CN114039116A - 一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法 - Google Patents

一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,包括以下步骤:步骤1:将收集到的电解液进行脱水、脱色处理后,混合醇类溶剂进行多级超真空减压共沸蒸馏,塔顶气体冷凝后液化,并通过膜分离法分开醇类溶剂与碳酸酯类溶剂,其中,醇类溶剂再次循环利用;步骤2:塔釜液脱酸脱水、低温结晶后过滤,并用溶剂洗掉杂质,之后再低温干燥得到六氟磷酸锂固体;步骤3:混合六氟磷酸锂固体及碳酸酯类溶剂,分析组分,并适当添加其他成分,配制为新的电解液。本发明能够对电解液连续处理,避免了电解液接触水及空气后分解,六氟磷酸锂回收率高,并有效去除杂质,实现了电解液再生,减少环境污染的同时产生新的经济价值。

Description

一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池回收再生技术领域,尤其涉及一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法。
背景技术
锂离子电池由于其工作电压高、能量密度大、污染小、工作寿命长等优势,成为新能源电池领域的焦点,被广泛地应用于电动汽车、能量储存系统、3C产品、医疗器械、军事装备等各个领域,为人们的生产生活带来便利。目前,中国每年锂离子电池产量为几百GWh,电解液产量都在几十万吨,伴随着锂离子电池的大量使用,废旧锂离子电池的回收处理问题逐渐凸显。我国作为目前世界第一大新能源汽车产销国,仅2020年就有约6万吨电池需报废。锂离子电池中含有大量金属和有机物等,处理不当将产生严重的环境污染问题。目前,许多企业的回收工作主要针对电极材料中的贵价金属,而对于锂离子电池电解液仅为满足环保要求进行无害化处理,在回收利用方面缺乏绿色高效的技术手段。实际上,锂离子电池电解液的回收利用是十分必要的。一方面,锂离子电池电解液在空气中易挥发,易产生HF气体,有难闻刺激性气味,其中的锂盐水解易生成有毒的砷化物、磷化物及氟化物,对人体和环境危害极大,妥善回收处理锂离子电池具有很高的环保价值。另一方面,电解液占电池总成本约12%,若可以通过适当的方法回收再生,可以产生相当可观的经济价值。
锂离子电池电解液主要由三大部分组成,分别是(1)高纯度的有机溶剂,包括醚类、酯类和碳酸酯类,如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)等;(2)电解质锂盐,如六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)和六氟磷酸锂(LiPF6)等;(3)必要的添加剂,如碳酸亚乙烯酯(VC)、苯氨基甲酸甲酯(MPC)、二甲基亚砜(DMSO)等。在电解液回收时,由于电解液组成复杂,且有些组分熔沸点较为相近,一般很难将各种组分都分别进行分离提纯。目前大多数已有技术都是对电解液中的金属锂进行提取,而这些方法往往会残余大量的混合有机物溶液,在工业应用中很难被利用,一般只能当做危废进行处理,增加了处理的成本,也造成了资源浪费。
目前,已有部分专利是通过对电解液减压蒸馏来进行六氟磷酸锂的回收,如专利申请(CN201110427431.2)公开了一种回收废旧锂离子电池电解液的方法,通过高真空减压精馏分离电解液所含有机溶剂和固体六氟磷酸锂物料,将得到的六氟磷酸锂粗品进行结晶提纯后得到纯净的产品六氟磷酸锂。实际上仅仅通过一次真空减压蒸馏,很难使大部分有机溶剂达到沸点,蒸馏后仍残存大量有机溶剂,很难将所有溶剂蒸发,留下六氟磷酸锂固体。又如,专利申请(CN201810012129.2)公开了一种废旧锂离子电池电解液回收工艺,通过将电解液纯滤液减压蒸馏后得到浓缩滤液,分析补充有效成分后制成新的电解液。此方法不仅将六氟磷酸锂留在了浓缩滤液中,更将废电解液中的各种杂质如PF6-、LiF、HF等留在浓缩液中,重新制成电解液后将大大影响电解液的性能,使得该方法实用性降低。而专利申请(CN201910746383.X)公开了一种废旧锂离子电池中电解液的无害化回收处理方法,将电池切割后在有色石灰乳溶液中浸泡,充分反应分层后分为有机相、水溶液相、密度大于水的有机相和固体残渣相。但此方法回收得到的有机相需交由电解液厂商进行进一步处理,由于回收得到的有机相含有不同的电解液添加剂及分解产物,而不同厂商对有机溶剂组成的要求不同,此方法的实用性受到很大限制。同时得到的固体残渣为CaF2和Ca3(PO4)2的混合物,难以进一步分离利用。因此,对锂离子电池电解液进行有效成分的综合回收利用,同时尽量去除废电解液中影响其性能的各种杂质,对电解液资源化回收利用尤为重要。
发明内容
为了克服现有电解液回收利用方法存在的回收效果差、产生废料多、无法有效去除电解液杂质及对有效组分回收利用不充分等问题,本发明提供了一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,旨在对废电解液最大程度地提取其中的有机溶剂与六氟磷酸锂,有效去除杂质,产生更少的废料,对于废电解液进行综合回收利用。本发明处理的废电解液基于收集到的液态废电解液,来源有锂离子电池回收厂、锂离子电池生产厂、及通过其他装置拆解锂离子电池得到的电解液。本发明可以处理各种来源、不同型号及不同质量的废电解液,通过回收其中共同的有效组分,实现回收再生。
具体方案如下:
一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:将收集到的电解液进行脱水、脱色处理后,混合醇类溶剂进行多级超真空减压共沸蒸馏,塔顶气体冷凝后液化,并通过膜分离法分开醇类溶剂与碳酸酯类溶剂,其中,醇类溶剂再次循环利用;
步骤2:塔釜液脱酸脱水、低温结晶后过滤,并用溶剂洗掉杂质,之后再低温干燥得到六氟磷酸锂固体;
步骤3:混合六氟磷酸锂固体及碳酸酯类溶剂,分析组分,并适当添加其他成分,配制为新的电解液。
一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤(1):将收集到的电解液先后通过活性炭、分子筛进行脱色脱水处理,得到无色或淡黄色透明清亮的电解液;
步骤(2):将电解液与醇类溶剂混合后通入多级刮板薄膜蒸发器,进行超真空减压共沸精馏,得到的塔釜液混合醇类溶剂后通入下一级刮板薄膜蒸发器,在经过多级处理后,导出塔釜液,此过程中的塔顶气体均通入冷凝装置液化后导出;
步骤(3):将塔顶气体冷凝液通过膜分离,分开醇类溶剂与电解液中所含碳酸酯类混合溶剂,如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)等,其中,醇类溶剂循环再利用,碳酸酯类混合溶剂通过阴离子交换树脂去除HF,再通过活性炭脱水处理,导出混合溶剂;
步骤(4):将多级精馏后的塔釜液通过阴离子交换树脂去除HF,再通过分子筛、活性炭脱水处理,低温结晶,真空过滤后得到晶体,用溶剂反复冲洗晶体,惰性气氛下低温干燥后得到洁净的六氟磷酸锂晶体;
步骤(5):将步骤三中得到的碳酸酯类混合溶剂与步骤四最终得到的六氟磷酸锂按比例混合溶解,检测混合液中各组分所占比例,补充一定的溶剂与电解液添加剂,复配为新的电解液。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(1)中分子筛及活性炭与处理电解液的料液比为1:0.5~1:2,此过程保持隔绝空气,处理后的电解液连续通入步骤(2)装置中。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(2)中的蒸馏温度为40~80℃,真空度为0~10千帕,冷凝温度为-40~0℃。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(2)中的醇类溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇等醇类中的一种或多种,且醇类溶剂与电解液体积比为0.2:1~1:1。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(2)中电解液通入多级刮板薄膜蒸发器处理的级数为3~6级。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(3)中的膜为选择性透过醇类溶剂的纳滤膜。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(4)低温结晶的温度为-40~-10℃,结晶时间为8~20小时。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(4)中冲洗晶体的溶剂为六氟磷酸锂溶解度极低的纯溶剂,干燥过程温度为20~40℃,所采用的惰性气体为高纯氮气、氦气等。
作为本发明的进一步改进,HF的检测方法为在手套箱中取一定质量的混合溶液加入GC进样瓶或其他带胶塞盖子的透明小瓶内,加入溴百里香酚蓝作为指示剂,用装有甲醇钠等标准液的针管插入小瓶的胶塞逐滴滴定,滴定完成后称量消耗的标准液的质量,计算出溶液内含有游离酸的质量比作为HF含量,应保证HF的质量比低于50 ppm。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(5)中得到的混合溶液在复配前需确保溶液中HF含量在50 ppm以下,水含量在20 ppm以下。
本发明的有益效果在于:
1、利用了超真空减压蒸馏和共沸蒸馏的原理,可尽可能的降低电解液内有机溶剂的沸点,在保证六氟磷酸锂不会分解的温度下,最大程度地进行有机溶剂的提取分离;
2、使用了刮板薄膜蒸发器进行蒸馏,蒸发强度大,操作弹性高,受热时间短;
3、通过采用多级循环的方法多次补充共沸溶剂进行蒸馏,可以灵活控制共沸溶剂的添加比例和塔釜液的浓度,以实现提取效率和运行成本之间的平衡;
4、用于共沸蒸馏的醇类溶剂可以通过膜分离的方法不断循环利用,降低了电解液回收利用的成本,减少了废液的产生,使整个过程更加绿色环保;
5、废电解液的处理流程是前后相连的,可以连续进料、连续生产,既提高了生产效率,又保证了整个过程隔绝空气与水,避免了六氟磷酸锂的分解,提高了废电解液的回收率;
6、通过分别提取六氟磷酸锂和有机溶剂的方式,可将杂质留在塔釜液冷却结晶后的滤液中,保证了复配电解液成分的纯度和稳定性,并可以根据不同应用要求个性化地加入电解液添加剂,提高了复配电解液的实用性;
7、本发明可以绿色处理废电解液,实现废电解液有效成分的综合回收利用,节约资源,保护环境,并能产生良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
如图所示,一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,具体步骤如下:
步骤(1):将1000 ml废电解液通入装有500g颗粒状活性炭的吸附塔吸附8h,随后通入装有500g颗粒状13X分子筛的吸附塔吸附8h,此时电解液从淡黄色变为接近透明的淡黄色;
步骤(2):电解液与1倍体积的醇类溶剂混合,醇类溶剂由40%的甲醇溶液与60%的乙醇溶液组成,以20 ml/min的速率通入刮板薄膜蒸发器,刮板旋转速度设置为5r/s,蒸发器壳程中通入水作为换热介质,蒸发温度设置为70℃,蒸发器连接真空泵使体系真空度为5kPa;
步骤(3):步骤(2)中刮板薄膜蒸发器蒸发后得到的塔釜液再次混合醇类溶剂,连续通入下一级刮板薄膜蒸发器进行蒸馏,混合的醇类溶剂、蒸发温度及真空度与步骤(2)中保持一致;
步骤(4):将步骤(3)在三级、四级、五级刮板薄膜蒸发器中重复,并最终在五级刮板薄膜蒸发器中导出塔釜液;其中,五级刮板薄膜蒸发器的塔顶均连接冷却器壳程,经冷却器管程的制冷剂降温,冷却温度为-20℃,随后导出塔顶气体冷凝液;
步骤(5):塔顶气体冷凝液通过纳滤膜过滤,每只膜壳膜元件数量为4,操作压力为2.1 Mpa,分离醇类溶剂与塔顶冷凝液内含有的碳酸酯类混合溶剂,包括EC、DMC、EMC、DEC、PC等,将醇类溶剂通入步骤(2)、(3)、(4)循环使用,将碳酸酯类混合溶剂导出;
步骤(6):将碳酸酯类混合溶剂先通过阴离子交换树脂柱除去HF后,再通入步骤(1)中两吸附塔去除微量水,收集得到700 ml溶剂;
步骤(7):将步骤(4)中导出的塔釜液先后通过与步骤(6)相同的阴离子交换树脂和吸附塔,得到150ml溶液,将溶液转移到结晶釜中低温结晶20小时,结晶温度为-40℃,真空过滤得到晶体,随后用正己烷冲洗晶体三遍,在氮气气氛保护下干燥后得到98g洁净的六氟磷酸锂晶体。电解液密度为1.28g/cm3,六氟磷酸锂在电解液中质量比为12%计算,六氟磷酸锂的回收率为63.8%;
步骤(8):将步骤(5)得到的溶剂与步骤(7)得到的六氟磷酸锂固体混合溶解,在手套箱内取1ml混合溶液,稀释100倍后,取1ml稀释液放进G-C进样瓶中,加入一滴溴百里香酚蓝溶液,用装有甲醇钠溶液的针管逐滴滴定至变色,随后计算出HF含量为40ppm,用微量注射器取一滴混合溶液滴入卡尔费休水分检测仪,三次测量后取平均,测得含水量为13ppm;
步骤(9):进行成分分析,补充有机溶剂和六氟磷酸锂固体,加入适量的电解液添加剂,配制成电解液产品。
实施例2
步骤(1):在通有氮气气氛的手套箱内将300ml废电解液倒入装有300g颗粒状活性炭的烧杯中浸泡5h,随后过滤后倒入装有300g颗粒状13X分子筛的烧杯中浸泡8h,过滤倒出,电解液由黄色变为淡黄色。
步骤(2):将电解液与150ml的无水甲醇溶剂混合,以10 ml/min的速率通入刮板薄膜蒸发器,刮板旋转速度设置为2r/s,蒸发器壳程中通入水作为换热介质,蒸发温度设置为40℃,蒸发器连接真空泵使体系真空度为10 kPa;
步骤(3):步骤(2)中刮板薄膜蒸发器蒸发后得到的塔釜液再次混合150ml无水甲醇,通入下一级刮板薄膜蒸发器进行蒸馏,混合的醇类溶剂、蒸发温度及真空度与步骤(2)中保持一致;
步骤(4):将步骤(3)在第三级刮板薄膜蒸发器中重复,随后导出塔釜液;其中,三级刮板薄膜蒸发器的塔顶均连接冷却器壳程,经冷却器管程的制冷剂降温,冷却温度为-10℃,随后导出塔顶气体冷凝液;
步骤(5):塔顶气体冷凝液通过纳滤膜过滤,每只膜壳膜元件数量为4,操作压力为2.1 Mpa,分离醇类溶剂与塔顶冷凝液内含有的碳酸酯类混合溶剂,包括EC、DMC、EMC、DEC、PC等,将醇类溶剂通入步骤(2)、(3)、(4)循环使用,将碳酸酯类混合溶剂导出;
步骤(6):将碳酸酯类混合溶剂先通过阴离子交换树脂柱除去HF后,再通入步骤(1)中装有再生的分子筛的烧杯内去除微量水,收集得到210 ml溶剂;
步骤(7):将步骤(4)中导出的塔釜液先后通过与步骤(6)相同的阴离子交换树脂和吸附塔,得到78ml溶液,将溶液转移到结晶釜中低温结晶8小时,结晶温度为-10℃,真空过滤得到晶体,随后用甲苯冲洗晶体三遍,在氮气气氛保护下干燥后得到21g洁净的六氟磷酸锂晶体。电解液密度为1.19g/cm3,六氟磷酸锂在电解液中质量比为12%计算,六氟磷酸锂的回收率为49.0%;
步骤(8):将步骤(5)得到的溶剂与步骤(7)得到的六氟磷酸锂固体混合溶解,在手套箱内取1ml混合溶液,稀释100倍后,取1ml稀释液放进G-C进样瓶中,加入一滴溴百里香酚蓝溶液,用装有甲醇钠溶液的针管逐滴滴定至变色,随后计算出HF含量为30ppm,用微量注射器取一滴混合溶液滴入卡尔费休水分检测仪,三次测量后取平均,测得含水量为18ppm;
步骤(9):进行成分分析,补充有机溶剂和六氟磷酸锂固体,加入适量的电解液添加剂,配制成电解液产品。
实施例3
步骤(1):将10 L废电解液通入装有10kg颗粒状活性炭的吸附塔吸附5h,随后通入装有500g颗粒状13X分子筛的吸附塔吸附12h,此时电解液从淡黄色变为无色透明清亮的液体;
步骤(2):步骤(1)中的电解液与2倍体积的醇类溶剂通入带有搅拌叶片的混合桶中,醇类溶剂由30%的甲醇溶液及40%的乙醇溶液及10%丙醇溶液组成,混有醇类溶剂的电解液从混合桶以10 ml/min的速率通入刮板薄膜蒸发器,刮板旋转速度设置为5r/s,蒸发器壳程中通入水作为换热介质,蒸发温度设置为80℃,蒸发器连接真空泵使体系真空度为2kPa;
步骤(3):步骤(2)中刮板薄膜蒸发器蒸发后得到的塔釜液不混合醇类溶剂,直接通入下一级刮板薄膜蒸发器进行蒸馏,蒸发温度及真空度与步骤(2)中保持一致;
步骤(4):将步骤(3)在三级、四级、五级、六级刮板薄膜蒸发器中重复,并最终在六级刮板薄膜蒸发器中导出塔釜液;其中,六级刮板薄膜蒸发器的塔顶均连接冷却器壳程,经冷却器管程的制冷剂降温,冷却温度为-40℃,随后导出塔顶气体冷凝液;
步骤(5):塔顶气体冷凝液通过纳滤膜过滤,每只膜壳膜元件数量为4,操作压力为2.1 Mpa,分离醇类溶剂与塔顶冷凝液内含有的碳酸酯类混合溶剂,包括EC、DMC、EMC、DEC、PC等,将醇类溶剂通入步骤(2)、(3)、(4)循环使用,将碳酸酯类混合溶剂导出;
步骤(6):将碳酸酯类混合溶剂先通过两级阴离子交换树脂柱除去HF后,再通入步骤(1)中经过再生的两吸附塔去除微量水,收集得到8.5 L溶剂;
步骤(7):将步骤(4)中导出的塔釜液先后通过与步骤(6)相同的阴离子交换树脂和吸附塔,得到1.17 L溶液,将溶液转移到结晶釜中低温结晶24h,结晶温度为-40℃,真空过滤得到晶体,随后用正己烷冲洗晶体三遍,在氮气气氛保护下20℃干燥12h后得到1.09kg洁净的六氟磷酸锂晶体。电解液密度为1.21g/cm3,六氟磷酸锂在电解液中质量比为12%计算,六氟磷酸锂的回收率为75.1%;
步骤(8):将步骤(5)得到的溶剂与步骤(7)得到的六氟磷酸锂固体混合溶解,在手套箱内取1ml混合溶液,稀释50倍后,取2ml稀释液放进带胶塞的玻璃瓶中,加入三滴溴百里香酚蓝溶液,用装有甲醇钠溶液的针管逐滴滴定至变色,随后计算出HF含量为48ppm,用微量注射器取一滴混合溶液滴入卡尔费休水分检测仪,三次测量后取平均,测得含水量为10ppm;
步骤(9):进行成分分析,补充有机溶剂和六氟磷酸锂固体,加入适量的电解液添加剂,配制成电解液产品。
通过多次试验验证,本发明方法所回收的六氟磷酸锂效率约为48-75%,回收效率与混合的醇类溶剂比例、醇类溶剂组分、蒸发器级数及蒸发温度等因素有关,其中蒸发级数高时,六氟磷酸锂回收效率高,相应的复配电解液内含有的HF含量更高。在本发明所要求的参数范围内回收的六氟磷酸锂及碳酸酯类溶剂,复配后均符合六氟磷酸锂电解液的行业标准HG/T 4067-2015所规定的技术要求。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:将收集到的电解液进行脱水、脱色处理后,混合醇类溶剂进行多级超真空减压共沸蒸馏,塔顶气体冷凝后液化,并通过膜分离法分开醇类溶剂与碳酸酯类溶剂,其中,醇类溶剂再次循环利用;
步骤2:塔釜液脱酸脱水、低温结晶后过滤,并用溶剂洗掉杂质,之后再低温干燥得到六氟磷酸锂固体;
步骤3:混合六氟磷酸锂固体及碳酸酯类溶剂,分析组分,并适当添加其他成分,配制为新的电解液。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤(1):将收集到的电解液先后通过活性炭、分子筛进行脱色脱水处理,得到无色或淡黄色透明清亮的电解液;
步骤(2):将电解液与醇类溶剂混合后通入多级刮板薄膜蒸发器,进行超真空减压共沸精馏,得到的塔釜液混合醇类溶剂后通入下一级刮板薄膜蒸发器,在经过多级处理后,导出塔釜液,此过程中的塔顶气体均通入冷凝装置液化后导出;
步骤(3):将塔顶气体冷凝液通过膜分离,分开醇类溶剂与电解液中所含碳酸酯类混合溶剂,其中,醇类溶剂循环再利用,碳酸酯类混合溶剂通过阴离子交换树脂去除HF,再通过活性炭脱水处理,导出混合溶剂;
步骤(4):将多级精馏后的塔釜液通过阴离子交换树脂去除HF,再通过分子筛、活性炭脱水处理,低温结晶,真空过滤后得到晶体,用溶剂反复冲洗晶体,惰性气氛下低温干燥后得到洁净的六氟磷酸锂晶体;
步骤(5):将步骤三中得到的碳酸酯类混合溶剂与步骤四最终得到的六氟磷酸锂按比例混合溶解,检测混合液中各组分所占比例,补充一定的溶剂与电解液添加剂,复配为新的电解液。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(1)中分子筛及活性炭与处理电解液的料液比为1:0.5~1:2,此过程保持隔绝空气,处理后的电解液连续通入步骤(2)装置中。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(2)中的蒸馏温度为40~80℃,真空度为0~10千帕,冷凝温度为-40~0℃。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(2)中的醇类溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种,且醇类溶剂与电解液体积比为0.2:1~1:1。
6.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(2)中电解液通入多级刮板薄膜蒸发器处理的级数为3~6级。
7.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(3)中的膜为选择性透过醇类溶剂的纳滤膜。
8.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(4)低温结晶的温度为-40~-10℃,结晶时间为8~20小时。
9.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(4)中冲洗晶体的溶剂为六氟磷酸锂溶解度极低的纯溶剂,干燥过程温度为20~40℃。
10.根据权利要求2所述的一种锂离子电池废电解液综合回收再生方法,其特征在于,所述步骤(5)中得到的混合溶液在复配前需确保溶液中HF含量在50 ppm以下,水含量在20ppm以下。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115286158A (zh) * 2022-07-12 2022-11-04 山东海科新源材料科技股份有限公司 一种电解液溶剂的回收处理工艺
CN117423924A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 江苏奥克化学有限公司 一种以废旧锂离子电池电解液为原料回收溶剂的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102496752A (zh) * 2011-12-19 2012-06-13 中国海洋石油总公司 一种回收废旧锂离子电池电解液的方法
CN105390765A (zh) * 2015-12-07 2016-03-09 深圳市沃特玛电池有限公司 一种锂离子电池电解液回收方法
US20170073827A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Producing system of reduction product
CN110203949A (zh) * 2019-07-19 2019-09-06 郑州中科新兴产业技术研究院 一种废旧锂离子电池电解液全回收方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102496752A (zh) * 2011-12-19 2012-06-13 中国海洋石油总公司 一种回收废旧锂离子电池电解液的方法
US20170073827A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Producing system of reduction product
CN105390765A (zh) * 2015-12-07 2016-03-09 深圳市沃特玛电池有限公司 一种锂离子电池电解液回收方法
CN110203949A (zh) * 2019-07-19 2019-09-06 郑州中科新兴产业技术研究院 一种废旧锂离子电池电解液全回收方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115286158A (zh) * 2022-07-12 2022-11-04 山东海科新源材料科技股份有限公司 一种电解液溶剂的回收处理工艺
CN117423924A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 江苏奥克化学有限公司 一种以废旧锂离子电池电解液为原料回收溶剂的方法
CN117423924B (zh) * 2023-12-19 2024-04-26 江苏奥克化学有限公司 一种以废旧锂离子电池电解液为原料回收溶剂的方法

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