[发明专利]用于破碎电化学发生器的方法

说明书

本发明涉及一种用于破碎电化学发生器(10)的方法，所述电化学发生器(10)包括包含锂或钠的负极(20)和正极(30)，所述方法包括在包含离子液体和所谓的氧化性氧化还原物质的离子液体溶液(100)中破碎所述电化学发生器(10)的步骤，所述所谓的氧化性氧化还原物质能够在所述负极(20)上被还原，从而使所述电化学发生器(100)放电。

技术领域

本发明涉及一种用于破碎电化学发生器(诸如Li离子、Na离子或者锂金属蓄电池或电池)的方法，特别是考虑到其回收和/或储存。

更具体地，本发明涉及一种在包含离子液体和氧化还原活性物质的溶液中破碎电化学发生器的方法。氧化还原活性物质用于使电化学发生器放电。离子液体特别地通过防止爆炸性气氛的形成而允许完全安全地执行这个步骤。

然后可以安全地回收电化学发生器的可回收部分。

背景技术

电化学发生器是将化学能转化为电能的发电装置。例如，它可以是电池单元或蓄电池。

蓄电池市场，尤其是Li离子型锂蓄电池市场，目前正在迅速扩张，一方面是因为所谓的便携式应用(智能手机、计算机、照相机等)，另一方面是因为新的移动性相关应用(电动车辆和混合动力车辆)和所谓的固定应用(连接到电网)。

由于近年来蓄电池数量的增长，回收蓄电池的问题已成为一项重大挑战。

常规而言，锂离子蓄电池包括阳极、阴极、间隔物、电解质和外壳。

典型地，阳极由沉积在铜箔上的与PVDF型粘合剂混合的石墨形成，而阴极是与粘合剂混合并沉积在铝箔上的锂金属嵌入材料(例如LiCoO₂、LiMnO₂、LiNiO₂、Li₃NiMnCoO₆或LiFePO₄)。

电解质是非水溶剂和锂盐以及任选的减缓二次反应的添加剂的混合物。

它操作如下：充电时，锂从金属氧化物中脱嵌并嵌入石墨中，在石墨中它是热力学不稳定的。放电时，过程相反，锂离子被嵌入锂金属氧化物中。

随着电池的使用，老化导致其失去容量并且必须将其回收。

然而，大量要回收的蓄电池或电池包仍然至少部分带电荷，并且其破碎产生火花和明显的点火或甚至爆炸，特别是对于一次锂电池单元(Li-SOCl₂)而言。

损坏的电池也必须回收。然而，这些电池可在阳极上具有锂金属沉积物，当暴露在空气或水中时，这些锂金属沉积物具有很高的反应性。

因此，要回收的报废和/或损坏的电池必须极其小心地处理。

蓄电池回收方法包括多个步骤：

-包括拆解阶段和确保安全阶段的预处理步骤，

-回收在这些电池单元和蓄电池中包含的各种材料和可转化金属的热处理和/或湿法冶金处理。

迄今为止，主要困难在于使这些锂基(一次和二次)电化学系统安全的阶段。

更具体地说，当发生密封失效时，电解质——一种有毒、易燃且腐蚀性的产品——以液态和气态形式泄漏出来。这样产生并与空气混合的蒸汽会形成爆炸性气氛(ATEX)。这种气氛能够在接触点火源(诸如火花)或热表面时点燃。这会导致爆炸，产生热效应和压力效应。此外，电解质盐诸如六氟磷酸锂LiPF₆、四氟硼酸锂LiBF₄、高氯酸锂LiClO₄和六氟砷酸锂LiAsF₆会释放出包含磷、氟和/或锂的特别有毒且腐蚀性的烟雾。例如，氢氟酸(HF)可以在Li离子电池的热分解过程中形成。