(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109360996 A(43)申请公布日 2019.02.19
(21)申请号 201811321048.7(22)申请日 2018.11.07
(71)申请人 合肥国轩高科动力能源有限公司
地址 230011 安徽省合肥市新站区岱河路
599号(72)发明人 程世骑 王利 厉运杰 曹利娜 (74)专利代理机构 合肥天明专利事务所(普通
合伙) 34115
代理人 汪贵艳(51)Int.Cl.
H01M 6/52(2006.01)H01M 10/54(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页
CN 109360996 A(54)发明名称
一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法
(57)摘要
本发明公开了一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法。将废旧锂离子电池经机械拆解、分离精制、溶剂浸取、加热冷凝等操作，得到混合溶液，测出溶液中添加剂和锂盐的含量后，再根据新的电池型号和需求，适量添加锂盐和添加剂配制出新的电解液。利用电解液溶剂回收废旧锂离子电池中残余的电解液及电解质，同时，利用电解液溶剂易挥发的特点，将溶剂与浸取后的正负极材料分离、静置，达到充分回收的目的，在最大程度上减少电解液排放污染的情况下，实现电解液的回收再利用的目的，降低电解液的制备成本。
CN 109360996 A
权 利 要 求 书
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1.一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将废旧锂离子电池放电至空电状态后拆解，得到极片和电解液；b、将所述极片剪切成碎片后置于有机溶剂中浸泡，得到含有碎片的有机溶液；c、将含有碎片的有机溶液过滤得到碎片和滤液；d、烘烤步骤c中过滤得到的碎片，收集冷凝后的电解液；e、将步骤a中的电解液、步骤c中的滤液和步骤d中冷凝后的电解液混合后，用以配置新的锂离子电池电解液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤a中，所述的放电至空电状态的过程为将废旧锂离子电池用1C放电至0V，静置至少30min后，再用0.1C放电至0V。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤b中，所述碎片的尺寸为20~50mm。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤b中，所述有机溶剂为非质子型有机溶剂，浸泡时间为30~300min。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述非质子型有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤c中，所述过滤为先采用板框过滤，再采用多层脱脂棉布为滤膜进行进一步过滤。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤d中，所述烘烤的温度为25~80℃，烘烤时间为15~30min。
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说 明 书
一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法
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技术领域
[0001]本发明属于锂离子电池回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法。
背景技术
[0002]石油、煤炭和天然气是当今能源经济的支柱，但由于石油、煤炭和天然气的储量有限，同时在使用过程中带来的环境问题日益突出，迫使我们寻找高级清洁能源替代传统的化石燃料。如风能和太阳能，这些能源资源丰富，清洁无污染。但是风能、太阳能发电自身固有的局域性、间歇性等特征，无法直接并入电网，需要依靠大容量、高可靠性的储能技术做支撑。锂离子电池因其比能量高、循环寿命长等优点，是当前最有效也是最有前景的储能技术。同时，锂离子电池能量密度可达100~190Wh/kg，循环寿命可达到3000次，因而在新能源电动汽车领域具有广泛的发展前景。[0003]2012年，我国成为世界上除日本以外最大的锂离子电池生产和消费国，锂离子电池产量 增大不可避免的带来锂离子电池报废量也随之增大，废锂离子电池得到充分合理的资源利用 对锂离子电池成本的降低有着重要的经济价值。对锂离子电池有效的资源化利用，不仅可以 降低制备成本，减少环境污染，同时可以缓解锂资源日益锐减的局面，具有重要的社会经济 价值。
[0004]废旧锂离子电池主要由电池外壳、正极、负极、电解液、隔膜等组成，锂离子电池电解液是电池中离子传输的载体，在正负极之间起到传输离子的作用，一般有锂盐、溶剂和添加剂组成。商业化使用的电解液锂盐是综合性能最优异的LiPF6，LiPF6遇水会生成HF，具有强烈的腐蚀性；溶剂一般采用烷基碳酸酯类的非质子型有机溶剂，挥发性强，对人的皮肤和眼睛有刺激性，对环境水体有污染，易燃易爆。如果处理不当不仅会造成资源的浪费，还会造成环境污染。
发明内容
[0005]针对上述不足，本发明提供了一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法，通过在废旧锂离子电池资源化回收过程中，利用电解液溶剂回收废旧锂离子电池中残余的电解液及电解质，同时，利用电解液溶剂易挥发的特点，将溶剂与正负极材料分离、静置，达到充分回收的目的，在最大程度上减少电解液排放污染的情况下，实现电解液的回收再利用，降低电解液的制备成本。[0006]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种废旧锂离子电池电解液资源化回收的方法，包括以下步骤：a、将废旧锂离子电池放电至空电状态后拆解，得到极片和电解液；此步骤电池拆解后得到的电解液，优选的将电解液充分静置，此步骤拆解过程中还得到了壳体、绝缘膜和隔膜，其中将壳体、绝缘膜和隔膜直接回收利用。[0007]b、将所述极片剪切成碎片后置于有机溶剂中浸泡，得到含有碎片的有机溶液；
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说 明 书
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c、将含有碎片的有机溶液过滤得到碎片和滤液；d、烘烤步骤c中过滤得到的碎片，收集碎片表面冷凝后的电解液，同时将烘烤产生的尾气煅烧处理；
e、将步骤a中的电解液、步骤c中的滤液和步骤d中冷凝后的电解液混合后，用以配置新的锂离子电池电解液。实际操作是，首先测出混合后溶液中添加剂和锂盐的含量后，再根据新的电池型号和需求，适量添加锂盐和添加剂配制出新的电解液，新的电解液中其它添加剂可按照锂盐添加量的比例添加，也可根据电解液中测得的添加剂含量、新电池型号和功能按需添加，这里不作具体限定。将步骤a中的电解液、步骤c中的滤液和步骤d中冷凝后的电解液混合将上述步骤中分别回收的电解液混合利用，达到充分资源化的目的。[0008]进一步的，由于电池带电状态下，相当于一个能量体，在操作不注意的情况下，容易造成打火现象，甚至在环境条件控制不当的情况下，存在起火、爆炸等安全隐患，因此，拆解前需将电池放至空电状态。因此，在步骤a中，所述的放电至空电状态的过程为将废旧锂离子电池用1C放电至0V，静置至少30min后，再用0.1C放电至0V，首先采用1C快速将电池放空，然后再采用0.1C再次放电避免因电池极化导致电池放电不彻底。[0009]进一步的，在步骤b中，所述碎片的尺寸为20~50mm。[0010]进一步的，在步骤b中，所述有机溶剂为非质子型有机溶剂，浸泡时间为30~300min，剪成碎片后的极片上电解质的浸取需要控制电解液的用量及浸取时间。溶剂用量不够，电解质浸出不充分，造成浪费，用量过多，造成成本的消耗过大。[0011]优选的，所述非质子型有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种。这里的有机溶剂还可以是甲醇、乙醇、碳酸甲酯、碳酸乙酯或碳酸乙烯酯，由于甲醇、乙醇、碳酸甲酯、碳酸乙酯或碳酸乙烯酯是合成电解液溶剂碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯的原料，因此，若选用这几种有机溶剂，在催化剂条件下，可以通过置换、酯化反应一步化学合成制成电解液溶剂，在电解质浸取的过程中，同时又合成新的电解液溶剂。[0012]优选的，在步骤c中，所述过滤为先采用板框过滤，滤液静置一段时间后再采用多层脱脂棉布为滤膜进行过滤，脱脂棉不溶于电解液，多层脱脂棉一般为3~5层脱脂棉，其滤孔更小，过滤效果更好且价格相对较便宜。[0013]进一步的，在步骤d中，所述烘烤的温度为25~80℃，烘烤时间为15~30min。[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过在废旧锂离子电池资源化回收过程中，利用电解液溶剂回收废旧锂离子电池中残余的电解液及电解质，同时，利用电解液溶剂易挥发的特点，将溶剂与正负极材料分离、静置，达到充分回收的目的，在最大程度上减少电解液排放污染的情况下，实现电解液的回收再利用，降低电解液的制备成本。具体实施方式
[0015]下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步清楚完整的说明。[0016]实施例1
a、将废旧16Ah锂离子电池用1C(16 A)放电至0V后，静置至少30min后，再用0.1C(1.6 A)放电至0V后拆解，得到132g极片和电解液，将电解液充分静置；
b、将所述极片剪切成20~50mm的碎片后置于碳酸二甲酯中浸泡30min，得到含有碎片的
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说 明 书
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碳酸二甲酯混合物；
c、含有上述混合物通过过滤得到碎片和滤液；d、在55℃条件下烘烤步骤c中得到的碎片20min后，收集冷凝后的电解液，同时将烘烤产生的尾气煅烧处理；
e、将步骤a中的电解液、步骤c中的滤液和步骤d中的电解液混合后，测出溶液中锂盐的含量约为0.14mol/L，根据测到的锂盐的含量，再向电解液中补充适量锂盐作为新的电解液。
[0017]实施例2
a、将废旧21Ah锂离子电池用1C(21A)放电至0V后，静置至少30min，再用0.1C(2.1A)放电至0V后拆解，得到极片1g和电解液，将电解液充分静置；
b、将所述极片剪切成20~50mm的碎片后置于碳酸二乙酯中浸泡120min，得到含有碎片的碳酸二乙酯混合物；
c、含有上述混合物通过过滤得到碎片和滤液；d、在25℃条件下烘烤步骤c中得到的碎30min后，收集冷凝后的电解液，同时将烘烤产生的尾气煅烧处理；
e、将步骤a中的电解液、步骤c中的滤液和步骤d中的电解液混合后，测出溶液中锂盐的含量约为0.12mol/L，根据测到的锂盐的含量，再向电解液中补充适量锂盐作为新的电解液。
[0018]实施例3
a、将废旧105Ah锂离子电池用1C(105 A)放电至0V后，静置至少30min后，再用0.1C(10.5 A)放电至0V后拆解，得到1351g极片和电解液，将电解液充分静置；
b、将所述极片剪切成20~50mm的碎片后置于碳酸甲乙酯中浸泡300min，得到含有碎片的碳酸二甲酯混合物；
c、含有上述混合物通过过滤得到碎片和滤液；d、在80℃条件下烘烤步骤c中得到的碎片15min后，收集冷凝后的电解液，同时将烘烤产生的尾气煅烧处理；
e、将步骤a中的电解液、步骤c中的滤液和步骤d中的电解液混合后，测出溶液中锂盐的含量约为0.08mol/L，根据测到的锂盐的含量，再向电解液中补充适量锂盐作为新的电解液。
[0019]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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