一种废旧锂离子电池电解液的回收方法及回收系统.pdf下载

(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号CN 115036602 A
(43)申请公布日2022.09.09
(21)申请号202210594861.1
(22)申请日2022.05.27
(71)申请人吴雄伟
地址410125湖南省长沙市芙蓉区农大路1号湖南农业大学十五教417
(72)发明人吴雄伟
(74)专利代理机构 北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙)11535专利代理师谢怡婷
(51)Int.Cl.
HO1M 10/54(2006.01)
(54)发明名称
一种废旧锂离子电池电解液的回收方法及回收系统
(57)摘要
本发明公开了一种废旧锂离子电池电解液回收方法及回收系统，所述方法包括：在惰性氛围下，在电芯上开设开孔，抽出电解液，使电芯内部为负压，再注入洗脱溶剂，一段时间后，抽取洗脱液，回收电解液。本发明提供的废旧锂离子电池电解液的回收方法和回收系统，无需拆解电池，无电解液溶剂挥发，安全环保，且电解液洗脱率最高可以达到97%。电池拆解破碎前，进行电解液洗脱回收，有利于提高后段电池带电拆解破碎的安全性，减少溶剂挥发和HF、PF₃等污染物的产生，降低污染处理成本。
权利要求书1页  说明书4页  附图1页
电芯
打孔系统
洗脱罐
真空系统
注液系统
CN 115036602 A
CN 115036602 A
权  利  要  求  书
1.一种废旧锂离子电池电解液的回收方法，其特征在于，所述方法包括：
在惰性氛围下，在电芯上开设开孔，抽出电解液，使电芯内部为负压，再注入洗脱溶剂，一段时间后，抽取洗脱液，回收电解液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，惰性氛围下，水含量控制1000ppm以内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，所述开孔为注液孔，或者在电芯注液孔上开设开孔，或者从电芯的两侧开设开孔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负压为-500～0kPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗脱溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸异丙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一段时间为1～60min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗脱液包括洗脱溶剂和电解液。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，用于所述废旧锂离子电池电解液的回收方法的回收系统，所述回收系统包括打孔系统、真空系统和注液系统；
所述打孔系统用于在电芯上开设开孔；所述真空系统用于抽取电解液和/或洗脱溶剂；所述注液系统用于注入洗脱溶剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回收系统还包括洗脱罐，用于回收洗脱液。
说  明  书
一种废旧锂离子电池电解液的回收方法及回收系统
技术领域
[0001]  本发明涉及废旧锂电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池电解液的回收方法及回收系统。
背景技术
[0002]  锂离子电池被广泛应用于数码、无人机、二轮车、电动汽车等领域。退役电池回收兼具环保和经济性，有着保障我国资源安全的重要意义。
[0003]  锂离子电池的主要构成包括正极、负极、集流体、隔膜、电解液、外壳，锂离子电池组分中许多都是值得回收的有价成分，目前对外壳、正极材料、负极材料、集流体的回收在国内外都有了一定的研究，该类材料的回收方法相对简单环保安全，回收的过程也多种多样，但对于电解液部分，由于其组分复杂，回收的方法比较有限。锂离子电池的电解液具有一定的挥发性，并且在电池的回收拆解过程中，暴露在空气中的电解质盐六氟磷酸锂分解产生的HF,PF;等气体对人体和环境具有危害性。而目前针对废旧电池中的电解液大多数都是采用直接进行火法处理的方式，没有进行有效的回收再利用。
[0004]  现有技术中对废旧锂电池电解液的回收方法大致有以下几种，如专利CN104600392A公开了一种废旧锂离子电池电解液回收方法，其将电池拆解后的电芯进行离心，固液分离，然后再利用有机溶剂洗涤，采用有机溶剂萃取的方式将锂盐从正负极活性材料中溶解出来。专利CN110203949A公开了采用减压蒸馏的方法，将废旧电解液进行减压蒸馏，逐一分离各个组分，从而达到回收电解液的方法。但无论是离心洗涤还是减压蒸馏，都会涉及到回收率低和能量输入的问题。此外，专利CN109037828A公开了采用超临界二氧化碳配合夹带剂对电芯进行“洗涤”,利用超临界二氧化碳的溶解和分离特性，通过调整温度和压力，将电解液和锂盐分步回收，此种回收方式，简单且高效，同时会避免由于高温引起电解液溶剂的挥发和电解质的分解，然而该种方式引入了新的杂质夹带剂，使得后续去除难度增大，影响产品质量。
发明内容
[0005]  为了改善上述技术问题，本发提供一种废旧锂离子电池电解液的回收方法和回收系统，本发明方法能够通过简单的工艺回收电解液，且各步骤操作简捷，合理易行，成本低廉，环境友好，能够工业化。
[0006]  本发明的技术方案如下：
[0007]  一种废旧锂离子电池电解液的回收方法，所述方法包括：
[0008]  在惰性氛围下，在电芯上开设开孔，抽出电解液，使电芯内部为负压，再注入洗脱溶剂，一段时间后，抽取洗脱液，回收电解液。
[0009]  根据本发明，所述惰性氛围例如为氮气、氖气、二氧化碳或氩气等。
[0010]  根据本发明，惰性氛围下，水含量控制1000ppm以内。
[0011]  根据本发明，所述方法中，所述开孔可以为注液孔，或者可以在电芯注液孔上开设开孔，或者从电芯的两侧开设开孔，从开孔处抽出电解液或注入洗脱溶剂。例如从电芯顶盖注液孔上开设开孔。示例性地，可以将锂离子电池倒置固定在电解液回收装置上，再在电芯注液孔上开设开孔。再例如，从电芯的两侧开设两个开孔。
[0012]  优选地，开孔的直径不超过注液孔的直径。
[0013]  根据本发明，所述负压为-500～0kPa,优选为-200～-50kPa。
[0014]  根据本发明，所述洗脱溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸异丙酯中的至少一种。
[0015]  根据本发明，所述一段时间为1-60min,优选2-10min。优选地，可以为静置一段时间。
[0016]  根据本发明，所述洗脱液包括洗脱溶剂和电解液。
[0017]  根据本发明，以注入洗脱溶剂和抽出洗脱液为一个循环，可以重复多个循环；对重复的次数不作特别限定，以使电解液洗脱完全即可；示例性地，循环的次数为1-20次。[0018]  根据本发明，将得到的洗脱液回收进洗脱罐中。
[0019]  本发明中，对电解液的种类不作特别限定，所述电解液为本领域常规电解液。
[0020]  根据本发明，一种用于所述废旧锂离子电池电解液的回收方法的回收系统，所述回收系统包括打孔系统、真空系统和注液系统；
[0021]  所述打孔系统用于在电芯上开设开孔；
[0022]  所述真空系统用于抽取电解液和/或洗脱溶剂；
[0023]  所述注液系统用于注入洗脱溶剂。
[0024]  根据本发明，所述回收系统还包括洗脱罐，用于回收洗脱液。
[0025]  作为本发明示例性地实施方案，所述废旧锂离子电池电解液的回收方法具体包括以下步骤：
[0026]   (1)在惰性气体下，水含量为1000ppm以内，将锂电池倒置固定在电解液回收装置上，通过打孔系统，在电芯顶盖注液孔处开设开孔，所述开孔的直径不超过注液孔的直径；
[0027]   (2)通过真空系统，抽出电解液，使电芯内部为负压，再通过注液系统，注满洗脱溶剂；
[0028]   (3)静置一段时间后，通过真空系统将洗脱液抽取出来，洗脱液进入洗脱罐中；
[0029]   (4)再进行抽负压，注入洗脱剂，并抽出洗脱液，反复几次，电解液洗脱出来，回收电解液。
[0030]  本发明的有益效果：
[0031]  本发明提供的废旧锂离子电池电解液的回收方法和回收系统，无需拆解电池，无电解液溶剂挥发，安全环保，且电解液洗脱率最高可以达到97%。电池拆解破碎前，进行电解液洗脱回收，有利于提高后段电池带电拆解破碎的安全性，减少溶剂挥发和HF、PF。等污染物的产生，降低污染处理成本。
附图说明
[0032]  图1是本发明的废旧锂离子电池电解液的回收系统示意图。

具体实施方式
[0033]  下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，
下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。
凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
[0034]  除非另有说明，以下实施例中