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一种含锂盐电解液中锂盐回收方法

文献发布时间:2023-06-19 19:27:02


一种含锂盐电解液中锂盐回收方法

技术领域

本发明属于电池领域,涉及一种含锂盐电解液中锂盐回收方法。

背景技术

锂离子电池作为目前最常用的储能材料之一,其广泛应用于电子设备、电动汽车中,但由于其使用寿命较低(约为5-10年),导致在未来市场中会产生数百万吨的废旧锂离子电池,而锂离子电池中含有大量的稀缺的贵重过渡金属,具有十分巨大的商业价值,因此出于环境与经济的考量,应该对废旧锂离子电池进行回收。

废旧锂离子电池中电解液的占总质量高达10%以上,且工厂在生产锂离子电池是会产生废旧的电解液,在工业中常采用燃烧的方法处理废旧电解液,但是燃烧产生有害气体会造成严重的环境问题。电解液主要含有六氟磷酸锂与有机溶剂,这种含有贵重过渡金属的溶液具有很高的商业价值,传统方法对电解液的处理会造成其中锂资源的浪费,如果可以对其中的锂盐进行回收,这将提高回收锂离子电池的可持续性以及大大提升废旧锂离子电池回收的经济价值。然而在实际应用中电解液往往很难处理,电解液在空气中易挥发且与空气中的水反应形成对人体有害的物质,且电解液本身容易被电极吸附难以实现有效的分离,为电解液的提取再利用增加了困难。

因此,如果能够开发回收再利用电解液中的锂盐的方法是极其重要的。然而,传统的回收方法难以有效回收电解液,其在处理过程会产生一定的污染物排放。因此,开发回收再利用电解液中的锂盐的方法对于电池回收厂是极其重要的。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明的目的在于从废旧含锂电解液中回收锂盐,该回收工艺不仅大大降低了含锂电解液回收过程中对环境的污染、降低了回收成本,而且对废旧含锂电解液实现了高效回收的目的,尤其适合大规模化进行回收处理。

为达到上述目的,本发明提供了一种含锂盐电解液中锂盐回收方法,步骤如下:

S1.将含锂盐电解液的碳酸二甲酯溶液加入去离子水进行萃取、静置,待溶液分层完全后取出水相待用;

S2.对所述水相中的锂盐进行测定分析,

若所述锂盐为稳定锂盐可以将水相分离后进行纯化,并继续使用到锂离子电池中,所述稳定锂盐包括LiSO

进一步的,将水相通过静置沉淀后进行沉淀相分离,然后在使用50mL去离子水洗涤并烘干,重复三次,对所述稳定锂盐进行纯化。

若所述锂盐为对水敏感的锂盐可以将水相分离后加入氢氧化锂在160℃下加热24h后取出,静置冷却后分离出沉淀,并使用去离子水清洗三次后进行烘干,所得沉淀物为氟化锂,所述对水敏感的锂盐包括LiPF

进一步的,含锂盐电解液为废旧电池回收时或工厂制造电池时产生的废旧电解液中所得。

进一步的,若含锂盐电解液为废旧电池回收得到,回收步骤包括:将废旧电池完全放电后进行拆解,得到正极、负极、隔膜和外壳;使用碳酸二甲酯溶剂对所述正极、负极和隔膜进行洗涤,将洗涤后的碳酸二甲酯溶剂收集,得到所述含锂盐电解液的碳酸二甲酯溶液。

进一步的,若含锂盐电解液为工厂制造电池时产生的废旧电解液,加入碳酸二甲酯溶剂对所述废旧电解液进行萃取和分离,收集碳酸二甲酯溶剂部分,得到所述含锂盐电解液的碳酸二甲酯溶液。

进一步的,经碳酸二甲酯溶剂对所述废旧电解液进行萃取和分离后,所述废旧电解液中的碳酸亚乙酯EC的体积比降低至8.3%以下。

进一步的,加入所述去离子水进行萃取的温度为25℃。

进一步的,S1中使用所述去离子水萃取含锂盐电解液的碳酸二甲酯溶液的体积比为1:1。

进一步的,S2中使用所述氢氧化锂与水相中的对水敏感的锂盐摩尔比约为2.4:1。

进一步的,S2中使用去离子水清洗三次后的烘干温度为80℃,时间为12小时。

进一步的,含锂盐电解液成分包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种。

本发明开发了一种含锂盐电解液中锂盐回收方法,该方法可以简单实现废旧锂离子电池电解液中的锂盐的回收,方法简单易实施,可以实现产业化规模应用。

本发明方法回收后的锂盐纯度高,回收利用率高,整个方法中采用的溶剂污染小,符合当下对环境保护的要求。

本发明方法可以对不同成分的电解液进行恢复,应用范围广,成本低,可以有效的进行资源再利用,解决目前废旧电池电解液污染环境,回收困难的问题。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚,下面将参照附图详细描述本发明的具体实施例。但需声明的是,下面描述的附图仅仅是本发明的示例性实施例的附图,对于本领域的技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为实施例1中洗涤后FTIR图谱;

图2为实施例1中160℃下加入30.9%的LiOH·H

图3为实施例1中氟化锂光学示意图。

具体实施方式

现在将参考附图来更加全面地描述本发明的示例性实施例,虽然各示例性实施例能够以多种具体的方式实施,但不应理解为本发明仅限于在此阐述的实施例。相反,提供这些示例性实施例是为了使本发明的内容更加完整,更加便于将发明构思全面地传达给本领域的技术人员。在符合本发明的技术构思的前提下,在某个特定的实施例中描述的结构、性能、效果或者其他特征可以以任何合适的方式结合到一个或更多其他的实施例中。

在对于具体实施例的介绍过程中,对结构、性能、效果或者其他特征的细节描述是为了使本领域的技术人员对实施例能够充分理解。但是,并不排除本领域技术人员可以在特定情况下,以不含有上述结构、性能、效果或者其他特征的技术方案来实施本发明。

实施例1

本次发明所用到的生化试剂均购自阿拉丁试剂平台,纯度分析纯(≥99.9%)。

将一个废旧软包锂离子电池完全放电后,直接去除电池外壳,打开卷状结构。在打开和展开卷状结构时,低沸点溶剂(碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC)蒸发,但是高沸点溶剂碳酸乙烯酯EC和锂盐保留在电极上。因为一般锂盐例如LiPF

拆卸后,可将正极、负极和隔膜浸泡在100mL碳酸二甲酯溶剂(分析纯)中来收集电解质的有机溶剂和锂盐成分,也可直接使用100mL碳酸二甲酯溶剂洗涤正极、负极和隔膜,或两种方法同时使用,如图1所示。通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)分析显示,实现了94%的去除率,留下了干净的电极表面以及回收锂盐的DMC电解质溶液。将回收锂盐的DMC电解质溶液加入100mL去离子水在25℃进行萃取、静置,待溶液分层完全后取出水相待用。使用的去离子水萃取洗涤后的碳酸二甲酯溶剂的体积比为1:1。

对所述水相中的锂盐进行测定分析,可采用常规测定方法,例如离子发射光谱、离子色谱法等。

若水相中的锂盐是稳定的锂盐,如LiSO

若水相中的锂盐是不稳定的锂盐如六氟磷酸锂,其与水反应,可以在160℃的温度下加热24h,加入氢氧化锂和其进行反应从而实现氟的固定。使用1M的20mL LiPF

获得的沉淀可以使用50mL去离子水进行洗涤三次,然后在80℃下进行烘干12h,可以得到白色氟化锂沉淀如图3所示。

实施例2

在生产过程中,一些电解液无法完全被利用或在电池生产中产生不符合标准的锂离子电池,容易造成资源浪费或环境污染,将不符合标准的锂离子电池可以按照实施例1进行处理,对于生产剩余的电解液含有碳酸亚乙酯EC的电解液,可以使用碳酸二甲酯溶剂将电解液中的碳酸亚乙酯EC的体积比降低至8.3%以下,然后使用与上述溶液同等体积的去离子水进行萃取,通过电感耦合等离子体发射光谱显示锂的萃取效率超过95%,磷的萃取效率超过92%。对于不含有EC的电解质溶液可以直接用同体积的去离子水进行萃取,最终获的得含锂盐的水溶液,后续处理同实施例1相同。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中,披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术分类

06120115915487