CN110289457A - 一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法，属于电池回收领域。其特征在于，所述废旧锂离子电池电解液回收装置包括震荡密封储料箱，分离精馏塔，真空泵，过滤装置，溶剂回收机，溶剂储藏罐和回收电解液储藏罐。通过主机体和辅助设备连接。其回收过程为：(1)、在惰性环境下将放电完全的废旧锂离子电池去除外壳，置入密封储料箱中，随后通入溶剂震荡浸提，浸提液导入分离精馏塔，震荡密封储料箱进行真空操作，清洗步骤重复多次。(2)、将步骤(1)得到的浸出液进行过滤处理后引入分离精馏塔进行溶剂与电解液分离，得到回收电解液，溶剂经回收机回收进入溶剂储存罐循环使用。

Description

一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法

技术领域

本发明涉及一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法，属于电池回收领域。

背景技术

根据国家工信部统计，我国新能源汽车累计产量已超280万辆，推广规模居世界首位。动力电池产业规模位居世界第一，累计配套量超过131GWh。动力电池的使用年限一般为5-8年，前期投入市场的新能源电池已基本处于淘汰临界点。据中国电池联盟发布的《动力电池回收利用行业报告(2018)》测算，到2020年动力电池累计退役量将超过20万吨(24.6GWh)，如果按70％可用于梯次利用，则大约有累计6万吨电池需要报废处理。动力电池大量退役后，如果未经妥善的处置和进行价值最大化利用，将造成难以逆转的环境污染，威胁生态环境和人身健康，并浪费宝贵的有价金属资源。因此，有效处理和再利用这些废旧电池，不仅可以保护环境，同时可以创造较高的经济效益

目前废旧锂离子电池的回收研究，主要集中在正负极材料和集流体的回收上，而对于电解液的回收关注较少。究其原因，主要是电解液中热敏组分多、破拆工艺要求高、易造成二次污染、分离处理工艺复杂、能耗高。国内企业对废旧电池电解液多数本着无害化处理的目的，真正做到有效成分资源化再利用的大多处于实验室研发阶段，还没有进入工业化生产阶段。例如公开号为CN108808156A的发明专利公开了一种电解液的回收方法，回收拆解过程中的挥发气体冷凝，随后进行溶剂分离获得有机溶剂和含锂溶液，该方法可实现拆解过程中挥发电解质的回收，但设备要求高且回收不充分产率较低，同时产生大量污水，处理成本高。公开号为CN106684487A的发明专利公开了一种废旧锂离子电池分离回收方法，对电池放电后在负压进行拆解粉碎，随后吹入热气流吹扫。对挥发气体冷凝过滤除氟能到有机溶剂和锂盐。该方法可以实现电解液溶剂的有效回收，但能耗较高。因此开发一种简单、有效、成本低廉的锂离子电池电解液回收装置及方法迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，弥补废旧锂离子电池电解液回收工艺复杂，能耗高，污染重工艺复杂的缺陷：回收过程可实现自动化操作减少人力成本，回收过程无污染物排放，浸提溶剂循环使用节约成本，回收所得电解液经净化，调配处理可直接用于电池制造，从而实现电解液的循环利用。

本发明公开了一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法，属于电池回收领域。其特征在于，所述废旧锂离子电池电解液回收装置包括震荡密封储料箱，分离精馏塔，真空泵，过滤装置，溶剂回收机，溶剂储藏罐和回收电解液储藏罐。通过主机体和辅助设备连接。其回收过程为：(1)、在惰性环境下将放电完全的废旧锂离子电池去除外壳，置入密封储料箱中，随后通入溶剂震荡浸提，浸提液导入过滤装置，震荡密封储料箱进行真空操作，清洗步骤重复多次。(2)、将步骤(1)得到的浸出液进行过滤处理后引入分离精馏塔进行溶剂与电解液分离，得到回收电解液，溶剂经回收机回收进入溶剂储存罐循环使用。

废旧锂离子电池包括：钴酸锂电池，锰酸锂电池，镍钴锰酸锂电池，磷酸铁锂电池，镍钴铝酸锂电池等中的一种或几种。优选镍钴锰酸锂电池，磷酸铁锂电池。

所述电解液回收系统连接方式为：震荡密封储料箱溶剂进料管路与溶剂储藏罐连接，出料管路与过滤装置进料管路连接，气体排出管路与溶剂回收机进料管路连接。过滤装置出料管路与分离精馏塔进料管路连接，分离精馏塔液体出料管路与回收电解液储存罐进料管路连接，分离精馏塔气体出料管路与溶剂回收机进料管路连接。溶剂回收机出料管路与溶剂储存罐进料管连接。

回收溶剂包括：丙酮，乙腈，戊烷，二氯甲烷，二硫化碳，氯仿，甲醇，乙醇，四氯化碳、聚碳酸酯、等的一种或几种。优先回收溶剂为丙酮。

附图说明

图1为本发明提供的一种绿色低耗废旧锂离子电池电解液回收装置图。

图2为本发明提供的一种绿色低耗废旧锂离子电池电解液回收流程。

其中

1-震荡密封储料箱

2-过滤装置

3-分离精馏塔

4-回收电解液储存罐

5-溶剂回收机

6-真空泵

7-溶剂储存罐。

具体实施方式

此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方案中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合下面对本发明作更进一步的说明。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。

本发明提供了一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法，以解决当下废旧电池电解液回收难度大、能耗高和污染重的问题。

其中所述废旧锂离子电池电解液回收装置包括震荡密封储料箱，分离精馏塔，真空泵，过滤装置，溶剂回收机，溶剂储藏罐和回收电解液储藏罐。通过主机体和辅助设备连接。

冷冻拆解后的锂离子电池电芯置入震荡密封储料箱加入有机溶剂，通过有机溶剂将电芯中的电解液浸提，随后将浸提液通入过滤装置去除杂质，同时震荡密封储料箱进行真空操作，去除电芯内部残留溶剂。反复操作多次，使电芯内部电解液完全浸提分离。

过滤后的浸提液通入分离精馏塔，使溶剂气化，与电解液物理分离，得到回收的电解液。气化的溶剂经回收机回收处理，重新变为液态溶剂通入溶剂储罐循环使用。回收的电解液进行含量分析，经复配处理得到再生电解液可用于锂离子电池制造。

实施例1

本发明提供的废旧锂离子电池电解液回收装置及方法包括：

第一步，将废旧锂离子电池放电完全并冷冻处理，惰性环境下用切割机去除外壳。

第二步，将分离的电芯置入震荡密封储料箱中，随后通入丙酮溶剂没过电芯震荡浸提1小时。

第三步，将浸提液通过震荡密封储料箱下方导管导入过滤器中进行除杂处理，震荡密封储料箱进行真空操作除去电芯残余溶剂。

第四步，重复二、三步骤5次。

第五步，过滤后的浸提液引入分离精馏塔进行溶剂与电解液分离，分离气体经回收机回收引入溶剂储存罐循环使用。液体引入回收电解液储存罐，得到回收电解液。

实施例2

本发明提供的废旧锂离子电池电解液回收装置及方法包括：

第一步，将废旧锂离子电池放电完全并冷冻处理，惰性环境下用切割机去除外壳。

第二步，将分离的电芯置入震荡密封储料箱中，随后通入乙腈溶剂没过电芯震荡浸提1.5小时。

第三步，将浸提液通过震荡密封储料箱下方导管导入过滤器中进行除杂处理，震荡密封储料箱进行真空操作除去电芯残余溶剂。

第四步，重复二、三步骤4次。

第五步，过滤后的浸提液引入分离精馏塔进行溶剂与电解液分离，分离气体经回收机回收引入溶剂储存罐循环使用。液体引入回收电解液储存罐，得到回收电解液。

由此可见，本发明所提供的一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法能够利用有机溶剂的特性，将电解液从电芯内部浸提，经过过滤后进行溶剂分离，得到纯净的有机溶剂和分离的电解液，浸提溶剂循环使用节约成本，回收所得电解液经净化，调配处理可直接用于电池制造，从而实现电解液的循环利用。整个过程处于密封环境中，可有效控制有机溶剂和含氟化合物的挥发，绿色无污染物排放，不涉及加热反应能耗低，操作条件易于实现。

Claims (5)

1.一种绿色废旧锂离子电池电解液回收系统及方法，属于电池回收领域。其特征在于，所述废旧锂离子电池电解液回收装置包括震荡密封储料箱，分离精馏塔，真空泵，过滤装置，溶剂回收机，溶剂储藏罐和回收电解液储藏罐。通过主机体和辅助设备连接。其回收过程为：(1)、在惰性环境下将放电完全的废旧锂离子电池去除外壳，置入密封储料箱中，随后通入溶剂震荡浸提，浸提液导入过滤装置，震荡密封储料箱进行真空操作，清洗步骤重复多次。(2)、将步骤(1)得到的浸出液进行过滤处理后引入分离精馏塔进行溶剂与电解液分离，得到回收电解液，分离气体经回收机回收进入溶剂储存罐循环使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，惰性环境气体为：氦气、氩气、氮气，二氧化碳等的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池包括：钴酸锂电池，锰酸锂电池，镍钴锰酸锂电池，磷酸铁锂电池，镍钴铝酸锂电池等中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液回收系统连接方式为：荡密封储料箱溶剂进料管路与溶剂储藏罐连接，出料管路与过滤装置进料管路连接，气体排出管路与溶剂回收机进料管路连接。过滤装置出料管路与分离精馏塔进料管路连接，分离精馏塔液体出料管路与回收电解液储存罐进料管路连接，分离精馏塔气体出料管路与溶剂回收机进料管路连接。溶剂回收机出料管路与溶剂储存罐进料管连接。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回收溶剂包括：丙酮，乙腈，戊烷，二氯甲烷，二硫化碳，氯仿，甲醇，乙醇，四氯化碳等的一种或几种。