[发明专利]一种从电池中提取分离电解液各组分和活性材料的方法

说明书

本发明提供了一种通过超临界萃取提取电解液各组分和活性材料的方法。此种超临界设备利用二氧化碳为萃取流体，乙腈作为共溶剂，来萃取电池中的主要电解液组分，而后其他组分用超声震荡后，再次经过超临界二氧化碳设备，萃取完成后剥离电极中的活性材料，从而实现最大效率的回收利用电池中活性成分以及电解液。

技术领域

本发明涉及从固体废物回收再利用领域，具体的涉及从电池中提取分离电解液各组分和活性材料的方法。

背景技术

能源在21世纪人类的生活中扮演着不可或缺的角色。化石能源在当今社会带来的问题层出不穷，如燃烧低效率，过度开采以及严重的环境污染。因此，近年来，越来越多的可替代能源被研究和开发，如风能和太阳能。然而，此种清洁能源的使用和储藏大大提升了对储能设备的效率和储能量的要求。在各种储能设备中，电池因高循环效率而广泛受到关注。特别是新能源汽车的发展大大带动了动力电池产业的发展。截至2015年底，动力电池装车量已超过200亿瓦时，而这个数字正在逐年快速增长。大批量的电池生产同时带来了相应的电池回收问题。由于电池内部含有大量的重金属和有机溶液，所以不恰当的报废方式会对环境产生威胁。但目前的电池回收和报废主要注重于金属的回收，而对于电解液和正负极的分离缺乏重视。现有的回收利用动力电池的工艺技术主要有物理回收，高温冶金法，湿法冶金法。此类方法工序繁琐，且对环境有较大危害。对于动力电池中的电解液的处理主要有碱液吸收法，真空精馏法和萃取法。但这三种方法在大规模工业应用中仍有较大的局限性，如碱液法中对六氟磷酸锂的分解处理，真空蒸馏法本身的复杂工艺和高能耗，以及萃取法中使用有机溶剂萃取带来的损耗和新污染的产生。本技术针对现有技术的缺点，致力于开发一种工艺简单，低能耗，低污染的回收电解液主要组分和分离正负极的方法。

发明内容

本发明提供了一种通过超临界萃取提取电解液各组分和石墨负极的方法。此种超临界设备利用二氧化碳为萃取流体，乙腈作为共溶剂，来萃取电池中的主要电解液组分，而后其他组分用超声震荡后，再次经过超临界二氧化碳设备，萃取完成后剥离电极中的活性材料，从而实现最大效率的回收利用电池中重金属离子以及电解液。本发明方法并不局限于锂离子电池，也可以应用于现有的其他电池种类，如锌锰电池等。

本发明从电池中提取分离电解液各组分和活性材料的方法为超临界萃取法，由以下步骤组成：

(1)冷藏：将回收后的电池冷冻，使电池中电解液完全凝结；

(2)超临界萃取：将冷冻后的电池取出，剥离电池壳，将裸露部分放入超临界设备中，以二氧化碳为萃取剂，乙腈为共溶剂，通过去壳的电池，使电解液完全溶于二氧化碳和乙腈的共溶液中，收集共溶液，剩余的电极材料备用；

(3)电解液回收：将步骤(2)得到的通过超临界设备的共溶液转入升温舱，使二氧化碳和乙腈蒸发，从而得到电池中的重要电解液组分，而通过冷凝的方法回收利用乙腈；

(4)活性材料回收：将步骤(2)剩余的电极材料经过超声处理，再次以二氧化碳为萃取剂，通过超临界设备萃取后，萃取完成后剥离电极中的活性材料。

本发明从电池中提取分离电解液各组分和活性材料的方法，步骤(1)的冷藏参数为： -25℃-0℃下保存10-24小时，使电池中电解液完全凝结。

本发明从电池中提取分离电解液各组分和活性材料的方法，步骤(2)的超临界萃取方法为：将冷冻后的电池取出，剥离电池壳，将裸露部分放入超临界设备中，在温度40℃-60℃，气压150-200bar的条件下，以二氧化碳为萃取剂，流速控制在10-30L/min，乙腈为共溶剂，流速控制在0-50mL/min，通过去壳的电池，此过程维持20-40分钟，控制液体流速，使电解液完全溶于二氧化碳和乙腈的共溶液中，收集共溶液，剩余的电极材料备用。