、晶体结构与材料特性也不会破坏，因此，可通过原相回收的方式，不对其结构或材料进行破坏，而能获得等同于初次使用的材料状态来回收再利用。
[0015]如图1所示，其为本专利技术的实施例所提供的氧化物固态电解质的原相回收方法的步骤流程示意图。首先取得具有氧化物固态电解质的电池(步骤S1)，电池包括经过多次充放电循环后不堪使用、工艺失当仅数次充放电循环、或是其余人为弃置、损毁等固态或类固态金属离子电池(举例来说如锂电池)，换句话说，金属离子电池中至少包含一定比例的氧化物固态电解质。该氧化物固态电解质具有原尺寸与原材料特性。
[0016]而氧化物固态电解质的部分可以是萤石结构的固体氧化物电解质，如掺入摩尔百分比3-10％三氧化二钇的氧化锆(yttria stabilized zirconia,YSZ)；另一类为钙钛矿结构(ABO3)的固体氧化物电解质，如掺杂的LaGaO3(镓酸镧)。或者各种氧化物系固态电解质，举例来说Li
1+x+y
(Al,Ga)
x
(Ti,Ge)
2-x
Si
y
P
3-y
O
12
结晶，其中0≦x≦1且0≦y≦1。氧化物系固态电解质可以如，Li2O-Al2O
3-SiO
2-P2O
5-TiO2、Li2O-Al2O
3-SiO
2-P2O
5-TiO
2-GeO2、Na
3.3
Zr
1.7
La
0.3
Si3PO
12
、Li
3.5
Si
0.5
P
0.5
O4、Li
3x
La
2/3x
TiO3、Li7La3Zr2O
12
、Li
0.38
La
0.56
Ti
0.99
Al
0.01
O3、Li
0.34
LaTiO
2.94
；或是锂镧锆氧固态电解质(lithium lanthanum zirconium oxide；Li7La3Zr2O
12
；LLZO)等。
[0017]接着拆解待回收电池而取得待处理部件(步骤S2)，并视需求进行放电处理。本步
骤主要以物理的拆解方式，拆解外部的壳体，例如为铝箔袋、壳体等，主要取决于金属离子电池的形态，拆解后剩余内部的电池芯部分，请参阅图2，其包含两极层20、30、以及固态电解质层40，极层20、30根据一般结构来说，进一步包含集电层21、31以及活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化物固态电解质的原相回收方法，其包括下列步骤：步骤S1：取得具有氧化物固态电解质的电池，所述氧化物固态电解质具有原尺寸与原材料特性；步骤S2：拆解所述电池而取得待处理部件，所述待处理部件至少包含极层与氧化物固态电解质；步骤S3：移除所述待处理部件中的有机物质，以使所述待处理部件本质上剩下无机物质组成物；步骤S4：对所述无机物质组成物进行材料分离，以获得氧化物固态电解质；以及步骤S5：纯化所述氧化物固态电解质，以获得再生的氧化物固态电解质，所述再生的氧化物固态电解质具有所述原尺寸与原材料特性。2.根据权利要求1所述的氧化物固态电解质的原相回收方法，其中所述步骤S3包括使用湿式或干式工艺来移除所述待处理部件中的有机物质。3.根据权利要求2所述的氧化物固态电解质的原相回收方法，其中所述步骤S3后且执行所述步骤S4前进一步包括清洗步骤，以移除残留于所述待处理部件中的有机物质。4.根据权利要求1所述的氧化物固态电解质的原相回收方法，其中所述步骤S4通过离心力配合筛析的方式来进行。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思枬，
申请(专利权)人：英属开曼群岛商辉能控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：