CN108270046A - 一种提取废旧锂离子电池电解液的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提取废旧锂离子电池电解液的装置及方法，涉及锂离子电池回收技术领域，包括一个密闭的高压罐体以及分别与罐体相连的蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统，所述气体排出管路系统上设有冷凝器，所述抽真空系统上设有气流真空泵。本发明实现废旧锂离子电池中电解液的物理提取，提取方法安全高效；采用低于250℃的物理过程来提取电解液然后进行集中处理，避免了二恶英等化学危害物质的产生，防止二恶英等化学危害物质的大量产生对环境造成严重的污染。

Description

一种提取废旧锂离子电池电解液的装置及方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池回收技术领域，具体涉及一种提取废旧锂离子电池电解液的装置及方法。
背景技术：
自新能源汽车飞速发展以来，随着大批量动力锂离子电池报废，急需清洁环保的方式来处理报废电池。目前，国内主流废旧锂电池处理公司均以300-700℃的高温化学过程来处理电解液，会产生大量二恶英，对环境造成严重的污染。
本发明装置采用低于250℃的物理过程来提取电解液，然后进行集中处理，避免了二恶英等化学危害物质的产生。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种自动化程度高、提取温度低、环保性强的提取废旧锂离子电池电解液的装置及方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种提取废旧锂离子电池电解液的装置，包括一个密闭的高压罐体以及分别与罐体相连的蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统，所述气体排出管路系统上设有冷凝器，所述抽真空系统上设有气流真空泵。
所述罐体内壁设有耐氢氟酸及电解液的树脂涂层。
所述蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统上均设有自动阀门，阀门采用耐氢氟酸阀件；液体排出管路系统和气体排出管路系统采用复合聚四氟乙烯内衬的不锈钢管道。
利用上述装置提取废旧锂离子电池电解液的方法，将废旧锂离子电池装载入罐体，经蒸汽加热、真空抽提、冷凝器冷凝即可将电解液提取出来。
所述罐体的工作压力范围为1.5-13MPa，工作压力温度范围为100-250℃。
所述废旧锂离子电池装载量为罐体体积的0-4/5，抽真空时间在0.5-12h。
所述废旧锂离子电池包含方形动力电池、圆柱电池和软包电池。
所述方形动力电池当体积较大时需要进行侧方打孔的预处理操作。
所述冷凝器采用喷淋冷凝。
本发明的工作原理：
将封闭或非封闭的废旧锂离子电池或电池组置入罐体中，然后关闭罐体舱门。通过自动控制系统打开蒸气进入阀门，通入蒸气对电池及罐体进行加热，当罐体及电池达到设定温度并且稳定后，关闭蒸气阀门，通过真空泵抽空罐体，使其达到设定真空度后停止抽真空，加速电解液的挥发，随着电解液的挥发，真空度降低，当真空度降低到设定值后开启真空泵抽真空，当达到设定值后停止，随着电解液的挥发，真空度降低到设定值后，开启真空泵，如此反复，直到真空度降低速率达到设定值后，即可完成电解液提取过程。考虑到电解液溶质分解产物氢氟酸的腐蚀性，罐体内壁采用树脂防腐涂层，气体和冷凝液排出系统采用氢氟酸防腐阀门和聚四氟乙烯内衬管道，气体排出后经碱液喷淋装置冷却集中收集。
所述树脂涂层由粉末涂料喷涂而成，粉末涂料由氯醚树脂、防腐填料、双氰胺固化剂、丙烯酸酯聚合物流平剂、咪唑类促进剂、钛酸酯偶联剂混合制成。
所述防腐填料选用气相二氧化硅。
所述氯醚树脂、防腐填料、双氰胺固化剂、丙烯酸酯聚合物流平剂、咪唑类促进剂、钛酸酯偶联剂的质量比为45-65:15-30:5-10:0.5-2:0.1-1:0.1-1。
所述防腐填料由气相二氧化硅经改性处理制得，其改性方法为：先将气相二氧化硅于110～120℃烘箱中干燥至恒重，待温度自然降至50℃后加入无水乙醇中，搅拌分散均匀，并加热至回流状态保温搅拌10～30min，再加入异氰尿酸三缩水甘油酯和六羟甲基三聚氰胺六甲醚，继续于回流状态下保温搅拌2～5h，所得混合物以5～10℃/min的降温速度降温至-10～-5℃保温搅拌0.5-1h，然后减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物于70～80℃烘箱中干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉。
所述气相二氧化硅、异氰尿酸三缩水甘油酯和六羟甲基三聚氰胺六甲醚的质量比为20-30:5-10:5-10。
以异氰尿酸三缩水甘油酯和六羟甲基三聚氰胺六甲醚作为改性剂，不仅有效提高其与成膜树脂以及功能助剂之间的共混相容性，而且显著增强气相二氧化硅的耐腐蚀性能。
本发明的有益效果是：本发明通过所述装置实现废旧锂离子电池中电解液的物理提取，提取方法安全高效；采用低于250℃的物理过程来提取电解液，然后进行集中处理，避免了二恶英等化学危害物质的产生，防止二恶英等化学危害物质的大量产生对环境造成严重的污染；并且通过粉末涂料的喷涂在罐体内壁形成耐氢氟酸及电解液的树脂涂层，防止罐体腐蚀而污染提取所得电解液以及延长罐体的使用寿命。
附图说明：
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明动力方形电池预处理的示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种提取废旧锂离子电池电解液的装置，包括一个密闭的高压罐体以及分别与罐体相连的蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统，气体排出管路系统上设有冷凝器，抽真空系统上设有气流真空泵。罐体内壁设有耐氢氟酸及电解液的树脂涂层。蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统上均设有自动阀门，阀门采用耐氢氟酸阀件；液体排出管路系统和气体排出管路系统采用复合聚四氟乙烯内衬的不锈钢管道。
利用上述装置提取废旧锂离子电池电解液的方法，将废旧锂离子电池装载入罐体，经蒸汽加热、真空抽提、冷凝器冷凝即可将电解液提取出来。罐体的工作压力范围为1.5-13MPa，工作压力温度范围为100-250℃。废旧锂离子电池装载量为罐体体积的0-4/5，抽真空时间在0.5-12h。废旧锂离子电池包含方形动力电池、圆柱电池和软包电池。方形动力电池当体积较大时需要进行侧方打孔的预处理操作。冷凝器采用喷淋冷凝。
实施例2
一种提取废旧锂离子电池电解液的装置，包括一个密闭的高压罐体以及分别与罐体相连的蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统，气体排出管路系统上设有冷凝器，抽真空系统上设有气流真空泵。罐体内壁设有耐氢氟酸及电解液的树脂涂层。蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统上均设有自动阀门，阀门采用耐氢氟酸阀件；液体排出管路系统和气体排出管路系统采用复合聚四氟乙烯内衬的不锈钢管道。
利用上述装置提取废旧锂离子电池电解液的方法，将废旧锂离子电池装载入罐体，经蒸汽加热、真空抽提、冷凝器冷凝即可将电解液提取出来。罐体的工作压力范围为1.5-13MPa，工作压力温度范围为100-250℃。废旧锂离子电池装载量为罐体体积的0-4/5，抽真空时间在0.5-12h。废旧锂离子电池包含方形动力电池、圆柱电池和软包电池。方形动力电池当体积较大时需要进行侧方打孔的预处理操作。冷凝器采用喷淋冷凝。
树脂涂层由粉末涂料喷涂而成，粉末涂料由65kg氯醚树脂、20kg防腐填料气相二氧化硅、8kg双氰胺固化剂、0.5kg丙烯酸酯聚合物流平剂、0.25kg咪唑类促进剂、0.5kg钛酸酯偶联剂混合制成。
实施例3
一种提取废旧锂离子电池电解液的装置，包括一个密闭的高压罐体以及分别与罐体相连的蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统，气体排出管路系统上设有冷凝器，抽真空系统上设有气流真空泵。罐体内壁设有耐氢氟酸及电解液的树脂涂层。蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统上均设有自动阀门，阀门采用耐氢氟酸阀件；液体排出管路系统和气体排出管路系统采用复合聚四氟乙烯内衬的不锈钢管道。
利用上述装置提取废旧锂离子电池电解液的方法，将废旧锂离子电池装载入罐体，经蒸汽加热、真空抽提、冷凝器冷凝即可将电解液提取出来。罐体的工作压力范围为1.5-13MPa，工作压力温度范围为100-250℃。废旧锂离子电池装载量为罐体体积的0-4/5，抽真空时间在0.5-12h。废旧锂离子电池包含方形动力电池、圆柱电池和软包电池。方形动力电池当体积较大时需要进行侧方打孔的预处理操作。冷凝器采用喷淋冷凝。
树脂涂层由粉末涂料喷涂而成，粉末涂料由65kg氯醚树脂、20kg防腐填料、8kg双氰胺固化剂、0.5kg丙烯酸酯聚合物流平剂、0.25kg咪唑类促进剂、0.5kg钛酸酯偶联剂混合制成。
防腐填料的制备：先将30kg气相二氧化硅于110～120℃烘箱中干燥至恒重，待温度自然降至50℃后加入无水乙醇中，搅拌分散均匀，并加热至回流状态保温搅拌15min，再加入8kg异氰尿酸三缩水甘油酯和5kg六羟甲基三聚氰胺六甲醚，继续于回流状态下保温搅拌4h，所得混合物以5～10℃/min的降温速度降温至-10～-5℃保温搅拌0.5h，然后减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物于70～80℃烘箱中干燥至恒重，最后经超微粉碎机制成微粉。
实施例4
分别将实施例2、实施例3所制粉末涂料喷涂于相同规格的3块罐体内壁样板上，膜厚70μm，并测定涂层的防腐性能，结果如表1所示。
表1本发明所制粉末涂料的防腐性能
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种提取废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：包括一个密闭的高压罐体以及分别与罐体相连的蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统，所述气体排出管路系统上设有冷凝器，所述抽真空系统上设有气流真空泵。
2.根据权利要求1所述的提取废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：所述罐体内壁设有耐氢氟酸及电解液的树脂涂层。
3.根据权利要求1所述的提取废旧锂离子电池电解液的装置，其特征在于：所述蒸汽补给管路系统、液体排出管路系统、气体排出管路系统和抽真空系统上均设有自动阀门，阀门采用耐氢氟酸阀件；液体排出管路系统和气体排出管路系统采用复合聚四氟乙烯内衬的不锈钢管道。
4.利用权利要求1所述装置提取废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：将废旧锂离子电池装载入罐体，经蒸汽加热、真空抽提、冷凝器冷凝即可将电解液提取出来。
5.根据权利要求4所述的提取废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述罐体的工作压力范围为1.5-13MPa，工作压力温度范围为100-250℃。
6.根据权利要求4所述的提取废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述废旧锂离子电池装载量为罐体体积的0-4/5，抽真空时间在0.5-12h。
7.根据权利要求4所述的提取废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述废旧锂离子电池包含方形动力电池、圆柱电池和软包电池。
8.根据权利要求7所述的提取废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述方形动力电池当体积较大时需要进行侧方打孔的预处理操作。
9.根据权利要求4所述的提取废旧锂离子电池电解液的方法，其特征在于：所述冷凝器采用喷淋冷凝。
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