CN104143667A - 一种收集废旧锂离子电池电解液的方法及装置 - Google Patents

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王楠
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Abstract

本发明公开了一种收集废旧锂离子电池电解液的方法及装置，属于锂离子电池回收技术领域。该方法包括以下步骤：（1）将废旧锂离子电池倾斜放置12～72小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；（2）在步骤（1）的电池上切口，再将电池切口朝下倾斜置于相对压力为-0.05～-0.09MPa的真空环境中，保持压力2～20min，收集流出的电解液；（3）再从步骤（2）的电池中取出电芯，挤压电芯收集电解液，并与步骤（2）中电解液合并即可。本发明采用抽真空-挤压工序收集电解液，工艺简单、实用高效且易于控制，具备工业再现性，可实现批量化和连续化生产。

Description

一种收集废旧锂离子电池电解液的方法及装置
技术领域
本发明具体涉及一种收集废旧锂离子电池电解液的方法，以及实施该方法采用的装置，属于锂离子电池回收技术领域。
背景技术
锂离子电池因其成本低、安全性能好、寿命长、比能量高、无记忆效应、环境友好等显著优点，而被广泛的应用于电子、交通、储能、航天等领域。预计未来几年，在锂离子电池使用寿命结束后将会产生大量的废旧电池。
废旧锂电池的电解液中含有电解质六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂，而六氟磷酸锂易与水反应产生HF，HF气体有毒且腐蚀性很大；同时电解液中的有机溶剂容易挥发，闪点低，易燃烧。在电池拆解回收的过程中易引起燃烧、爆炸等安全性问题，且在回收中产生的烟气或废水对环境的污染性很大。锂电池绿色回收技术中，在对电解液进行回收或无害化处理前，需将电池内残余的电解液集中收集。目前，国内外对废旧锂离子电池中电解液进行回收收集的研究较少，原因在于电解液量少且回收困难，而当电解液与极片浸润时，更不易分离。目前废旧电池在拆解前，电解液一般不收集起来，而是将其与废旧电池直接进行焚烧，使残留电解液气化排出；或者是将废旧锂电池直接粉碎，使残留电解液混入固体料中，经后续处理会以废液的形式进行排放出去。上述方法均没有在电池拆解过程中对电解液进行集中收集，导致大气和水质受到严重的污染，增加后续废气/废水的处理压力。
中国专利（CN 201066710，废旧锂离子电池残留电解液离心收集装置）公开了一种用离心机批量回收处理废旧电池电解液的装置，此离心方式对电解液的收集具有一定的作用，但更适用于处理小电池。对于动力电池如果采用此方式进行收集电解液，对离心机设备要求很高，无法实现密闭生产，且离心能耗大，可操作性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种收集废旧锂离子电池电解液的方法。
同时，本发明还提供一种收集废旧锂离子电池电解液的装置。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种收集废旧锂离子电池电解液的方法，包括以下步骤：
（1）将废旧锂离子电池倾斜放置12～72小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；
（2）在步骤（1）的电池上切口，再将电池切口朝下倾斜置于相对压力为-0.05～-0.09MPa的真空环境中，保持压力2～20min，收集流出的电解液；
（3）再从步骤（2）的电池中取出电芯，挤压电芯收集电解液，并与步骤（2）中电解液合并即可。
所述步骤（1）中的废旧锂离子电池包括已经过放电处理的生产报废品和寿命结束回收的锂离子动力电池，容量≥40AH。
所述步骤（1）中电池倾斜放置的倾斜角度为0～70°。
所述步骤（2）中在电池上切口采用铣床、雕刻机及其他常规切割工具。
所述步骤（2）中电池倾斜的角度为0～70°。
所述步骤（3）中的电池先采用机械法拆去电池外壳，取出电芯，再去除极柱和盖板。
所述步骤（3）中挤压电芯的压力为1～8MPa，挤压速度为1～3mm/s。
所述步骤（3）中挤压电芯的深度为6～12mm。
一种收集废旧锂离子电池电解液的装置，包括真空箱及设于真空箱内用于倾斜放置锂离子电池的支承架，在支承架的下方设有用于盛接流出电解液的收集装置。
进一步的，所述支承架具有第一斜面和第二斜面，第一斜面与第二斜面之间的夹角为90°，第二斜面与水平面的夹角为0～70°，在第一斜面与第二斜面的交会处开设有供电解液流过的孔道。
进一步的，所述的收集装置为一顶部具有开口的容器。
进一步的，所述收集装置与设于真空箱外的电解液中转罐通过电解液导出管连通。
更进一步的，所述电解液导出管上设置有可控电磁阀，优选的，所述可控电磁阀位于真空箱的外侧，可以实现自动化控制，当收集装置内电解液达到一定液位时自动将电解液从收集装置导入电解液中转罐中。
优选的，所述支承架采用PP材质或钣金表面喷塑；电解液导出管采用PP/P软管；真空箱内腔采用耐腐蚀的316L不锈钢，承压能力≤-95kPa，真空箱工作正常时可以采用干燥的空气进行补气和泄压，以保持箱内空气干燥。
本发明的有益效果：
本发明采用真空-挤压工序实现了对废旧锂离子电池电解液的充分收集，再相对压力-0.05～-0.09MPa下保持负压2～20min，可将电池壳体内残存的流动电解液通过负压的形式快速导出并收集起来，挤压压力1～8MPa下可将电芯内部浸润的电解液挤压出来，挤压后的极片上没有浸润的电解液，防止对后续拆解台面和清洗溶剂的污染。
本发明采用抽真空-挤压工序收集废旧锂离子电池中富裕的电解液，工艺简单、实用高效且易于控制，具备工业再现性，可以实现批量化和连续化生产，方便废旧电池拆解的规模化运行，可以在电池拆解过程中，实现电解液的收集，不影响拆解工序的进行，对设备要求比较低。
本发明通过在真空箱内设置可倾斜放置锂离子电池的支承架及在支承架下方设置电解液收集装置，可以实现真空环境中电解液的收集，将电池壳体内残存的流动电解液通过负压的形式快速导出并收集起来，防止电解液污染拆解台面。
附图说明
图1为本发明实施例2中收集废旧锂离子电池电解液的装置结构示意图；
图2为本发明实施例2中支承架的结构示意图；
图3为本发明实施例2中收集废旧锂离子电池电解液的工艺流程示意图。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中收集废旧锂离子电池电解液的方法包括以下步骤：
（1）将经放电处理的生产报废品或寿命结束回收的废旧锂离子电池以30°角倾斜放置30小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；
（2）采用铣床在步骤（1）倾斜防止后的电池顶部切口，再将电池切口朝下以10°角倾斜置于相对压力为-0.06MPa的真空环境中，保持压力10min，收集流出的电解液；
（3）再从步骤（2）的电池中取出电芯，在6MPa压力、3mm/s挤压速度下挤压电芯，挤压深度为7mm，收集电解液并与步骤（2）中电解液合并即可。
实施例2
本实施例中收集废旧锂离子电池电解液的装置结构示意图如图1所示，包括真空箱1及设于真空箱内用于倾斜放置锂离子电池的支承架2，其结构示意图如图2所示，支承架2具有第一斜面21和第二斜面22，第一斜面21与第二斜面22之间的夹角为90°，第二斜面22与水平面的夹角为A=40°，在第一斜面21与第二斜面22的交会处开设有供电解液流过的孔道23。在支承架2的下方设有用于盛接流出电解液的收集装置3，收集装置3为一顶部具有开口的容器，收集装置3与设于真空箱1外的电解液中转罐5通过电解液导出管连通，所述电解液导出管上设置有可控电磁阀4，当收集装置3内电解液达到一定液位时便自动将电解液从收集装置3导入电解液中转罐5中。
设备正常工作时，先将废旧锂离子电池倾斜置于支承架2上，保持电池倾斜角度为40°，放置12～72小时后在电池上切口，再将电池切口朝下倾斜置于支承架2上，保持电池倾斜角度为40°，开启真空箱1保持箱内相对压力为-0.05～-0.09MPa，保持压力2～20min，期间电解液从电池中流入收集装置3中，待收集装置3内电解液达到一定液位时电磁阀4自动开启将电解液导入中转罐5中。
本实施例中收集废旧锂离子电池电解液的方法，包括以下步骤：
（1）采用实施例2中收集废旧锂离子电池电解液的装置，将废旧锂离子电池以倾斜角度40°置于支承架2上静置72小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；
（2）采用铣床装置对静置后的电池进行切口处理，后以倾斜角度40°置于支承架2上，切口朝向电解液收集装置3，抽真空至真空箱1内相对压力为-0.05MPa，保持压力20min，使电解液流入收集装置3中；
（3）先采用机械法拆去电池外壳，取出电池电芯，以5MPa的压力挤压电芯，挤压速度为1mm/s，挤压深度为8mm，收集电解液并与步骤（2）中电解液合并即可。工艺流程示意图如图3所示。
实施例3
本实施例中收集废旧锂离子电池电解液的方法，包括以下步骤：
（1）采用实施例2中收集废旧锂离子电池电解液的装置，将废旧锂离子电池以倾斜角度40°置于支承架2上静置30小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；
（2）采用铣床装置对静置后的电池进行切口处理，后以倾斜角度40°置于支承架2上，切口朝向电解液收集装置3，抽真空至真空箱1内相对压力为-0.06MPa，保持压力10min，使电解液流入收集装置3中；
（3）先采用机械法拆去电池外壳，取出电池电芯，以1MPa的压力挤压电芯，挤压速度为3mm/s，挤压深度为6mm，收集电解液并与步骤（2）中电解液合并即可。
实施例4
本实施例中收集废旧锂离子电池电解液的方法，包括以下步骤：
（1）采用实施例2中收集废旧锂离子电池电解液的装置，将废旧锂离子电池以倾斜角度40°置于支承架2上静置12小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；
（2）采用铣床装置对静置后的电池进行切口处理，后以倾斜角度40°置于支承架2上，切口朝向电解液收集装置3，抽真空至真空箱1内相对压力为-0.09MPa，保持压力2min，使电解液流入收集装置3中；
（3）先采用机械法拆去电池外壳，取出电池电芯，以8MPa的压力挤压电芯，挤压速度为2mm/s，挤压深度为12mm，收集电解液并与步骤（2）中电解液合并即可。
在本发明的其他实施例中，支承架可以具有不同的角度A，A选自0～70°。

Claims (10)

1.一种收集废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将废旧锂离子电池倾斜放置12～72小时，使电池内部的电解液集中在一起便于导出；
（2）在步骤（1）的电池上切口，再将电池切口朝下倾斜置于相对压力为-0.05～-0.09MPa的真空环境中，保持压力2～20min，收集流出的电解液；
（3）再从步骤（2）的电池中取出电芯，挤压电芯收集电解液，并与步骤（2）中电解液合并即可。
2.根据权利要求1所述的收集废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述步骤（1）中电池倾斜放置的倾斜角度为0～70°。
3.根据权利要求1所述的收集废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述步骤（2）中电池倾斜的角度为0～70°。
4.根据权利要求1所述的收集废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述步骤（3）中挤压电芯的压力为1～8MPa，挤压速度为1～3mm/s。
5.根据权利要求1所述的收集废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述步骤（3）中挤压电芯的深度为6～12mm。
6.一种收集废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：包括真空箱及设于真空箱内用于倾斜放置锂离子电池的支承架，在支承架的下方设有用于盛接流出电解液的收集装置。
7.根据权利要求6所述的收集废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：所述支承架具有第一斜面和第二斜面，第一斜面与第二斜面之间的夹角为90°，第二斜面与水平面之间的夹角为0～70°，在第一斜面与第二斜面的交会处开设有供电解液流过的孔道。
8.根据权利要求6所述的收集废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：所述的收集装置为一顶部具有开口的容器。
9.根据权利要求6所述的收集废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：所述收集装置与设于真空箱外的电解液中转罐通过电解液导出管连通。
10.根据权利要求9所述的收集废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：所述电解液导出管上设置有可控电磁阀。
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