CN115764042A

CN115764042A - 一种锂电池电解液回收装置及其工艺

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Publication number: CN115764042A
Application number: CN202211718182.7A
Authority: CN
Inventors: 付海能; 刘苗华; 孙屹
Original assignee: Hunan Kaidi Zhongneng Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Kaidi Zhongneng Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明属于电池回收技术领域，尤其涉及一种锂电池电解液回收装置及其工艺。包括箱体、进料斗、破碎装置、收集筐、第一进料管、第二进料管、排气管、气泵、加热装置、保护气体发生器和有机溶剂储罐。本发明通过在进料斗上分别设置气泵和第一进料管，能够通过气泵和排气管将箱体内和进料斗内的空气排出，从而能够避免氧气进入到箱体内，能够在不放电的情况下粉碎锂电池，且能够在有机物溶解电解质时，通过气泵收集产生的有害气体，还能够通过气泵将箱体内的空气排空，进而通过加热装置实现减压蒸馏，将有机溶剂和浓缩滤液分离。

Description

一种锂电池电解液回收装置及其工艺

技术领域

本发明属于电池回收技术领域，尤其涉及一种锂电池电解液回收装置及其工艺。

背景技术

锂离子电池因其成本低、安全性能好、寿命长、比能量高、无记忆效应、环境友好等显著优点，而被广泛的应用于电子、交通、储能、航天等领域。预计未来数年内，在锂离子电池使用寿命结束后将会产生大量的废旧电池。对于报废的或已经梯次利用过的废旧动力电池，已不具有使用价值，但这些电池中还含有大量的电解液，以及有色金属(铝箔，铜箔)和有价材料(正负极材料)，如果不处理或处理不好，不但会污染环境，而且还会造成资源浪费。目前我国电池的回收率不足2%，这是因为电池是一个复杂的化学体系，电池循环利用并不是一件简单的事情，加之不同厂家的锂电池材料和配方等各不相同，从废旧锂电池中直接回收正极材料、负极材料、电解液、隔膜等高附加值的中间品商业化难度很大。很多学者都在致力于从废旧锂离子电池正极电极材料上回收金属资源的研究。但是，对电解液的回收研究工作还寥寥无几，现有技术中并未存在有效的对废旧锂离子电池内电解液进行回收的工艺方法。

例如公开号为：CN111668569B的专利，公开了一种锂电池精准回收方法，包括：1)废锂电池进行放电处理；2)采用废锂电池电解液回收装置，将废锂电池内部的电解液抽到第一收集箱内，并对抽除电解液的废锂电池的内外干燥；3)将废锂电池的外壳剪切分离，回收外壳并得到电池极芯；4)将电池极芯进行切割粉碎，得到电池极芯粉碎物；5)将电池极芯粉碎物置于石墨分离装置的打粉器中，将电池极芯粉碎物中的石墨打粉，并在打粉器内打粉扬尘、在打粉器底部喷气、在打粉器的上侧壁或顶部抽吸打粉器内的扬尘气体、在抽吸管道内设置多级过滤网，通过过滤网收集不同粒径的石墨粉。

上述发明虽然能够精准地将电解液、外壳、正极金属和负极石墨分离回收，提高废锂电池的资源化利用。

但上述发明需要放电处理，且采用针头抽取分离电解液的方式无法处理固态或凝胶状的电解液。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对背景技术中提出的技术问题，提供设计一种既能够无需放电处理，也能够处理固体或凝胶状的电解液回收装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种锂电池电解液回收装置，包括箱体、进料斗、破碎装置、收集筐、第一进料管、第二进料管、排气管、气泵、加热装置、保护气体发生器和有机溶剂储罐；

所述进料斗安装在所述箱体的上端面，所述进料斗的内腔与所述箱体的内腔连通，所述气泵和可开闭的所述第一进料管均设置在所述进料斗的上端面，所述排气管的上端贯穿所述进料斗的上壁后与所述气泵的输入端连通，所述第一进料管与所述进料斗的内腔连通，所述破碎装置和所述收集筐分别设置在所述箱体内腔的上下两侧，所述收集筐可在箱体内上下活动，所述收集筐的底面为过滤板，所述第二进料管的一端伸入箱体内，所述第二进料管的另一端分别与所述保护气体发生器和所述有机溶剂储罐连接，所述加热装置用于加热箱体内的滤液。

优选的，还包括为所述收集筐上下移动提供动力的驱动装置，所述箱体内设有安装板，所述安装板的一端固定设置在所述箱体内，所述安装板的另一端与所述箱体内壁留有预定距离，所述驱动装置设置在所述安装板的下端面。

优选的，所述箱体内设有非接触式温度传感器，所述非接触式温度传感器安装在所述安装板的下端面。

优选的，所述安装板的上端面设有预定的倾斜角度。

优选的，所述箱体的下端面设有出料管，所述出料管与所述箱体内腔连通。

优选的，所述加热装置为电热丝，所述电热丝设置在所述箱体内腔的底面。

优选的，所述排气管内设有过滤网。

一种锂电池电解液回收工艺，采用上述任意一项所述的回收装置，具体步骤如下：

S1：开启保护气体发生器和气泵，保护气体通过第二进料管进入箱体内，保护气体在箱体内从下往上移动，并通过排气管进入气泵后排出；

S2：将废旧锂电池通过第一进料管投入到箱体内，通过破碎装置破碎，破碎后的粉末通过收集筐收集；

S3：关闭保护气体发生器，打开有机溶剂储罐，将有机溶剂通过第一进料管输入到收集槽内，浸泡1.5～3h；

S4：将收集筐向上升起进行固液分离，得到固体组分和滤液；

S6：再通过气泵对箱体内抽真空，通过加热装置将滤液进行减压蒸馏得到有机溶剂和浓缩滤液；

S7：将浓缩滤液进行成分测试，然后调节浓度、补充电解质和电池溶剂制成新锂电池电解液。

优选的，所述步骤S3中，浸泡过程中需要将箱体内的温度控制在20～45℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在进料斗上分别设置气泵和第一进料管，能够通过气泵和排气管将箱体内和进料斗内的空气排出，从而能够避免氧气进入到箱体内，能够在不放电的情况下粉碎锂电池，且能够在有机物溶解电解质时，通过气泵收集产生的有害气体，还能够通过气泵将箱体内的空气排空，进而通过加热装置实现减压蒸馏，将有机溶剂和浓缩滤液分离。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的气泵和排气管结构示意图；

图4为本发明的加热装置结构示意图；

图5为本发明的进料管结构示意图。

图中：1、箱体；11、破碎装置；12、收集筐；13、第二进料管；14、非接触式温度传感器；15、出料管；16、安装板；17、加热装置；2、进料斗；21、第一进料管；22、气泵；23、排气管；231、过滤网；4、保护气体发生器；5、有机溶剂储罐；6、驱动装置。

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与本发明保护的范围。

为了清晰的描述和理解本专利，除本专利设计的工装外，其它的能够用到的工装结构和设备部分结构在图中也已给出。

实施例1

请参照附图1-5，一种锂电池电解液回收装置，包括箱体1、进料斗2、破碎装置11、收集筐12、第一进料管21、第二进料管13、排气管23、气泵22、加热装置17、保护气体发生器4和有机溶剂储罐5；

所述进料斗2安装在所述箱体1的上端面，所述进料斗2的内腔与所述箱体1的内腔连通，所述气泵22和可开闭的所述第一进料管21均设置在所述进料斗2的上端面，所述排气管23的上端贯穿所述进料斗2的上壁后与所述气泵22的输入端连通，所述第一进料管21与所述进料斗2的内腔连通，所述破碎装置11和所述收集筐12分别设置在所述箱体1内腔的上下两侧，所述收集筐12可在箱体1内上下活动，所述收集筐12的底面为过滤板，所述第二进料管13的一端伸入箱体1内，所述第二进料管13的另一端分别与所述保护气体发生器4和所述有机溶剂储罐5连接，所述加热装置17用于加热箱体1内的滤液。

本发明用于回收固态和凝胶型电解液，具体的，开启气泵22和保护气体发生器4（一般选择二氧化碳或者氮气等惰性气体），保护气体从第二进料管13进入到箱体1内，然后通过排气管23和气泵22排出，使得惰性气体充满箱体1内部，打开第一进料管21，将去掉外壳的锂电池（例如18650）倒入进料斗2内，然后封闭进料斗2，通过破碎装置11（优选对辊破碎的方式）将锂电池破碎，破碎后的粉末掉入收集筐12内，关闭气体发生器和支管上相应的阀门，打开有机溶剂储罐5，将有机溶剂通过第二进料管13输入到箱体1内部，然后关闭有机溶剂储罐5支管上相应的阀门，从图5中可以看出，第二进料管13还连接有空气过滤器，打开空气过滤器支管上的阀门，并同时开启气泵22，外界的空气被过滤后通过第二进料管13补充进箱体1内，并通过气泵22排出箱体1，有机溶剂溶解产生的废气也被气泵22吸出，溶解的过程中通过加热装置17配合温度监测装置控制有机溶剂的温度，溶解完成后，则可通过提升收集筐12通过重力的作用配合过滤板将固体组分和滤液分离，进而关闭空气过滤器对应的阀门将第二进料管13封闭，气泵22继续工作将箱体1内的空气完全抽出，形成真空的环境，通过加热装置17加热，减压蒸馏得到有机溶剂和浓缩滤液。

需要说明的是，气泵22的输出端分别连接有不同的分支管，且每个分支管上均连接有阀门，当进行破碎步骤时，其他分支管关闭，连接有保护气体回收处理装置的分支管打开，对保护气体进行回收处理（处理方法可采用化学吸收的方式，例如当保护气体为二氧化碳时，采用氢氧化钠吸收二氧化碳）；当进行溶解步骤时，其他分支管关闭，连接有尾气回收处理装置的分支管打开，对尾气中的有害物质进行吸收（例如采用多块喷涂有光催化剂的过滤结构配合光照）；当进行减压蒸馏步骤时，其他分支管关闭，连接有冷凝装置的分支管打开，实现冷凝处理。

作为进一步的方案，还包括为所述收集筐12上下移动提供动力的驱动装置6（例如气缸、电缸等），所述箱体1内设有安装板16，所述安装板16的一端固定设置在所述箱体1内，所述安装板16的另一端与所述箱体1内壁留有预定距离，所述驱动装置6设置在所述安装板16的下端面。

作为进一步的方案，箱体1内设有非接触式温度传感器14，非接触式温度传感器14安装在安装板16的下端面，由于收集筐12需要上下移动，采用非接触式温度传感器14是优选的一种方案。

作为进一步的方案，安装板16的上端面设有预定的倾斜角度，从而能够引导破碎后的锂电池粉末进入到收集筐12内。

作为进一步的方案，箱体1的下端面设有出料管15，出料管15与箱体1内腔连通，通过出料管15能够将箱体1内残留的液体排出箱体1内，需要说明的是，箱体1的侧面设有可开合的箱门（图中未示出），便于取出收集筐12上的固体组分，此固体组分包括正极材料、负极材料和隔膜。

作为进一步的方案，加热装置17为电热丝，电热丝设置在箱体1内腔的底面，电热丝可以为图4所示的螺旋状。

作为进一步的方案，排气管23内设有过滤网231，能够防止锂电池粉末被吸出。

实施例2

作为进一步的方案，所述步骤S3中，浸泡过程中需要将箱体内的温度控制在20～45℃。

有机溶剂采用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯中的至少一种。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种锂电池电解液回收装置，其特征在于，包括箱体（1）、进料斗（2）、破碎装置（11）、收集筐（12）、第一进料管（21）、第二进料管（13）、排气管（23）、气泵（22）、加热装置（17）、保护气体发生器（4）和有机溶剂储罐（5）；

所述进料斗（2）安装在所述箱体（1）的上端面，所述进料斗（2）的内腔与所述箱体（1）的内腔连通，所述气泵（22）和可开闭的所述第一进料管（21）均设置在所述进料斗（2）的上端面，所述排气管（23）的上端贯穿所述进料斗（2）的上壁后与所述气泵（22）的输入端连通，所述第一进料管（21）与所述进料斗（2）的内腔连通，所述破碎装置（11）和所述收集筐（12）分别设置在所述箱体（1）内腔的上下两侧，所述收集筐（12）可在箱体（1）内上下活动，所述收集筐（12）的底面为过滤板，所述第二进料管（13）的一端伸入箱体（1）内，所述第二进料管（13）的另一端分别与所述保护气体发生器（4）和所述有机溶剂储罐（5）连接，所述加热装置（17）用于加热箱体（1）内的滤液。

2.根据权利要求1所述的锂电池电解液回收装置，其特征在于，还包括为所述收集筐（12）上下移动提供动力的驱动装置（6），所述箱体（1）内设有安装板（16），所述安装板（16）的一端固定设置在所述箱体（1）内，所述安装板（16）的另一端与所述箱体（1）内壁留有预定距离，所述驱动装置（6）设置在所述安装板（16）的下端面。

3.根据权利要求2所述的锂电池电解液回收装置，其特征在于，所述箱体（1）内设有非接触式温度传感器（14），所述非接触式温度传感器（14）安装在所述安装板（16）的下端面。

4.根据权利要求2所述的锂电池电解液回收装置，其特征在于，所述安装板（16）的上端面设有预定的倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的锂电池电解液回收装置，其特征在于，所述箱体（1）的下端面设有出料管（15），所述出料管（15）与所述箱体（1）内腔连通。

6.根据权利要求1所述的锂电池电解液回收装置，其特征在于，所述加热装置（17）为电热丝，所述电热丝设置在所述箱体（1）内腔的底面。

7.根据权利要求1所述的锂电池电解液回收装置，其特征在于，所述排气管（23）内设有过滤网（231）。

8.一种锂电池电解液回收工艺，其特征在于，采用上述权利要求1-7中任意一项所述的回收装置，具体步骤如下：

9.根据权利要求8所述的锂电池电解液回收工艺，其特征在于，所述步骤S3中，浸泡过程中需要将箱体内的温度控制在20～45℃。