CN104009269A - 废旧锂离子电池的回收处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池的回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池的回收处理方法。具体为将锂离子电池外壳打开，通过离心法将电解液分离并回收。该方法不仅工艺简单、投入资金比较小，并且清理比较干净，高效环保；回收后的产品可以进行二次利用，节省了能源。

Description

废旧锂离子电池的回收处理方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池的回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池的回收处理方法。
背景技术
理离子电池自上世纪90年代商业化以来，以其电压高、容量大、质量轻等优点逐渐取代传统二次电池成为市场的主流，在于机、数码相机、数码摄像机、笔记本电脑等电子产品中得到广泛地应用。随着科技的发展和时代的进步，以及电动汽车行业的迅猛发展，人们对理离子电池的需求量急剧增加，是的锂离子电池的消费量越来越大。但是锂离子电池属于易耗品，每年都会产生很多废旧理离子电池。锂离子电解液为有机液体，在空气中会吸水变质，同时其含有有毒成分，泄露在空气中会对环境造成污染；电池在使用过程中会出现容量衰减、劣化等现象，为了提取问题电池中的电解液进行分析研究，需要将电池中的电解液分离出来，现有技术是对电池极片中的电解液进行简单的抽取，由于电解液与正负极片呈现浸润状态，不易分离，简单抽取其缺点是收集困难、收集量少，而且收集的电解液稀薄化，不均一，使得分析研究不准确；同时，废旧电池的处理通常是将电池进行焚烧，残留电解液会气化排出，这一方面造成电解液的浪费，同时对环境造成一定的污染。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前的废旧锂离子电池处理不当不仅造成环境污染而且造成资源浪费的问题，提供了一种废旧锂离子电池的回收处理方法。通过该方法，可以将目前市场上所有的类似锂离子电池进行回收利用，不仅避免了对环境的污染，而且优化了资源配置，促使资源的二次利用，节省了能源。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种废旧锂离子电池的回收处理方法，将外壳打开后的锂离子电池在惰性气体保护下，通过超高速离心法将电解液从锂离子电池中分离并回收。
废旧锂离子电池内还保留有电解液，电解液容易对环境造成污染，如果能够合理利用电解液，不仅能够避免造成的环境污染，而且还能资源二次利用从而节省能源。本发明通过高速离心法将电解液与电池进行了固液分离，并对电解液进行了收集提取。
作为优选，具体包括以下步骤：
1）将收集到的废旧锂离子电池进行分类筛选，舍弃破损的不符合要求的残次品；将残次品集中在一起，氮气保护下采用机械方式将电池沿中部切割成两部分，收集电解液，然后将电池用溶剂进行清洗，将清洗液和收集到的电解液混合并过滤，去除杂质，采用萃取、精馏进行分离；
2）将筛选后的电池清理并采用乙醇清洗干净，并在低温下烘干；
3）烘干后的电池在惰性气体保护下将外壳打开，使电池内的电解液流出，并进行收集；
4）将残留有电解液的电池装入密封的容器，在惰性气体保护下，采用高速离心法将残留电解液进行分离并回收；
5）采用有机溶剂对步骤4）得到的电池进行清洗，然后再次在惰性气体保护下，采用高速离心法进行分离，并回收液体；
6）将步骤3）、4）和5）收集到的液体混合，得到废旧锂离子电池回收电解液。
由于电解液与水能够发生反应变质，所以要严格控制含水量，避免电解液变质，同时低温烘干也是为了避免电解液的变质。惰性气体的保护为了避免电解液与氧气的接触导致变质。残次品由于破损不能进行清洗，而且残次品内参杂了更多的杂质，会降低电解液的品质，因此分开处理便于得到更合适的回收产品。
作为优选，超高速离心法所用离心机的机转速为20000 r/min以上。转速过低，不能够产生足够大离心力以促使电解液从电池中分离。
作为优选，所述步骤2）低温下烘干的温度为40-48℃。
作为优选，所述步骤3）外壳打开时打开的部位为电池的两端端盖。打开端盖可以便于电解液从电池的一端流出，避免电池侵入过多的电池表面，造成污染面扩大。增加清理难度。
作为优选，还包括以下步骤：
1）将回收后的电解液过滤，将滤渣与电池的正极和负极一起，并在大于5倍以上三者重量总和的酸溶液中进行浸泡2-5h，浸泡后过滤，将两次滤液混合；
2）在步骤1）混合后的两次滤液内添加NaOH，并调节pH≥9，过滤后得沉淀Mn(OH)2、Co(OH)2和Fe(OH)3，然后在滤液中添加丁二酮肟得到丁二酮肟镍沉淀，过滤后在滤液中添加碳酸钠得到碳酸锂沉淀；将最后的滤液通过萃取、精馏进行分离。
作为优选，步骤1）所述的酸为浓硝酸、浓硫酸或浓盐酸。
本发明与现有技术相比，有益效果是：1工艺简单且高效，2清理比较干净，3比较环保，避免了污染，4回收后的产品可以进行二次利用，5节省了成本，6投入资金比较小。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
废旧锂离子电池电解液的回收，收集废旧锂离子电池，具体操作为：
1）将收集到的废旧锂离子电池进行分类筛选，舍弃破损的不符合要求的残次品；
2）将筛选后的电池清理并采用乙醇清洗干净，并在40℃低温下烘干；；
3）烘干后的电池在惰性气体保护下将外壳打开，打开的部位为电池的两端端盖，使电池内的电解液流出，并进行收集；
4）将残留有电解液的电池装入密封的容器，在惰性气体保护下，采用高速离心法将残留电解液进行分离并回收；离心机的机转速为20000 r/min;
5）采用有机溶剂对步骤4）得到的电池进行清洗，然后再次在惰性气体保护下，采用高速离心法进行分离，并回收液体；
6）将步骤3）、4）和5）收集到的液体混合，得到废旧锂离子电池回收电解液。
7）将回收后的电解液过滤，将滤渣与电池的正极和负极一起，并在7倍以上三者重量总和的酸溶液（浓硝酸）中进行浸泡5h，浸泡后过滤，将两次滤液混合；
8）在步骤7）混合后的两次滤液内添加NaOH，并调节pH≥9，为10.5，过滤后得沉淀Mn(OH)2、Co(OH)2和Fe(OH)3，然后在滤液中添加丁二酮肟得到丁二酮肟镍沉淀，过滤后在滤液中添加碳酸钠得到碳酸锂沉淀；将最后的滤液通过萃取、精馏进行分离。
将步骤1）的残次品集中在一起，氮气保护下采用机械方式将电池沿中部切割成两部分，收集电解液，然后将电池用溶剂进行清洗，将清洗液和收集到的电解液混合并过滤，去除杂质，采用萃取、精馏进行分离。
实施例2：
废旧锂离子电池电解液的回收，收集废旧锂离子电池，具体操作为：
1）将收集到的废旧锂离子电池进行分类筛选，舍弃破损的不符合要求的残次品；
2）将筛选后的电池清理并采用乙醇清洗干净，并在48℃低温下烘干；；
3）烘干后的电池在惰性气体保护下将外壳打开，打开的部位为电池的两端端盖，使电池内的电解液流出，并进行收集；
4）将残留有电解液的电池装入密封的容器，在惰性气体保护下，采用高速离心法将残留电解液进行分离并回收；离心机的机转速为21000 r/min;
5）采用有机溶剂对步骤4）得到的电池进行清洗，然后再次在惰性气体保护下，采用高速离心法进行分离，并回收液体；
6）将步骤3）、4）和5）收集到的液体混合，得到废旧锂离子电池回收电解液。
7）将回收后的电解液过滤，将滤渣与电池的正极和负极一起，并在6倍以上三者重量的酸溶液（浓硫酸）中进行浸泡3h，浸泡后过滤，将两次滤液混合；
8）在步骤7）混合后的两次滤液内添加NaOH，并调节pH≥9，为9.5，过滤后得沉淀Mn(OH)2、Co(OH)2和Fe(OH)3，然后在滤液中添加丁二酮肟得到丁二酮肟镍沉淀，过滤后在滤液中添加碳酸钠得到碳酸锂沉淀；将最后的滤液通过萃取、精馏进行分离。
将步骤1）的残次品集中在一起，氮气保护下采用机械方式将电池沿中部切割成两部分，收集电解液，然后将电池用溶剂进行清洗，将清洗液和收集到的电解液混合并过滤，去除杂质，采用萃取、精馏进行分离。
实施例3：
废旧锂离子电池电解液的回收，收集废旧锂离子电池，具体操作为：
1）将收集到的废旧锂离子电池进行分类筛选，舍弃破损的不符合要求的残次品；
2）将筛选后的电池清理并采用乙醇清洗干净，并在45℃低温下烘干；
3）烘干后的电池在惰性气体保护下将外壳打开，打开的部位为电池的两端端盖，使电池内的电解液流出，并进行收集；
4）将残留有电解液的电池装入密封的容器，在惰性气体保护下，采用高速离心法将残留电解液进行分离并回收；离心机的机转速为25000 r/min;
5）采用有机溶剂对步骤4）得到的电池进行清洗，然后再次在惰性气体保护下，采用高速离心法进行分离，并回收液体；
6）将步骤3）、4）和5）收集到的液体混合，得到废旧锂离子电池回收电解液。
7）将回收后的电解液过滤，将滤渣与电池的正极和负极一起，并在5倍三者重量的酸溶液（浓盐酸）中进行浸泡2h，浸泡后过滤，将两次滤液混合；
8）在步骤7）混合后的两次滤液内添加NaOH，并调节pH≥9，pH为10，过滤后得沉淀Mn(OH)2、Co(OH)2和Fe(OH)3，然后在滤液中添加丁二酮肟得到丁二酮肟镍沉淀，过滤后在滤液中添加碳酸钠得到碳酸锂沉淀；将最后的滤液通过萃取、精馏进行分离。
将步骤1）的残次品集中在一起，氮气保护下采用机械方式将电池沿中部切割成两部分，收集电解液，然后将电池用溶剂进行清洗，将清洗液和收集到的电解液混合并过滤，去除杂质，采用萃取、精馏进行分离。
对通过本方法分离得到的产品均符合再次利用的基本要求。

Claims (6)

1.一种废旧锂离子电池的回收处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）将收集到的废旧锂离子电池进行分类筛选，舍弃破损的不符合要求的残次品，将残次品集中在一起，氮气保护下采用机械方式将电池沿中部切割成两部分，收集电解液，然后将电池用溶剂进行清洗，将清洗液和收集到的电解液混合并过滤，去除杂质，采用萃取、精馏进行分离；
2）将筛选后的电池清理并采用乙醇清洗干净，并在低温下烘干；
3）烘干后的电池在惰性气体保护下将外壳打开，使电池内的电解液流出，并进行收集；
4）将残留有电解液的电池装入密封的容器，在惰性气体保护下，采用高速离心法将残留电解液进行分离并回收；
5）采用有机溶剂对步骤4）得到的电池进行清洗，然后再次在惰性气体保护下，采用高速离心法进行分离，并回收液体；
6）将步骤3）、4）和5）收集到的液体混合，得到废旧锂离子电池回收电解液。
2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池的回收处理方法，其特征在于，超高速离心法所用离心机的机转速为20000 r/min以上。
3.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤2）低温下烘干的温度为40-48℃。
4.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤3）外壳打开时打开的部位为电池的两端端盖。
5.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池的回收处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：
1）将回收后的电解液过滤，将滤渣与电池的正极和负极一起，并在大于5倍以上三者重量总和的酸溶液中进行浸泡2-5h，浸泡后过滤，将两次滤液混合；
2）在步骤1）混合后的两次滤液内添加NaOH，并调节pH≥9，过滤后得沉淀Mn(OH)2、Co(OH)2和Fe(OH)3，然后在滤液中添加丁二酮肟得到丁二酮肟镍沉淀，过滤后在滤液中添加碳酸钠得到碳酸锂沉淀；将最后的滤液通过萃取、精馏进行分离。
6.根据权利要求5所述的废旧锂离子电池的回收处理方法，其特征在于，步骤1）所述的酸为浓硝酸、浓硫酸或浓盐酸。
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