CN112259819B - 锂离子电池的拆解回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池的拆解回收方法，包括以下步骤：在含有水的容器中拆解所述锂离子电池，使水与所述锂离子电池中的负极极片的锂金属层反应，得到氢氧化锂，并将所述负极极片的负极集流体分离出来；以及所述锂离子电池中的电解液与所述氢氧化锂反应，得到碳酸锂沉淀。本发明提供的所述方法可单独分离出锂离子电池的各个部件，并有效回收电解液和锂金属层。

Description

锂离子电池的拆解回收方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池的拆解回收方法。
背景技术
锂离子电池具备能量密度高、自放电少、循环寿命长和环境友好等优点，是21世纪清洁能源开发中的主要发展方向，目前已经广泛应用于移动电子设备、电动汽车和其他大型储能设备中。然而，由于锂离子电池寿命有限，而且退役的锂离子电池中含有大量的有价值的金属元素和环境有害的物质。开发高效回收锂离子电池的方法迫在眉睫。
锂离子电池由于材料体系复杂，结构复杂和易燃性，高效回收锂离子电池的方法依然具有很大的挑战。锂离子电池中同时包含有多种有价值的金属元素和环境有害的碳和氟元素，绿色分离过程困难；锂离子电池正负极和隔膜紧密接触，拆分困难，易挥发和易燃性电解液更为电池拆解带来挑战；电池经常带有一定的电量，拆解时易发生起火事件，必须先对电池放电，使拆解流程复杂化。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够解决现有技术以上不足之处的锂离子电池的拆解回收方法。
本发明提供一种所述锂离子电池的拆解回收方法的制备方法，包括以下步骤：
在含有水的容器中拆解所述锂离子电池，使水与所述锂离子电池中的负极极片的锂金属层反应，得到氢氧化锂，并将所述负极极片的负极集流体分离出来；以及
所述锂离子电池中的电解液与所述氢氧化锂反应，得到碳酸锂沉淀。
本发明中所述锂离子电池不需要进行任何放电处理，直接在水中进行拆解，使所述负极极片的锂金属层与水反应生成氢氧化锂和氢气，此反应过程不会产生起火爆炸等现象。同时，所述锂离子电池中的电解液与氢氧化锂反应生成碳酸锂沉淀，可最大限度的回收所述锂离子电池中的活性锂和电解液。此外，所述方法原材料成本低廉，工艺及设备简单，且过程高效、环保，非常适合工业化。
附图说明
图1是本发明较佳实施例提供的锂离子电池的拆解回收方法的流程图。
图2a至图2i是本发明实施例在水中拆解电池的示意图。
图3是本发明对比例在空气中拆解电池发生的事故图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本发明较佳实施例提供一种锂离子电池的拆解回收方法，包括以下步骤：
步骤S11，在含有水的容器中拆解所述锂离子电池，使水与所述锂离子电池中的负极极片的锂金属层反应，得到氢氧化锂，并将所述负极极片的负极集流体分离出来。
在拆解所述锂离子电池时，还需拆解所述锂离子电池的外壳。分离后，还将所述锂离子电池的正极极片以及隔膜分离出来。
其中，所述水包括工业用水、生活用水、去离子水、超纯水以及水蒸气中的至少一种。在本实施例中，所述水为去离子水。
在一实施例中，所述容器中还可含有乙醇。其中，所述乙醇可与所述氢氧化锂反应。在另一实施例中，所述容器中还可含有氢氧化锂。其中，所述氢氧化锂可与后续的电解液反应。
其中，所述锂离子电池可具有一定的电量。在另一实施例中，所述锂离子电池的电量也可以为零。
其中，所述锂金属层与水反应还生成氢气，从而产生气泡。
在本实施例中，所述负极集流体为铜箔。
步骤S12，所述锂离子电池中的电解液与所述氢氧化锂反应，得到碳酸锂沉淀。
其中，电解液包括有机溶剂和锂盐。锂盐可以包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO2F)2)(LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C2O4)2(LiBOB)以及二氟草酸硼酸锂LiBF2(C2O4)(LiDFOB)中的至少一种。有机溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(BL)和四氢呋喃(THF)中的至少一种。电解液中的有机溶剂可以与氢氧化锂反应生成碳酸锂沉淀。
下面通过实施例和对比例对本发明进行具体说明。
实施例
第一步，将电容量为4.6Ah或者60Ah的软包锂离子电池放入含有水的水池中，除去铝塑膜外壳。
第二步，打开卷绕，金黄色锂金属层与水反应，生成的氢氧化锂溶于水中(参见图2a-d)。
第三步，分离出铜箔、隔膜以及正极极片(参见图2e-h)。其中，铜箔沉入水池底部(参见图2i)，可分离出来。
对比例
将电容量为4.6Ah的电池在空气中打开外壳，放在空气中。
锂离子电池拆解后在不同的媒介中锂含量不同，具体请参见表1。
表1锂离子电池拆解后在不同的媒介中的锂含量。
/ 8V 60Ah的电池 3V 60Ah的电池
外壳中锂含量 9.4g 18.0g
石墨中锂含量 ～207ppm ～210ppm
负极中Li和M比值 0.72 0.46
其中，M选自Ni、Co以及Mn中的一种。
对实施例以及对比例进行测试。实施例中负极极片中的锂金属层可得到有效回收。请参阅图3，对比例在约1分钟时，软包锂离子电池开始冒烟并迅速起火。
本发明中所述锂离子电池不需要进行任何放电处理，直接在水中进行拆解，使所述负极极片的锂金属层与水反应生成氢氧化锂和氢气，此反应过程不会产生起火爆炸等现象。同时，所述锂离子电池中的电解液与氢氧化锂反应生成碳酸锂沉淀，可最大限度的回收所述锂离子电池中的活性锂和电解液。此外，所述方法原材料成本低廉，工艺及设备简单，且过程高效、环保，非常适合工业化。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种锂离子电池的拆解回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
在含有水的容器中拆解所述锂离子电池，使水与所述锂离子电池中的负极极片的锂金属层反应，得到氢氧化锂，并将所述负极极片的负极集流体分离出来；以及
所述锂离子电池中的电解液与所述氢氧化锂反应，得到碳酸锂沉淀。
2.如权利要求1所述的锂离子电池的拆解回收方法，其特征在于，所述水包括工业用水、生活用水、去离子水、超纯水以及水蒸气中的至少一种。
3.如权利要求1所述的锂离子电池的拆解回收方法，其特征在于，所述容器中还含有乙醇。
4.如权利要求1所述的锂离子电池的拆解回收方法，其特征在于，所述容器中还含有氢氧化锂。
5.如权利要求1所述的锂离子电池的拆解回收方法，其特征在于，在将所述负极极片的负极集流体分离出来后，还包括：
将所述锂离子电池的正极极片以及隔膜分离出来。
6.如权利要求1所述的锂离子电池的拆解回收方法，其特征在于，所述负极集流体为铜箔。
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