CN108565523A - 一种废旧锂离子电池电解液回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废旧锂离子电池电解液回收装置及方法。本发明废旧锂离子电池电解液回收装置包括：破碎机、电解液加热蒸发炉、电解液蒸汽冷却器、除尘器、碱液吸收塔、液化装置，以及活性炭吸附器。本发明中，利用锂离子电池中电解液易于挥发的特点，先加热挥发，使其与固体物质分离，经过冷却、除尘后，然后利用氟化物易溶于碱的特点，将氟除去，再用压缩或冷冻液化的方法将电解液蒸汽液化，得到液态的电解液，最终尾气中残余的微量有机电解液蒸汽以活性炭吸附；利用本发明装置将废旧锂离子电池中的电解液进行回收，能够避免资源的浪费，同时避免电解液废液排放而造成的环境污染；本发明整体处理方法操作简单，操作条件易于实现，适于规模化生产。

Description

一种废旧锂离子电池电解液回收装置及方法

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池利用领域，具体而言，涉及一种废旧锂离子电池电解液回收装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，各类电子产品已经广泛应用于生产生活的各个领域中。由于锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电小、安全性能好等优势，因而越来越多的作为电子产品的能源装置使用。同时，随着对于清洁能源的推广，锂离子电池也广泛的应用于电动汽车等领域中。

近年来，随着锂离子电池使用越来越广泛，锂离子电池的生产和消费也呈现快速增长的趋势。由于锂离子电池的使用寿命有限，因而，在锂离子电池大量应用的同时，也随之产生了大量的废旧锂离子电池。

锂离子电池电解液中含有碳酸酯类有机溶剂，以及六氟磷酸锂等电解质。由于六氟磷酸锂遇到水或空气中的水分就会生成五氟化磷、氟化氢等挥发性的腐蚀性毒害物质，因而会对人体和环境造成较大的危险。

废旧锂离子电池回收处理时，电解液容易挥发并产生刺激性的腐蚀性有害气体，严重污染环境，影响人体健康，同时也造成了浪费。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回收废旧锂离子电池中电解液的装置，本发明回收装置能够将废旧锂离子电池中的电解液进行回收，节约资源，同时避免电解液废液污染环境。

本发明的第二目的在于提供一种应用本发明废旧锂离子电池中电解液回收装置的回收方法。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种废旧锂离子电池电解液回收装置，所述废旧锂离子电池电解液回收装置包括：

破碎机、电解液加热蒸发炉、电解液蒸汽冷却器、除尘器、碱液吸收塔、液化装置，以及活性炭吸附器。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述电解液加热蒸发炉包括电加热或微波加热或其他加热装置，并将电池破碎料中的电解液蒸发。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述电解液蒸汽冷却器包括风冷或水冷装置，并将电解液蒸汽进行冷却。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述除尘器将电解液蒸汽中的粉尘除去。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述碱液吸收塔中装载有碱液，并将除尘后蒸汽中的氟化物进行吸收；

其中，所述碱液中溶有的碱性物质包括：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠，或者碳酸钾中的一种或几种。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述液化器包括加压液化装置或冷冻液化装置，并将电解液蒸汽加压液化或冷冻液化后进行回收。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述活性炭吸附器中装载有活性炭，并将所排放气体中残余的微量有机电解液蒸汽进行吸附。

优选的，本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置中，所述破碎机、电解液加热蒸发炉、电解液蒸汽冷却器、除尘器、碱液吸收塔、液化装置，以及活性炭吸附器均由耐氟离子腐蚀材料制成。

同时，本发明还提供了一种废旧锂离子电池电解液回收方法，所述废旧锂离子电池电解液回收方法利用本发明所述的废旧锂离子电池电解液回收装置进行；

所述的废旧锂离子电池电解液回收方法包括：将废旧锂离子电池破碎后，蒸发电解液，然后将所得电解液蒸汽降温后，除去电解液蒸汽中的粉尘，以碱液吸收电解液中的氟离子，然后将电解液蒸汽液化，经活性炭吸附后，将剩余气体排出；

优选的，所述将废旧锂离子电池破碎包括：以破碎机将废旧锂离子电池破碎为尺寸为平方厘米级碎片的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中，利用锂离子电池中电解液易于挥发的特点，先加热挥发，使其与固体物质分离，然后将电解液蒸汽冷却，除去粉尘，并利用氟化物易溶于碱的特点，将氟除去，再用压缩或冷冻的方法将电解液蒸汽液化，得到液态的电解液，最终气体中的微量有机电解液蒸汽以活性炭吸附；

利用本发明装置将废旧锂离子电池中的电解液进行回收，能够避免资源的浪费，同时能够有效避免电解液废液排放而造成的环境污染；同时，本发明整体处理方法操作简单，操作条件易于实现，适于规模化生产。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

有鉴于废旧锂离子电池回收处理中所存在的环境污染以及对人体潜在危害性等问题，本发明特提供了一种将废旧锂离子电池中的电解液进行回收的装置以及配套的回收方法，以解决现有技术中所存在的污染和危害。

具体的，本发明所提供的废旧锂离子电池电解液回收装置为依次通过运送装置/管路相连接的破碎机，电解液加热蒸发炉，电解液蒸汽冷却器，除尘器、碱液吸收塔，液化装置，以及活性炭吸附器。

其中，所述破碎机优选的为多刀破碎机，并利用其将原料废旧锂离子电池破碎成小块；

同时，由于锂离子电池正负极和隔膜叠合在一起，电解液充盈于其间，为使其间的电解液能挥发出来，因此必须将其破碎；破碎成平方厘米级碎片后，正极、负极及隔膜在较高温度下即可分散开。因此，本发明中，无需将锂离子电池破碎到十分细小的程度，只需要将废旧锂离子电池破碎到尺寸为平方厘米级即可。

破碎后的废旧锂离子电池碎料则通过物料传输装置(例如传送带等)传送至电解液加热蒸发炉中，并在电解液加热蒸发炉中，将锂离子电池破碎料中的电解液蒸发成气体。为防止电解液蒸汽燃烧或爆炸，在加热蒸发炉中可以先通入惰性气体。

如上所述加热蒸发炉中，设置有电阻丝、或微波加热装置、或高温气体加热装置，或者其他加热装置，并通过电加热、微波加热，或者其他加热的方式，对锂离子电池破碎料进行加热处理。

加热后所产生的电解液蒸汽，经由管路通入电解液冷却器中进行降温，并降温至接近室温，以便于后续将电解液蒸汽进行液化。

如上所述的电解液冷却器中，设置有风冷、水冷，或者其他形式的冷却装置，从而通过风冷、水冷或者其他冷却模式，对电解液蒸汽进行降温处理。

降温后的电解液蒸汽除尘后，通过管路运送至碱液吸收塔，将蒸汽中的氟离子吸收除去，避免造成环境污染等问题。

如上所述的碱液吸收塔中，装载有用以吸收氟离子的碱液，所述碱液可以由碱性物质溶于水中得到；优选的，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸氢钠，或者碳酸钠、碳酸钾等碱性物质中的一种或几种。

碱液吸附后的电解液蒸汽进一步通过管路运送至液化器中，进行高压液化处理或冷冻液化处理。

如上高压液化器或冷冻液化器中，设置有压缩液化装置或冷冻液化装置，将碱液吸附后的电解液蒸汽进行加压液化或冷冻液化，液化后的电解液存储于与液化器下端相连接的储罐中，将液化的电解液进行回收。

未被液化的气体(主要为未被液化的空气，以及微量未被液化的有机电解液蒸汽)，则经由管路，通过活性炭吸附器吸附处理后，排放至大气中。

如上所述的活性炭吸附器内，装载有具有吸附能力的活性炭，而这些活性炭能够将待排放气体中微量的有机电解液蒸汽进行吸附，避免造成环境的污染。

进一步的，由于电解液/电解液蒸汽中的含氟化合物具有较强的腐蚀作用，为了避免装置被氟离子腐蚀，因而，本发明废旧锂离子电池电解液回收装置(包括破碎机，电解液加热蒸发炉，电解液蒸汽冷却器，除尘器、碱液吸收塔，液化装置，活性炭吸附器，以及传送/传输物料或气体的装置和管路)由耐氟离子腐蚀材料制成。

例如，本发明装置中各单元设备整体结构均由耐氟离子腐蚀材料制成，或者也可以在常规的设备内、外表面，或者内衬等能够与锂离子电池物料/蒸汽接触的部位，设置相应的耐氟离子腐蚀材料层。

进一步的，本发明所提供的废旧锂离子电池电解液回收方法中，则应用如上的装置进行，对其流程介绍如下：

待处理废旧锂离子电池原料经破碎机破碎处理后，将废旧锂离子电池破碎成小片；

破碎处理后的电池破碎料经由传送装置运送至加热蒸发炉中，将电解液蒸发成气体；

电解液蒸汽经由管路传输至电解液蒸汽冷却器中，并进行冷却降温处理；

冷却降温后的电解液蒸汽进入除尘器中，将其中的粉尘除去；

除去粉尘后的电解液蒸汽经由管路运送至碱液吸收塔中，将其中的氟离子进行吸收；

碱液吸附吸收处理后的电解液蒸汽进一步由管路运送至高压液化装置或冷冻液化装置中，进行加压或冷冻使其液化，液化后的电解液进入储罐。为了更好的液化，还可以同时对电解液蒸汽进行加压和冷冻处理。

当采用冷冻方法对电解液蒸汽进行液化时，为避免水蒸气凝结成冰堵塞管道，也可以省略碱吸收步骤，即在除尘后直接将电解液蒸汽进行深度冷冻，而使其液化。

未被液化气体则经由管路经过活性炭吸附器将残余的微量有机电解液蒸汽吸附后，排出到大气环境中。

实施例1

本发明所提供的废旧锂离子电池电解液回收装置包括：

依次通过物料传送装置或管路连通的：破碎机、电解液加热蒸发炉、电解液蒸汽冷却器、除尘器、碱液吸收塔、液化装置，以及活性炭吸附器；

其中，所述破碎机为多刀破碎机，并将原料废旧锂离子电池破碎成1～2平方厘米的小块；

所述加热蒸发炉中，设置有电阻丝加热装置，并通过电加热方式(加热至100～200℃)，对锂离子电池破碎料进行加热处理，使其中的电解液蒸发为气体；

所述的电解液蒸汽冷却器中，设置有风冷和水冷装置，从而通过风冷和水冷方式，对电解液蒸汽进行降温处理；

所述的除尘器中，设置有布袋除尘器，从而将电解液蒸汽中的粉尘除去；

所述的碱液吸收塔中，装载有用以吸收氟离子的碱液，所述碱液可以由氢氧化钠溶于水中得到；

所述液化器中，设置有加压液化装置，将碱液吸附后的电解液蒸汽进行加压(加压至1MPa左右)使得电解液蒸汽液化，液化后的电解液存储于与液化器下端相连接的储罐中，将液化的电解液进行回收；

所述活性炭吸附器内，装载有具有吸附能力的活性炭，而这些活性炭能够将待排放气体中微量的有机电解液蒸汽进行吸附，避免造成环境的污染。

进一步的，本发明废旧锂离子电池电解液回收装置中，破碎机，电解液加热蒸发炉，电解液蒸汽冷却器，除尘器、碱液吸收塔，液化装置，活性炭吸附器，以及用于物料或气体传送/传输的装置和管路等设备，均由耐氟离子腐蚀材料制成。

实施例2

本发明所提供的、利用如上实施例1所示的废旧锂离子电池电解液回收装置进行废旧锂离子电池电解液回收的方法包括如下步骤：

第一步，采用多刀破碎机，将原料废旧锂离子电池破碎成尺寸为1～2平方厘米的小块；

第二步，将电池破碎料送入加热蒸发炉中，加热至100～200℃，将电池破碎料中的电解液蒸发成气体；

第三步，电解液蒸汽通过冷却器降温；

第四步，降温后的电解液蒸汽进入布袋除尘器，将粉尘除去；

第五步，将除去粉尘后的电解液蒸汽经由管路运送至碱液吸收塔中，将其中的氟离子进行吸收；

第六步，将氟离子吸收后的电解液蒸汽加压液化，液化后所得电解液进入储罐中；

第七步，未被液化的剩余气体进入活性炭吸附器，将其中残余的微量有机电解液蒸汽吸附，最终气体达标排放。

由此可见，本发明所提供的废旧锂离子电池中电解液回收装置与方法能够利用有机溶剂及氟化物的特性，将氟化物吸收除去，并得到纯净的有机溶剂，避免了资源的浪费，有效增加企业的收入，减少污染物的排放，继而能够有效避免有机废液和氟化物的排放而造成的环境污染。同时整个电解液废液的处理方法操作简单，操作条件易于实现。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述废旧锂离子电池电解液回收装置包括：

破碎机、电解液加热蒸发炉、电解液蒸汽冷却器、除尘器、碱液吸收塔、液化装置，以及活性炭吸附器。

2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述电解液加热蒸发炉包括电加热或微波加热装置或其他加热装置，并将电池破碎料中的电解液蒸发。

3.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述电解液加热蒸发炉设置有惰性气体管，可以向炉内通入惰性气体，以确保电解液在蒸发后不燃烧和爆炸。

4.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述电解液蒸汽冷却器包括风冷或水冷装置，并将电解液蒸汽进行冷却。

5.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述除尘器将电解液蒸汽中含有的粉尘除去。

6.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述碱液吸收塔中装载有碱液，并将冷却后蒸汽中的氟化物进行吸收；

其中，所述碱液中溶有的碱性物质包括：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠，或者碳酸钾中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述液化器包括加压液化装置或冷冻装置，并将电解液蒸汽加压液化或冷冻液化后进行回收。

8.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述活性炭吸附器中装载有活性炭，并将所排放气体中的残余的微量有机电解液蒸汽进行吸附。

9.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池电解液回收装置，其特征在于，所述破碎机、电解液加热蒸发炉、电解液蒸汽冷却器、除尘器、碱液吸收塔、液化装置，以及活性炭吸附器均由耐氟离子腐蚀材料制成。

10.一种废旧锂离子电池电解液回收方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池电解液回收方法利用权利要求1-9中任一项所述的废旧锂离子电池电解液回收装置进行，包括：

将废旧锂离子电池破碎后，蒸发电解液，然后将所得电解液蒸汽降温后，以碱液吸收电解液蒸汽中的氟离子，然后将电解液蒸汽高压液化或冷冻液化，经活性炭吸附后，将剩余气体排出；

优选的，所述将废旧锂离子电池破碎包括：以破碎机将废旧锂离子电池破碎为尺寸为平方厘米级碎片的步骤。