[发明专利]适用于退役锂电池中电解液的浸取溶剂以及利用其从退役锂电池中分离回收电解液的方法

说明书

本发明涉及一种适用于退役锂电池中电解液的浸取溶剂以及利用其从退役锂电池中分离回收电解液的方法，其包括：四氟丙烯。本申请以四氟丙烯作为退役锂电池的电解液浸取溶剂，其具有低毒、不易燃的特性，能溶解六氟磷酸锂等电解质，其沸点低于六氟磷酸锂的热解温度，在浸取分馏过程中电解液不会释放有害物质，因此能够充分回收六氟磷酸锂等电解质，且不会对环境造成污染。

技术领域

本发明属于锂电池材料回收领域，具体涉及一种适用于退役锂电池中电解液的浸取溶剂以及利用其从退役锂电池中分离回收电解液的方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车和大规模储能市场的快速发展，锂离子动力电池的产量也随之快速增长，伴随产生的废旧锂离子电池的数量呈现出爆发式的增长。废旧锂离子动力电池中含有大量的钴、锂、镍、锰、铜、铝等紧缺有色金属元素，同时含有电解液、电解质六氟磷酸锂、粘结剂等有毒有害物质，特别是电解液中的电解质六氟磷酸锂热稳定性差，在60℃时就会发生分解生成PF₅，同时伴生HF气体并进而产生危害性极大的氢氟酸。

在传统退役锂电池处理过程中，极易产生PF₅、HF或其他氟化物污染大气、水体及土壤，造成严重的环境污染。此外，正极材料中的重金属化合物也会造成水体和土壤污染；负极材料会引发粉尘污染；隔膜材料会造成白色污染。与此同时，铜、镍、钴、锰、锂等高价值金属的流失造成资源浪费，因此，对退役锂电池进行资源化回收和无害化处理具有重大经济社会价值。

目前，锂离子动力电池的回收和再利用问题已经成为社会广泛关注的焦点。确保废旧锂离子电池材料安全处置和回收利用，对实现循环经济和可持续发展具有深远意义。

现有的锂离子动力电池的回收工艺路线繁杂，在现有的理论研究和工业化应用案例中，概况起来主要分为以下三个步骤：预处理、二次处理和深度处理。具体方法概述如下：

预处理步骤：废旧锂电池中通常都存在残余的电量，因此在回收处理电池之前，需要对电池进行放电处理。此外，锂电池中含有的电解液(电解质)遇水会生成有毒的HF。有鉴于此，回收锂电池首先应进行合适的预处理，消除潜在的危险。预处理步骤主要包括深度放电过程以及破碎环节的惰性气体保护过程，其方法均为行业所共知并被主流工艺所采用。

二次处理步骤：二次处理步骤的目的在于实现锂电池正负极活性材料与铜铝极片的完全分离，目前常用的方法有火法热分解、有机溶剂溶解法、酸碱液溶解法以及电解法。

火法热分解是将电池置于380℃～500℃温度下，促使电解液(电解质)、粘结剂分解挥发，从而实现正负极材料与铜铝箔极片的分离。火法热分解工艺简单，操作方便，可以有效去除电解液(电解质)、粘结剂。但是，热分解过程必然产生大量有毒有害气体，如果吸收净化不当，极易引发严重的二次污染。

有机溶剂溶解法是一种分离正负极材料与铜铝箔的方法，通过有机溶剂二氯甲烷、氯仿、丙酮、乙醇等溶出电解液，再通过蒸馏分离电解液与溶剂。但是该类溶剂均为易燃易爆物质，危险性高，更重要的是在蒸馏分离电解液(电解质)与溶剂的过程中，由于工作温度较高，电解液中的电解质六氟磷酸锂会分解产生有毒有害的氟化物，危及生产和环境安全。并且通常条件下，锂电池正负极材料、铜铝箔以及塑料表面附着的残留溶剂无法回收，不可避免的形成消防隐患和二次污染。

酸碱液溶解法是首先将破碎电池置于碱性溶液中，其中铝箔会溶解于碱液中，而铜箔不与碱发生反应；将碱浸后的铜箔、碳粉材料在高温下煅烧或在有机物中溶解，使粘结剂分解或溶解，然后对剩余物进行酸浸，实现活性材料的分离。该方法不能完全除去氟化物，同时酸碱溶液的介入，必然对生产环境、水体环境、空气环境造成污染；此外，该方法需要消耗大量的酸、碱溶液，溶解后产生大量的AlO₂^-1，也不利于后续活性材料的分离提纯。