[发明专利]一种固态电池材料的回收方法

说明书

本发明提供一种固态电池材料的回收方法，具体涉及分步回收氧化物固体电解质和电极材料中的金属元素，包括以下步骤：将废旧固态电池材料投入第一浸出溶液，根据溶解性的不同回收氧化物固体电解质材料中的金属元素，再把从滤渣中分选出的材料投入第二浸出溶液，回收正极材料中的金属元素，最终实现固态电池材料的选择性回收。本发明使用价格低廉的绿色溶剂与固态电池材料中的锂和过渡金属反应，使得氧化物固体电解质和正极材料分步溶解在浸出溶液中，利用溶解性的差异实现电池材料的分离回收。

技术领域

本发明涉及固态电池回收领域，特别是涉及一种废旧固态电池材料的金属回收处理方法。

背景技术

化学能源的不可再生性和对环境的污染，使得高效清洁的电化学储能器件受到越来越多的青睐。锂离子电池具有能量密度高，使用寿命长，自放电小等优点，已经被广泛用在可穿戴电子设备上。但是随着电动汽车和其他电子设备的发展，对于锂二次电池的要求越来越高。目前的锂离子电池主要采用液态电解液，包含大量可燃的有机溶剂，具有严重的安全隐患，且电化学窗口窄，难以适配高能量密度的电池体系。因此，发展固态电池是下一代锂电池的关键。目前，固体电解质主要包括聚合物固体电解质，无机固体电解质和复合固体电解质。其中无机固体电解质中，氧化物固体电解质具有离子电导率高，电化学窗口宽，机械强度高，易于制造等优势，具有广阔的应用前景。

固态电池相比于液态电池，具有更好的安全性，但仍然有许多问题导致电池的失效。一般，锂电池的失效行为包括循环容量损失、内阻增大、过充、产气、内短路、热失控、日历失效等，在固态电池中循环容量失效，安全失效和日历失效是比较常见的问题，主要的原因包括锂金属负极的枝晶生长、正极结构演变与机械失效、界面微结构演变与界面反应等。此外，固体电解质包含的稀有元素如镧(La)等地球储量稀少，价格高，具有很高的回收价值。因此，在固态电池发展已经被广泛关注的背景下，回收处理氧化物固体电解质对于降低电池成本，节约资源有重要意义。

CN110661051A公开了一种对硫化物电解质和电极材料的回收方法。相比于硫化物电解质，氧化物电解质化学稳定性好，易于制造，应用前景广阔。目前对于氧化物固体电解质的回收还鲜有报道，本发明报道的方法有助于推动固态电池产业的发展。

发明内容

鉴于固态电池广阔的应用前景，本发明目的在于提供一种固态电池材料的回收方法。具体地，本发明中固态电池材料回收包括了正极材料和氧化物固体电解质中金属元素的回收。

一种固态电池材料的回收方法，将废旧固态电池材料投入第一浸出溶液，根据溶解性的不同回收氧化物固体电解质材料中的金属元素，再把从滤渣中分选出的材料投入第二浸出溶液，回收正极材料中的金属元素，最终实现固态电池材料的选择性回收。所述第一浸出溶液是酸和醇的低共熔溶剂，所述第二浸出溶液是包括酸性氢键供体和氢键受体的酸性低共熔溶剂。

低共熔溶剂(Deep eutectic solvent，或者称为深共晶溶剂)是指由一定化学计量比的氢键受体和氢键供体组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点，是价格低廉性能良好的绿色溶剂。

具体地，一种固态电池材料的回收方法，包括以下步骤：

1)将废旧固态电池放电后拆解，粉碎；

2)配制第一浸出溶液，将电池材料投入第一浸出溶液反应，得到滤液一和滤渣一，自滤液一和滤渣一回收氧化物固体电解质中一种或多种金属元素；

3)配制第二浸出溶液，从滤渣一分选出的正极材料投入第二浸出溶液反应，得到滤液二和滤渣二；

4)自滤液二和滤渣二中回收正极材料中的一种或多种金属元素。

本发明中，步骤2)所述第一浸出溶液是一种基于酸和醇的低共熔溶剂，所述酸为有机酸，选自苯甲酸、乙酸、己二酸、丙二酸、草酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、琥珀酸、柠檬酸、对甲苯磺酸、对羟基苯甲酸、丁二酸、乙酰丙酸、咖啡酸的一种或多种。