【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池回收，涉及一种利用低共熔溶剂回收废旧电池的方法。
技术介绍
1、根据最新数据统计，全球新能源汽车行业发展迅速，2023年全球新能源汽车销量达到1465.3万辆，同比增长35.4％，其中中国新能源汽车销量达到949.5万辆，占全球销量的64.8％。展望未来，预计2024年全球新能源汽车销量将达到1830.0万辆，其中中国新能源汽车销量将达到1180.0万辆，2030年全球新能源汽车销量将达到4700.0万辆。2024年6月以来，我国新能源汽车渗透率首次突破50％，将全面进入新能源时代。
2、新能源汽车的快速发展，动力电池配套量激增，面临着动力电池的大规模退役。根据中国新能源汽车动力电池回收利用产业协同发展联盟(cabrca)数据，2024年我国动力电池退役量将达20.2gwh，退役新能源汽车40.29万辆，同比增长48.53％和46.56％，2030年将达到148.7gwh(约90万吨)和298.91万辆。2025至2030年退役电池和退役新能源汽车的年均复合增速分别达37.64％和38.11％。
3、我国新能源汽车行业快速发展的同时也将面临着资源受限和环境安全两方面的风险。一方面，新能源汽车电池需要镍钴锂等资源，而镍钴锂是全球性稀缺资源，我国资源对外依存度更高，2023年我国镍钴锂对外依存度分别达到93％、98％和63％；另一方面，动力电池寿命通常为5～8年，电池中的电解液、正极材料(重金属)、外壳材料、隔膜等都会对环境造成不同程度的污染，部分属于危废。动力锂电池的大规模退役，将会带来严
4、锂电池含有正极粉、负极粉、电解液、粘结剂和外壳等组件，电解液主要组成包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二乙酯(dec)等有机溶剂，粘结剂主要组成为聚偏二氟乙烯pvdf有机物。目前针对退役动力电池正负极中的粘结剂及电池电解液等有机物的预处理方法，通常是采用高温焙烧法，先将电池整体破碎，然后将破碎物料放入回转窑中进行高温燃烧处理。如cn118180109a公开了一种将废旧动力电池预处理破碎、碎片进入裂解回转窑中高温处理，产生废气排至废气处理系统等的方法。该方法存在以下问题：(1)高温能耗高、设备耐腐蚀等专用要求高；(2)电解液和粘结剂为有机物，燃烧后可能会产生二噁英等组分，对人身健康和环境安全造成影响；(3)电解液和粘结剂没有进行有效回收，造成浪费。
5、或者是采用碱溶液多次洗涤的方法去除电解液，该方法同样存在以下问题：(1)使用碱溶液法试剂耗量大、产生废水量多处理难、对环境影响大；(2)仅能部分去除电解液中的部分盐，对酯类等有机溶剂和粘结剂作用不大。
6、低共熔溶剂由两种或多种物质按一定比例混合而成，其熔点显著低于每一个单纯组分的熔点，这种特性使得其制备成本较低，同时也因为其组成的灵活性，可以根据需要调整配方，从而具有广泛的用途。低共熔溶剂优势在于来源广泛、成本低廉、易于制备、生物可降解及环保。且低共熔溶剂还具有优良的溶解能力，能够溶解多种极性和非极性分子，这使得它在合成化学、萃取、溶剂萃取、催化反应和纳米粒子生产等领域有广泛应用。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中出现的不足，提供一种利用低共熔溶剂回收废旧电池的方法，可用于回收获得正负极材料、电解液等。
2、本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：
3、一种利用低共熔溶剂回收废旧电池的方法，包括以下步骤：
4、s1、将废旧电池破碎，破碎料与低共熔溶剂搅拌反应，然后固液分离，得到固体和分离液；
5、s2、将步骤s1获得的固体，用低共熔溶剂进行逆流洗涤，然后干燥，得到干燥后固体料；干燥后固体料继续进行包括二次粉碎、筛分、风选、重选的精细化分离，分离得到电池固体成分，电池固体成分包括：正极材料、负极材料、负极集流体颗粒、正极集流体颗粒、隔膜；
6、s3、将步骤s1获得的分离液进行负压蒸馏，分离得到低共熔溶剂和电解液。
7、废旧电池破碎前，先将废旧电池进行完全放电，避免在处理过程中存在的潜在风险。
8、优选地，所述废旧电池为废旧锂电池；进一步地，所述废旧锂电池为废旧三元锂电池、废旧磷酸铁锂电池、废旧钴酸锂电池、废旧锰酸锂电池、废旧钛酸锂电池中的一种或多种的化合物。一般而言，三元锂电池的正极材料为镍钴锰(ni-mn-co)的三元化合物，磷酸铁锂电池的正极材料为磷酸铁锂(lifepo4)，钴酸锂电池的正极材料为钴酸锂(licoo2)，锰酸锂电池的正极材料为锰酸锂(limn2o4)，钛酸锂电池的正极材料为钛酸锂(li4ti5o12)；各锂电池通常采用碳材料如石墨作为负极材料。
9、优选地，所述低共熔溶剂的氢键受体为氯化胆碱，氢键供体为醇类、酯类、羧酸类、胺类中的一种或多种。
10、即低共熔溶剂为氯化胆碱-醇类低共熔溶剂、氯化胆碱-羧酸类低共熔溶剂、氯化胆碱-酯类低共熔溶剂、氯化胆碱-胺类低共熔溶剂中的一种或多种。
11、醇类可列举为甘油、乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一种或多种；酯类可列举为草酸单甲酯、草酸二甲酯、草酸二乙酯中的一种或多种；羧酸类可列举为乙酸、丙酸、乙二酸中的一种或多种；胺类可列举为尿素、乙酰胺、乙醇胺中的一种或多种。
12、进一步优选，所述低共熔溶剂为氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-甘油、氯化胆碱-乙酸、氯化胆碱-乙二醇中的一种或多种。
13、进一步优选，所述低共熔溶剂为氯化胆碱-尿素。当低共熔溶剂为氯化胆碱-尿素时，能够溶解更多的电解液，提高电解液浸取率。
14、优选地，所述低共熔溶剂中，氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:4～4:1。
15、优选地，破碎料的质量与低共熔溶剂的体积的比例为1g:5～100ml。
16、优选地，步骤s1的反应温度为20～120℃，进一步优选为50～80℃；步骤s1的反应时间为0.5～6h，进一步优选为2～4h。反应在搅拌条件下进行，搅拌速度可列举为100～1000rpm。
17、优选地，步骤s1的反应在超声波辅助下进行，超声波的频率为25～100khz，进一步优选为30～50khz。
18、步骤s1的固液分离手段包括离心、过滤、沉降等。
19、废旧电池破碎获得的破碎料中通常包括正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体、粘结剂、隔膜、电解液、电池外壳等。粘结剂通常为聚偏二氟乙烯(pvdf)等高分子聚合物，电解液通常包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯等有机溶剂和锂盐。将破碎料与一定组分的低共熔溶剂进行一定温度和时间的反应，使得电解液和粘结剂溶解在低共熔溶剂中，而破碎料中的固体成分如正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体、隔膜、电池外壳等不溶于低共熔溶剂中，通过固液分离得到固体成分和包含电解液、粘结剂的分离液。
20、优选地，步骤s2中，逆流洗涤的次数为1～本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用低共熔溶剂回收废旧电池的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废旧电池破碎前，先将废旧电池进行放电；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂的氢键受体为氯化胆碱，氢键供体为醇类、酯类、羧酸类、胺类中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂中，氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:4～4:1。
5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂为氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-甘油、氯化胆碱-乙酸、氯化胆碱-乙二醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，破碎料的质量与低共熔溶剂的体积的比例为1g:5～100ml；
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1的反应温度为20～120℃，反应时间为0.5～6h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，逆流洗涤的次数为1～5次；
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中的干燥温度为60～2
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3的负压蒸馏的温度为80～200℃，负压蒸馏的压力为-0.6MPa～0MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种利用低共熔溶剂回收废旧电池的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废旧电池破碎前，先将废旧电池进行放电；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂的氢键受体为氯化胆碱，氢键供体为醇类、酯类、羧酸类、胺类中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂中，氢键受体与氢键供体的摩尔比为1:4～4:1。
5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂为氯化胆碱-尿素、氯化胆碱-甘油、氯化胆碱-乙酸、氯化胆碱-乙二醇中的一种或多种。
【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙蒙，高洁，夏永高，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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