[发明专利]一种退役锂离子电池电解液的无害化处理方法

说明书

本发明提供一种退役锂离子电池电解液的无害化处理方法，将电池充分放电后进行拆解，先进行一次减压蒸馏得到气相I和物料I，将气相I收集得到电解液中轻组分，之后向物料I中通入高温水蒸气，使电解液中的溶质分解产生气相II和物料II，将气相II通入盛有锂盐/钙盐/铝盐/镁盐的溶液中，生成氟化锂/氟化钙/氟化铝/氟化镁等氟化物产品，将物料II进行二次减压蒸馏收集电解液中重组分，将轻组分和重组分分别进行精馏，得到纯溶剂I和纯溶剂II，最终实现电解液无害化和高值化利用。本发明降低后续锂电池回收过程中对设备的腐蚀，有效避免有害物质产生，减少环境污染，对电池材料回收处理及整个电池回收产业有重要意义。

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收领域，具体涉及一种退役锂离子电池电解液的无害化处理方法。

背景技术

新能源汽车是我国战略性新兴产业之一，对中国能源安全和可持续发展战略至关重要。预计2025年电动汽车产量将达580万辆、产值突破万亿元。动力电池是新能源汽车的核心部件，占整车成本的1/3，重量占1/4，使用寿命为5~8年，即将面临着退役或报废，如不妥善处理，将对能源储备、环境保护和人类健康等带来重大损害。

目前退役锂离子电池的回收主要集中在正极材料，对电解液的回收研究较少，锂电池电解液一般由锂盐、有机溶剂和添加剂组成，常见的锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为碳酸酯类溶剂，主要有沸点较低的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和沸点较高的碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯，添加剂种类多但含量少。电解液中六氟磷酸锂稳定性较差，暴露在空气中易分解出PF₅、HF、POF₃等剧毒产物，会对人体、大气、水和土壤造成严重危害。六氟磷酸锂中氟的质量分数为75.04%，属于国家战略元素，锂/氟元素对外高度依存，而电解液中其含量远高于矿石，具有较高的附加值，如何处理电解液是值得深入研究的问题。

目前退役电池中电解液主要回收锂元素。专利CN 105229843B用碳酸酯类溶剂提取电解液，加入水或无机酸使六氟磷酸锂分解，生成的氟化氢与钙反应生成氟化钙；专利CN104105803B调节含锂溶液的pH至9以上，生成磷酸盐和氟化物沉淀，向含锂滤液中添加二氧化碳或水溶性碳酸盐析出碳酸锂，氟与氟化物、磷以磷酸盐形式回收；专利CN109193062A用有机溶剂浸取溶剂，后添加钾离子化合物或金属离子化合物的有机溶剂溶液，蒸馏分离后得到六氟磷酸钾或其它六氟磷酸盐，该工艺引入溶剂浸取-六氟磷酸锂转化-精馏分离等技术，实现退役电池回收中电解液的回收利用。

六氟磷酸锂中锂的质量分数仅为4.57%，而氟的质量分数高达75.04%，若电解液回收处理过程中六氟磷酸锂分解不完全，正负极材料的后续处理将会腐蚀相关设备，需考虑后续处理设备的防氟材质，将大大增加设备投入；有机溶剂虽然价格不高，但用量大，如将六氟磷酸锂完全分解并转化成氟化物、溶剂提纯后重新利用，将会大大提高电池回收的经济价值。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种退役锂离子电池的电解液无害化处理方法，目的是将电解液中六氟磷酸锂完全分解并以氟化物形式回收，溶剂提纯后重新利用，实现退役电解液无害化利用。本发明是对电池材料回收前处理进行研究，可降低后续处理对设备的要求，对整个电池回收产业有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种退役锂离子电池的电解液无害化处理方法，将电池充分放电后进行拆解，先进行一次减压蒸馏得到气相I和物料I，将气相I收集得到电解液中的轻组分，之后向物料I中通入高温水蒸气，使电解液中的溶质分解产生气相II和物料II，将气相II通入盛有锂盐/钙盐/铝盐/镁盐的溶液中，生成氟化锂/氟化钙/氟化铝/氟化镁等氟化物，将物料II进行二次减压蒸馏收集电解液中重组分，将轻组分和重组分分别进行精馏，得到纯溶剂I和纯溶剂II，物料III直接用于后续正负极材料回收，最终实现电解液无害化和高值化利用；具体步骤如下：