CN114024051A - 一种通过热解处理废旧锂电池电解液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，包括：(1)废旧锂电池经过拆分后得到由锂盐和有机溶剂组成的电解液；(2)将得到的电解液在120‑160℃的惰性气体中进行蒸发，并收集回收蒸发的有机溶剂；(3)将得到的蒸发后的电解液在500‑600℃的惰性气体下进行热解，产生含烯烃类、芳香烃类的热解气，热解残渣用作建筑材料；(4)将得到的热解气在700‑900℃下进行催化重整反应，生成含氢气、一氧化碳、二氧化碳的合成气，经除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。本发明在确保环境友好的前提下，最大程度的实现了电解液的无害化处理、排放与资源化利用，工艺方法操作简单、工艺流程短、安全高效，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及废旧锂电池处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种通过热解处理废旧锂电池电解液的方法。
背景技术
在废旧锂离子电池回收工艺过程中，为了避免回收材料中杂质成分的污染，可将正负极集流体分开回收，但鲜少提及含量较少且在循环过程中有消耗的电解液的变化与处理，大多数只考虑了有价金属的回收处理，对锂离子电池中环境影响危害最大的电解液的研究相对薄弱。电解液因其本身为液态及易挥发特性使得其回收比较困难，同时，电解液的挥发会产生难闻的刺激性气味，电解液中的锂盐水解产生有毒的砷化物、磷化物及氟化物，对人体及环境危害很大。因此，从安全与环保角度考虑必须对电解液进行无害化处理。
申请号为202011422374的专利报道了一种废旧锂离子电池极片的处理方法和废旧锂离子电池的处理方法，其将电解液与正负极材料进行统一处理，并未对有毒有害的电解液进行单独处置，并且未对处理过程中所产生的尾气进行无害化的排放处理。电解液主要包有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，电解液中的有机溶剂经过水解反应，生成的有毒小分子有机物，如甲醇、乙醛、甲酸等，易溶于水且难降解，可能会造成水体的污染。近年来，越来越多的研究者以热解为主要手段，从不同侧面研究废旧电解液污染物的产生及影响因素，为无害化处理电解液提供更有力的手段和技术支持。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，利用热解技术实现有毒有害的电解液的无害化处理与排放，同时产生可资源化利用的热解残渣及气体产物，该工艺方法操作简单、工艺流程短、安全高效，对环境友好，同时实现了电池回收过程中的无害化和高质量的资源化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，包括以下步骤：
(1)废旧锂电池经过拆分后得到由锂盐和有机溶剂组成的电解液；
(2)将步骤(1)得到的电解液在120-160℃的惰性气体中进行蒸发，并收集回收蒸发的有机溶剂；
(3)将步骤(2)得到的蒸发后的电解液在500-600℃的惰性气体下进行热解，产生含烯烃类、芳香烃类的热解气，热解残渣用作建筑材料；
(4)将步骤(3)得到的热解气在700-900℃下进行催化重整反应，热解气在催化剂的作用下进一步分解，生成含氢气、一氧化碳、二氧化碳的合成气，合成气经除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
本发明中，废旧锂电池的电解液通过三步热处理技术实现了其无害化处理与资源化利用，第一步低温蒸发实现有机溶剂的最大程度回收利用，第二步高温热解实现电解液中有机物向烯烃类、芳香烃类等物质的转化，并进行热解残渣的再利用，第三步高温催化重整实现烯烃类、芳香烃类等物质向小分子气体氢气、一氧化碳、二氧化碳等的转化，同时进行尾气的处理及无害化排放，所产生的小分子合成气可进行深一步的资源化利用。
优选的，步骤(1)中，所述的废旧锂电池包括磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池。
优选的，步骤(2)的具体步骤为：将电解液置于恒温的蒸发炉中，蒸发炉内通入惰性气体，设置温度为120-160℃，蒸发时间为1.5-2.5小时，蒸发过程中连续收集气体物质，气体经过冷却后可使得蒸发的有机溶剂被收集回收。
优选的，步骤(3)的具体步骤为：将步骤(2)所剩的电解液置于固定床一级反应炉中，热解气氛为惰性气体，设置热解温度为500-600℃，热解时间为1-2小时，热解产生含烯烃类、芳香烃类的热解气。
优选的，所述惰性气体为氮气或氩气
优选的，步骤(4)的具体步骤为：步骤(3)所产生的热解气直接通入二级反应炉，二级反应炉的温度为700-900℃，反应炉中放置催化剂，热解气经催化剂的催化作用后发生分子断键，生成含氢气、一氧化碳、二氧化碳的合成气，收集合成气，经过除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
优选的，步骤(4)中，所述的催化剂为催化裂解催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明在确保环境友好的前提下，最大程度的实现了电解液的无害化处理、排放与资源化利用，有效的解决了目前电解液火法处理及物理法处理所产生的环境污染现象。
2)本发明提供了全新的电解液处理工艺路径，通过三步热处理技术实现有机溶剂的最大程度回收利用和尾气的无害化排放，所产生的残渣及合成气可进行深一步的资源化利用，工艺方法操作简单、工艺流程短、安全高效，对环境友好。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
(1)废旧磷酸铁锂离子电池拆解后得到电解液；
(2)将电解液置于恒温的蒸发炉中，蒸发炉内通入氮气气体，设置温度为120℃，蒸发时间为2.5小时，蒸发过程中连续收集气体物质，气体经过冷却后可使得大部分有机溶剂被收集回收；
(3)将步骤(2)所剩的电解液置于固定床一级反应炉中，热解气氛为氮气气体，设置热解温度为500℃，热解时间为2小时，热解产生含烯烃类、芳香烃类等的热解气，热解残渣用作建筑材料；
(4)步骤(3)所产生的热解气直接通入二级反应炉，二级反应炉的温度为700℃，反应炉中放置催化剂，热解气经催化剂的催化作用后发生分子断键，生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳等为主的合成气，收集气体，经过除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
实施例2
(1)废旧三元锂离子电池拆解后得到电解液；
(2)将电解液置于恒温的蒸发炉中，蒸发炉内通入氩气气体，设置温度为160℃，蒸发时间为1.5小时，蒸发过程中连续收集气体物质，气体经过冷却后可使得大部分有机溶剂被收集回收；
(3)将步骤(2)所剩的电解液置于固定床一级反应炉中，热解气氛为氮气气体，设置热解温度为600℃，热解时间为1小时，热解产生含烯烃类、芳香烃类等的热解气，热解残渣用作建筑材料；
(4)步骤(3)所产生的热解气直接通入二级反应炉，二级反应炉的温度为900℃，反应炉中放置催化剂，热解气经催化剂的催化作用后发生分子断键，生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳等为主的合成气，收集气体，经过除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
实施例3
(1)废旧三元锂离子电池拆解后得到电解液；
(2)将电解液置于恒温的蒸发炉中，蒸发炉内通入氩气气体，设置温度为140℃，蒸发时间为2小时，蒸发过程中连续收集气体物质，气体经过冷却后可使得大部分有机溶剂被收集回收。
(3)将步骤(2)所剩的电解液置于固定床一级反应炉中，热解气氛为氩气气体，设置热解温度为600℃，热解时间为1.5小时，热解产生含烯烃类、芳香烃类等的热解气，热解残渣用作建筑材料；
(4)步骤(3)所产生的热解气直接通入二级反应炉，二级反应炉的温度为800℃，反应炉中放置催化剂，热解气经催化剂的催化作用后发生分子断键，生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳等为主的合成气，收集气体，经过除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)废旧锂电池经过拆分后得到由锂盐和有机溶剂组成的电解液；
(2)将步骤(1)得到的电解液在120-160℃的惰性气体中进行蒸发，并收集回收蒸发的有机溶剂；
(3)将步骤(2)得到的蒸发后的电解液在500-600℃的惰性气体下进行热解，产生含烯烃类、芳香烃类的热解气，热解残渣用作建筑材料；
(4)将步骤(3)得到的热解气在700-900℃下进行催化重整反应，热解气在催化剂的作用下进一步分解，生成含氢气、一氧化碳、二氧化碳的合成气，合成气经除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
2.根据权利要求1所述的通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的废旧锂电池包括磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池。
3.根据权利要求1所述的通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：步骤(2)的具体步骤为：将电解液置于恒温的蒸发炉中，蒸发炉内通入惰性气体，设置温度为120-160℃，蒸发时间为1.5-2.5小时，蒸发过程中连续收集气体物质，气体经过冷却后可使得蒸发的有机溶剂被收集回收。
4.根据权利要求1所述的通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：步骤(3)的具体步骤为：将步骤(2)所剩的电解液置于固定床一级反应炉中，热解气氛为惰性气体，设置热解温度为500-600℃，热解时间为1-2小时，热解产生含烯烃类、芳香烃类的热解气。
5.根据权利要求3或4所述的通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气或氩气。
6.根据权利要求1所述的通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：步骤(4)的具体步骤为：步骤(3)所产生的热解气直接通入二级反应炉，二级反应炉的温度为700-900℃，反应炉中放置催化剂，热解气经催化剂的催化作用后发生分子断键，生成含氢气、一氧化碳、二氧化碳的合成气，收集合成气，经除尘处理，氟、磷吸收，气体比例调节后作为制备化工产品的原料。
7.根据权利要求1或6所述的通过热解处理废旧锂电池电解液的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的催化剂为催化裂解催化剂。
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