一种退役动力锂电池电解液的回收方法技术

本发明专利技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种退役动力锂电池电解液的回收方法，包括以下步骤：将退役动力锂电池进行拆解，得到退役锂电池电解液并对其过滤除去不溶性杂质，在惰性氛围下将退役锂电池电解液中插入两根表面粘结有一层导电胶的石墨电极，构建闭合回路并对其进行大电流充放电，收集在充放电过程中形成的附着于石墨电极表面以及掉落在溶液中固体沉淀并与电解液溶液分离，最后将固体沉淀进行焙烧，得到锂氧化物；并将有机混合溶液进行分馏，得到各有机溶剂。本发明专利技术克服了现有技术中的锂电池电解液回收方法复杂，产品质量难以控制，且成本高昂的缺陷，具有方法步骤简单有效，成本低廉，且锂离子以及有机溶剂回收率高。

【技术实现步骤摘要】
一种退役动力锂电池电解液的回收方法
本专利技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种退役动力锂电池电解液的回收方法。
技术介绍
锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。目前锂电池中各个部件构成中隔膜约占21％，正极材料占19％，负极材料占9％，电解液占13％，其他材料约占38％(铜箔，铝箔，粘连剂，导电剂等)，因此从上述数据中可看出电解液占整体锂电池成本比例较高。而在电解液中各个有机溶剂以及锂盐所占比重最高，因此有机溶剂以及锂盐的回收经济效益最大。例如申请号为CN201510048633.4的一种废旧锂离子电池电解液回收方法，其公开了一种废旧锂离子电池电解液回收方法，包括以下步骤：1)将废旧锂离子电池解剖，取出电池电芯，把电池电芯放入离心机中分离，得到废电解液；2)将得到废电解液进行过滤、脱色、脱水；3)将脱水后废电解液进行成分分析，补充电解质和有机溶剂调整至锂离子电池所用的电解液成分配比，制成电解液产品。该专利技术可以实现对废旧锂电池电解液的回收利用，避免电解液对环境的污染，高效环保。回收后的产品可以作为电解液再次返回到锂电池行业，节省了资源、减少了污染，但是这种回收方式也存在着不足之处，例如其回收处理方法复杂，同时产品质量难以控制。又例如申请号为CN201810500304.2的一种从锂电池废电解液中回收氟和锂的方法，其包括以下步骤：(1)往锂电池废电解液中添加CaO或Ca(OH)2，Ca2+与电解液中的氟离子反应生成CaF2沉淀，静置分层，之后进行固液分离，获得CaF2和脱氟溶液；(2)将脱氟溶液通入含有锰纤维和钛纤维的吸附装置中进行吸附处理，锰纤维和钛纤维富集脱氟溶液中的锂离子；(3)取出锰纤维和钛纤维浸泡于酸溶液中，获得锂盐溶液。本专利技术首先采用CaO或Ca(OH)2与锂电池废电解液反应，Ca2+与电解液中的氟离子反应生成CaF2，之后采用多级锰纤维吸附柱和钛纤维吸附柱进行物理定向吸附锂离子，从而回收电解液中的氟和锂，既可以循环利用氟和锂，又能减少环境的污染。但是这种回收方式也存在不足之处，例如其步骤复杂需要经过多步反应，同时还需要使用特殊的吸附介质，不易操作。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中的锂电池电解液回收方法复杂，产品质量难以控制，且成本高昂的缺陷，提供了一种方法步骤简单，产品质量高，成本低廉的一种退役动力锂电池电解液的回收方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种退役动力锂电池电解液的回收方法，所述方法包括以下步骤：(1)将退役动力锂电池进行拆解，得到退役锂电池电解液并对其过滤除去不溶性杂质；(2)在惰性氛围下将退役锂电池电解液中插入两根表面粘结有一层导电胶的石墨电极，构建闭合回路并对其进行大电流充放电；(3)收集在充放电过程中形成的附着于石墨电极表面以及掉落在溶液中固体沉淀并与电解液溶液分离，得到固体沉淀以及有机混合溶液；(4)将固体沉淀进行焙烧，得到锂氧化物；将有机混合溶液进行分馏，得到各有机溶剂。本专利技术中的锂电池回收方法其主要目的在于回收电解液中的有机溶剂以及溶解在有机溶剂中的锂元素。一般而言，在充放电过程中，锂离子在两个电极之间来回嵌入和脱嵌：充电池时，锂离子从正极脱嵌，经由电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂电池在常规使用过程中，为了保护锂电池在充放电过程中常常并不允许过度充放电，过度放电导致负极碳片层结构泛起塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入；过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中的锂离子再也无法开释出来。而本专利技术在正是应用了这一种在常规手段看起来会破坏电池结构的方法，本专利技术在电解液中加入两根石墨电极，当对其进行大电流充放电后，电解液中的锂离子会嵌入到电极中，导致锂电池无法从电极脱出，当经过多次充放电之后，电解液中的锂离子会全部嵌入到电极之中，使得电解液中锂离子含量大幅下降。当对石墨电极表面附着有固体沉淀的导电胶进行焙烧最终能够得到锂氧化物，本方法能够将电解液中绝大部分的锂离子回收再利用，从而有效节约成本。而剩余的有机混合溶液可以通过常规的分馏方式得到纯净的有机溶剂。作为优选，所述导电胶中包括环氧树脂100份、导电石墨粉30～40份、固化剂3～15份以及促进剂0.5～5份。本专利技术中使用的导电胶的基础材料为环氧树脂，其具有较高的粘结性以及耐热性，使得能够经受得住大电流充放电过程中的温度变化，同时其导电成分采用导电石墨粉，其在焙烧过程中能够完全氧化，从而不会污染最终的锂氧化物。作为优选，所述步骤(2)中充放电过程中充电倍率8～10C，放电倍率为0.1～1C。本专利技术在充放电过程中充电功率远远高于放电倍率，从而使得电极中的嵌锂作用远远高于锂的脱附作用，从而使得电极中的锂富集程度随着充放电周期大幅提升。作为优选，所述步骤(3)中石墨电极表面固体沉淀分离方法如下：将石墨电极浸渍于有机溶剂中溶胀，然后反复升降温若干次，然后将石墨电极与导电胶分离，得到带有固体沉淀的导电胶。本专利技术首先通过将石墨电极用有机溶剂溶胀，使得用于导电胶与石墨电极基材表面之间会逐渐产生空隙，经过多次升降温之后由于两者之间具有不同的膨胀系数，因此经过多次冷热交替，表面的导电胶能够从石墨电极基材表面脱离而不会损伤石墨电极。作为优选，所述升降温区间为-30～50℃，一个升降温周期时间为5～10min，反复3～5次。作为优选，所述有机溶剂为丙酮、正己烷、四氢呋喃、二甲亚砜或者N,N-二甲基乙酰胺中的一种。作为优选，所述步骤(4)焙烧过程如下：(a)将固体沉淀置于密闭环境中，通入氮气30～90min，升高温度至100～150℃，再通入氮气和氧气的混合气1～5h，得到预烧料，氧气浓度为5～20％；(b)升高温度至600～800℃，继续氧化3～8h后冷却至室温，得到锂氧化物粉末。本专利技术中的固体沉淀中含有较多的金属锂成分，其性质较为活泼，在氧气中会引起自燃，使得焙烧过程易爆燃不安全，本专利技术中的焙烧采用两步法，第一步中通过通入氮气，将固体沉淀所处环境内的空气和水蒸气赶走，从而能够避免固体沉淀与水反应产生爆燃，从而提升了安全性，然后再通入低浓度的氧气，使得固体沉淀缓慢氧化，防止了爆燃的现象，同时如果直接燃烧氧化的话其氧化速率较快，有可能在还没有完全氧化完成时，固体沉淀外侧的氧化层便已经将内部未氧化部分屏蔽包裹，从而在颗粒的中心处氧化不完全，可能会残留一定的未氧化部分，从而在焙烧过程中氧化不完全。因此，本专利技术缓慢氧化至一定程度后再继续升高温度以及氧气浓度，能够使得固体沉淀全部氧化燃烧，反应更加完全。作为优选，所述步骤(a)中氧气的体积浓度为5～20％，步骤(b)中氧气的体积浓度为25～50％。因此，本专利技术具有以下有益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种退役动力锂电池电解液的回收方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n（1）将退役动力锂电池进行拆解，得到退役锂电池电解液并对其过滤除去不溶性杂质；/n（2）在惰性氛围下将退役锂电池电解液中插入两根表面粘结有一层导电胶的石墨电极，构建闭合回路并对其进行大电流充放电；/n（3）收集在充放电过程中形成的附着于石墨电极表面以及掉落在溶液中固体沉淀并与电解液溶液分离，得到固体沉淀以及有机混合溶液；/n（4）将固体沉淀进行焙烧，得到锂氧化物；/n将有机混合溶液进行分馏，得到各有机溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种退役动力锂电池电解液的回收方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将退役动力锂电池进行拆解，得到退役锂电池电解液并对其过滤除去不溶性杂质；
（2）在惰性氛围下将退役锂电池电解液中插入两根表面粘结有一层导电胶的石墨电极，构建闭合回路并对其进行大电流充放电；
（3）收集在充放电过程中形成的附着于石墨电极表面以及掉落在溶液中固体沉淀并与电解液溶液分离，得到固体沉淀以及有机混合溶液；
（4）将固体沉淀进行焙烧，得到锂氧化物；
将有机混合溶液进行分馏，得到各有机溶剂。


2.根据权利要求1所述的一种退役动力锂电池电解液的回收方法，其特征在于，所述导电胶中包括环氧树脂100份、导电石墨粉30~40份、固化剂3~15份以及促进剂0.5~5份。


3.根据权利要求1所述的一种退役动力锂电池电解液的回收方法，其特征在于，所述步骤（2）中充放电过程中充电倍率8~10C，放电倍率为0.1~1C。


4.根据权利要求1所述的一种退役动力锂电池电解液的回收方法，其特征在于，所述步骤（3）中石墨电极表面固体沉淀分离方法如下：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：高月春，毛信长，
申请(专利权)人：余姚市鑫和电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33