CN217822960U - 一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂离子电池加工领域，公开了一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，包括连续流反应器、过滤器、用于分离油相和水相的分液器、蒸发结晶器；所述连续流反应器的出口连接过滤器，所述过滤器的滤液出口连接分液器，所述分液器的下部连接有水相出口，所述水相出口连接至蒸发结晶器。

Description

一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体为一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统。

背景技术

锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下按一定比例配置而成。近年来，随着新能源锂电池飞速发展，电解液需求与日俱增。而锂电池电解液一般含有毒性物质和挥发性的有机物质，不得随意丢弃，否则对环境和人体都具有严重的危害性。

碳酸锂在锂电池的应用中是制备电解液中各种电解质锂盐和锂电池正极材料的一种重要基础原材料，目前碳酸锂的生产方法主要是从矿石提锂和盐湖卤水提锂来制备。为拓宽碳酸锂的获得途径，以锂电池废电解液中的锂盐来制备碳酸锂的方法也获得越来越多的关注和研究。

现有的电解液回收工艺中，通常先采用减压蒸馏对电解液中的溶剂进行回收，但减压蒸馏在加热过程中电解质锂盐会分解出HF和PF₅等有害气体。现有技术在减压蒸馏后将电解质和碳酸盐加入反应釜中进行沉锂反应获得碳酸锂，只选择回收电解质中具有高价值的锂，而对于电解质中的六氟磷酸根没有回收，一般是通过对分解后的尾气进行吸收和沉锂后进入废水中用沉淀的方式进行处理，这样无法回收六氟磷酸根，导致电解质的综合回收效益较低。

所以，本实用新型所要解决的问题在于：如何避免高温蒸馏有机相来回收有机溶液和锂离子以及六氟磷酸根离子。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，该系统利用连续流反应器实现油水相混合，使锂离子以沉淀形式从油相中迁移出来，使六氟磷酸根能够进入到水相中，避免传统操作需要先分离油相高温操作产生的HF气体。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，包括连续流反应器、过滤器、用于分离油相和水相的分液器、蒸发结晶器；所述连续流反应器的出口连接过滤器，所述过滤器的滤液出口连接分液器，所述分液器的下部连接有水相出口，所述水相出口连接至蒸发结晶器。

在上述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统中，还包括用于干燥油相的第一反应器、用于对油相进行脱色的第二反应器、用于吸附油相中残余水分的进行吸附的分子筛塔；所述分液器的下部还连接有油相出口，所述油相出口、第一反应器、第二反应器、分子筛塔依次连接。

在上述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统中，所述蒸发结晶器包括釜体、用于对釜体进行加热的加热夹套、连接在釜体顶部的真空管以及蛇形冷凝器，所述釜体和水相出口连通，所述釜体上连接有搅拌器。

在上述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统中，所述连续流反应器为管道反应器。优选地，所述管道反应器的管道外侧包覆有保温夹套；还包括预热器，所述预热器设置在管道反应器之前，用于将物料加热至预设温度。

在上述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统中，所述分液器为分液漏斗，所述分液漏斗的底部连接有第一管道和第二管道，所述第一管道、第二管道通过三通阀连接至分液漏斗的底部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

第一、连续流反应器取代传统的低效间隙化的反应釜生产操作，不仅提高了化学反应的效率、实现连续化生产；而且反应投料及生产在连续流反应器内，使得泄露和人工投料所带来的安全隐患降低，适合大规模工业生产。

连续流反应器能够实现油相、水相进行充分的混合反应，通过沉淀Li离子实现六氟磷酸根向水相中的转移；使六氟磷酸根可在后续的浓缩结晶工序中予以分离。

第二、副产物为价值较高的六氟磷酸盐，可作为锂电池应用中的一种重要原料，同时实现了电解质中锂和六氟磷酸根的高效回收。

第三、因为氧化、分解、吸水等作用导致废旧电解液有机溶剂一般存在变色、水分高等问题，工艺中通过干燥剂脱水、活性碳脱色、分子筛吸附等工艺对分离的有机组分进行净化提纯，获得高纯度的有机溶剂，可重新回用到电解液制备中。

第四、本案采用的连续流反应器优选为管道反应器，相比微通道反应器，其能够防堵。

本系统可对废旧电解液各组分进行高效回收，是一种工艺简单、环境友好、适合规模化工业化应用的绿色工艺方法。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参考图1，一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，包括连续流反应器1、过滤器2、用于分离油相和水相的分液器3、蒸发结晶器4；本实施例的连续流反应器1为具有夹套保温功能的连续流反应器，此外，还包括预热器，所述预热器设置在管道反应器之前，用于将物料加热至预设温度；所述连续流反应器1的出口连接过滤器2，所述过滤器2的滤液出口连接分液器3，所述分液器3的下部连接有水相出口32，所述水相出口32连接至蒸发结晶器4。所述连续流反应器1优选为管道反应器，如果选择为微通道反应器，反应依然可进行，但是管道容易堵塞。

在生产过程中，在连续流反应器1的入口注入锂离子电池废旧电解液、可溶性碳酸盐溶液或磷酸盐溶液，油相为电解液，水相为碳酸盐溶液或磷酸盐溶液，比如碳酸钠、磷酸钾等，在反应过程中，碳酸根、磷酸根会和有机相中的锂离子结合，生成碳酸锂或磷酸锂沉淀；离子形态的六氟磷酸根无法在有机相中独存，会进入到水相中；

所以从连续流反应器1中排出的混合物含有油相、水相、固体相，固体相经过过滤器2过滤分离；油相和水相进入到分液器3中进行油水分离；水相进入到蒸发结晶器4进行结晶得到六氟磷酸盐，油相进入后续处理。

油相进行后续处理的装置如下：本系统还包括用于干燥油相的第一反应器5、用于对油相进行脱色的第二反应器6、用于吸附油相中残余水分的进行吸附的分子筛塔7；所述分液器3的下部还连接有油相出口31，所述油相出口31、第一反应器5、第二反应器6、分子筛塔7依次连接。

第一反应器5内填充有吸水剂，如硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠、硫酸铜、活性氧化铝、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾等；

第二反应器6内填充有活性炭，用于对发黄的电解液中的老化后带颜色的化合物进行吸附；

分子筛塔7主要用于吸收残量的水。

优选地，所述蒸发结晶器4包括釜体41、用于对釜体41进行加热的加热夹套42、连接在釜体41顶部的真空管43以及蛇形冷凝器44，所述釜体41和水相出口32连通，所述釜体41上连接有搅拌器45。

本实施例采用低压、低温蒸馏结晶工艺，因为高温工艺容易使六氟磷酸盐分解产生HF，通过本实施例的蒸发结晶器4可低温结晶六氟磷酸盐。

在本实施例中，所述分液器3为分液漏斗，所述分液漏斗的底部连接有第一管道和第二管道，所述第一管道、第二管道通过三通阀33连接至分液漏斗的底部；第一管道末端为水相出口，第二管道的末端为油相出口。通过三通阀33的动作，先排水，后排油。

Claims (6)

1.一种废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，其特征在于，包括连续流反应器、过滤器、用于分离油相和水相的分液器、蒸发结晶器；所述连续流反应器的出口连接过滤器，所述过滤器的滤液出口连接分液器，所述分液器的下部连接有水相出口，所述水相出口连接至蒸发结晶器。

2.根据权利要求1所述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，其特征在于，还包括用于干燥油相的第一反应器、用于对油相进行脱色的第二反应器、用于吸附油相中残余水分的进行吸附的分子筛塔；所述分液器的下部还连接有油相出口，所述油相出口、第一反应器、第二反应器、分子筛塔依次连接。

3.根据权利要求1所述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，其特征在于，所述蒸发结晶器包括釜体、用于对釜体进行加热的加热夹套、连接在釜体顶部的真空管以及蛇形冷凝器，所述釜体和水相出口连通，所述釜体上连接有搅拌器。

4.根据权利要求1所述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，其特征在于，所述连续流反应器为管道反应器。

5.根据权利要求4所述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，其特征在于，还包括预热器，所述管道反应器的管道外侧包覆有保温夹套；所述预热器设置在管道反应器之前，用于将物料加热至预设温度。

6.根据权利要求2所述的废旧电解液回收碳酸锂/磷酸锂的系统，其特征在于，所述分液器为分液漏斗，所述分液漏斗的底部连接有第一管道和第二管道，所述第一管道、第二管道通过三通阀连接至分液漏斗的底部，第一管道末端为水相出口，第二管道的末端为油相出口。

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