[发明专利]一种废旧锂离子电池电解液的再生方法

说明书

本发明涉及锂离子电池材料的回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池电解液的再生方法。本发明通过在保护气氛下采用有机溶剂收集电解液，并采用金属单质加入至溶液中除去HF，生成氟化物形成沉淀，通过过滤法除去，另通过选择性过滤膜对引入的杂质金属离子进行过滤获得除杂电解液，再通过分子蒸馏和刮膜的方式除去加入的有机溶剂，并根据电解液的成份补充缺失组分获得可直接应用于锂离子电池中的再生电解液，实现循环利用，该再生过程条件温和，时间短，安全环保，经济效益良好，回收率高，产业化发展切实可行，是实现废旧电解液资源化、高值化的有效手段之一。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料的回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池电解液的再生方法。

背景技术

经过近30年的发展，锂离子电池中各组件的制作、组装以及电池的使用与维护技术都相当成熟。随着锂离子电池使用量的增多，其退役量也随之增大。作为锂离子电池中的一员-锂离子动力电池，在2019年全国的累计退役量约为8.4至12.4万吨，预计到2025年退役量将超过73万吨。因此，随着使用年限的延长，锂离子电池的退役量将大大增加。

退役锂离子电池中，电解液是电池的重要组成部分，由高纯有机溶剂、电解质和必要的添加剂组成，在锂电池使用过程中，电解质易分解生成LiF和PF₅，易水解，电解液遇到痕量的水，会水解生成HF气体，而氟化氢对植物的危害性大，被吸收后能在其体内转移和积累，并通过食物链进入人和动物体内引起氟中毒。在现有技术中对于电解液的回收方法主要包括碱液法、超临界萃取法和真空蒸馏法，比如：专利CN108808156A利用水浸放电、冷凝、氧化钙或氢氧化钙处理回收含有电解液的溶液，冷凝环节多，浸泡时间长，效率较低；专利CN110620276A利用丙酮，超临界萃取分离电解液溶液；超临界萃取条件要求高，且丙酮有毒，对人体和环境危害大；专利CN103825064A利用真空蒸馏的方法收集废旧电池中的有机溶剂；利用液氮冷冻安全拆解，设备投资费用高，成本负担大，不利于安全环保的生产实践；因此，急需提供一种安全环保、回收率高、长夜话房展切实可行的电解液回收方案。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明基于实际工业生产，通过有机溶剂将电解液进行收集，再利用金属除去酸性物质后进行选择性过滤除去引入的杂质金属离子，从而实现电解液的循环利用。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种废旧锂离子电池电解液的再生方法，所述方法包括以下步骤：

S1:将废旧锂离子电池清洗并完全烘干后在保护气氛下进行拆解，获得电池外壳和芯包，并将所述芯包裁切获得含有正、负极片和隔膜的混合片；

S2:将所述外壳和混合片置于有机溶剂中，加热并超声处理后经压滤获得混合溶液A；

S3:向所述混合溶液A中缓慢加入金属单质至溶液呈中性，过滤获得混合溶液B；

S4:将所述混合溶液B采用选择性过滤膜进行过滤后获得混合溶液C，并采用分子蒸馏和刮膜的方式除去有机溶剂，获得混合溶液D；

S5:测定所述混合溶液D的成份，根据电解液中的各物质的比例，添加混合溶液中缺失的成份，获得再生电解液。

进一步的，所述步骤S2中的有机溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、无水乙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈中的一种或多种；优选为碳酸二甲酯。

进一步的，所述步骤S1中烘干温度为20-50℃。

进一步的，所述步骤S2中外壳和混合片与有机溶剂的固液比为1:2-10。

进一步的，所述步骤S2中加热温度为20-90℃；超声振动处理的时间为0.5-10h。

进一步的，所述金属为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb中的任意一种，优选为Al和Ca。