廢舊鋰離子電池電解液回收處理方法綜述

廢舊鋰離子電池電解液回收處理方法綜

述摘要：在加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，提高資源利用這一社會背景下，加強(qiáng)廢舊鋰離子電池電解液回收處理尤為重要?；诖?，本文主要針對廢舊鋰離子電池電解液回收處理方法展開如下綜述。關(guān)鍵詞：廢舊鋰離子電池；電解液；回收；處理方法一、廢舊鋰離子電池電解液回收常用處理方法（一）高溫處理工藝高溫焙燒法是利用冶金提取金屬這一原理，對廢舊電池中的金屬元素進(jìn)行回收。目前，動力電池中常見的金屬元素包括鉆、鎳、銅、錳等，這些均可通過高溫焙燒完成收集，并且可有效去除有機(jī)物，以礦渣的形式固定磷、氟、硅等元素，并采用碳熱還原、濕法冶金等方法獲取有價金屬元素。有文獻(xiàn)指出，收廢舊鋰離子電池中的有價金屬可采用高溫焙燒工藝進(jìn)行回收。即以高溫方式將電池外殼破壞，回收其中的金屬成分。在這一過程中，電解液中的有機(jī)物經(jīng)燃燒后，會通過氣體的形式逸出，電解質(zhì)中的磷、氟元素會被沉渣固定，而低沸點的氧化鋰多數(shù)會以蒸氣形式逸出，并用水吸收完成回收。此種高溫處理工藝可在高溫環(huán)境下，將有機(jī)電解質(zhì)分解去除。期間所產(chǎn)生的廢氣可利用除塵裝置，將含塵顆粒物去除，并使用二段循環(huán)吸收塔將廢氣中多數(shù)含氟組分廢除，之后再經(jīng)中溫催化燃燒與高溫燃燒等方式將有機(jī)物充分揮發(fā)，最后再通過余熱回收進(jìn)入堿吸收塔，將剩余少量的HF去除。在此過程中，產(chǎn)生的廢液均匯集在中和槽內(nèi)，通過與中和堿液的反應(yīng)，促使磷、氟固化脫水，形成磷酸鈣、氟化鈣等無毒固化物⑴總之，高溫處理工藝適用于大規(guī)模的動力電池回收。但電解液在高溫環(huán)境下會被分解，卻會喪失其本身價值。同時，由于高溫處理過程中會產(chǎn)生大量需要進(jìn)行處理的污染性廢氣，因此該種處理方法的成本較高。（二）常溫干法處理（1） 離心處理該種方式主要是利用離心原理，將電池中的電解液甩出殼體，從電池本體中分離出來。有學(xué)者通過篩選電池，對其進(jìn)行清洗、干燥、破殼及高速離心機(jī)分離，獲取到電解液，發(fā)現(xiàn)高速離心可大大提升電解液的回收率。（2） 正/負(fù)壓氣體吹掃處理此種處理方法是通過對電池實施物理壓榨，獲取到電解液組分。有學(xué)者專門設(shè)計出一款真空抽提電池內(nèi)部電解液的裝置，該裝置主要是借助真空西藥，從防爆閥口經(jīng)電池中的電解液抽取出來，再通過進(jìn)液系統(tǒng)將清洗液打入電池內(nèi)部，開啟真空系統(tǒng)，將電池內(nèi)部的液體抽取出來，此操作多次反復(fù)進(jìn)行，可將電池內(nèi)部大量的會發(fā)現(xiàn)溶劑與電解質(zhì)帶出。另外，有學(xué)者研究出一種負(fù)壓空間高溫氣體吹掃、冷凝法收集電解液的方法。該方法是在40~100kPa負(fù)壓干燥空間內(nèi)，利用90?280°C氣流對已經(jīng)粉碎的電池進(jìn)行吹掃，吹掃氣體冷凝后脫氟脫水，獲取回收溶劑⑵。上述處理方法均是在不破壞電解液組成的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電解液的高效再利用，屬于一種資源化利用電解液的可行處理方法。但仍舊存在一定問題，即無法徹底去除電池中的電解液，而殘留在電池主體的電解液在后續(xù)處理過程中會對環(huán)境產(chǎn)生污染。（三）濕法處理（1）物理濕法處理物理濕法處理方法具體包括兩種，分別為溶劑浸出、超臨界C02抽提。溶劑浸出處理是將破碎的電池浸泡在與電解質(zhì)溶劑性能類似的溶劑當(dāng)中，對溶劑與電解液實施分離。這種處理方法可以利用溶劑，將電池注意與碎片中的電解液有效的分離出來，實現(xiàn)再利用⑶。相比于常溫干法，溶劑浸出更加有效，可借助蒸餾分離這一形式來實現(xiàn)電解液的重復(fù)利用。但該種處理方法存在的唯一不足是投入成本高，具體包括前期的設(shè)備投入及后期的運(yùn)行成本，例如蒸餾與干燥等過程的能耗均相對較大。超臨界狀態(tài)下，C02可有效抽提出電池破碎料中的電解液，并且可以在蒸發(fā)C02之后，對C0與電解液進(jìn)行分離。相比與溶劑浸出處理方法，該種方法能夠?qū)﹄姵刂械碾娊庖哼M(jìn)行有效抽提，無需進(jìn)行浸取溶劑與電解液分離、但其缺點主要表現(xiàn)為超臨界狀態(tài)下CO2的極性較弱，與電解液的互溶效果需進(jìn)一步提高。（2）化學(xué)濕法處理化學(xué)濕法處理是在回收廢舊動力電池的過程中，利用化學(xué)反應(yīng)處理電池中的電解液。由于電極材料的化學(xué)性質(zhì)均相對穩(wěn)定，因此該種處理方法就不會活性物質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，且重點可針對電解液中電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選擇恰當(dāng)?shù)脑噭偈闺娊赓|(zhì)順利完成化學(xué)轉(zhuǎn)化，消除其分解過程對環(huán)境的影響。當(dāng)前，化學(xué)濕法處理方式具體分為三種：（1）堿液吸收；（2）水洗轉(zhuǎn)化；（3）化學(xué)轉(zhuǎn)化回收:堿液吸收是利用堿液，對破碎的廢舊鋰離子電池物料進(jìn)行淋洗。電解液活性組分遇水后分解后，會被堿液吸收，不會對環(huán)境造成不良影響。水洗轉(zhuǎn)化屬于一種較為常用的化學(xué)濕法處理。有學(xué)者將電池電解液置入密閉容器中，采用真空精餾的方式對部分溶劑進(jìn)行回收，再將KHSO加入到電解液當(dāng)4中，經(jīng)高溫煅燒燒、冷卻、溶解，可獲取電解液組分，最后利用KF溶液形成結(jié)晶，完成LiF晶體的回收，實現(xiàn)氟、鋰回收目的⑷。煅燒期間所產(chǎn)生的氣體通過環(huán)保工藝處理，既可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。上述兩種處理方法在實際應(yīng)用中會導(dǎo)致電解質(zhì)失去本身價值，且回收效益不高，因此就有學(xué)者研發(fā)出了化學(xué)轉(zhuǎn)化回收法。例如，在含LiPF6有機(jī)電解液的處理中，可將氟化物MF（M表示Na、Rb、K、Cs或者是NN+）加入到含LiPF有機(jī)溶劑中，促使LiPF6轉(zhuǎn)化成性質(zhì)穩(wěn)定的LiF與磷酸鹽，最后對混合液實施蒸餾，去除有機(jī)溶劑。該種方法的回收效益雖較高，但生產(chǎn)技術(shù)難度卻相對較大，推廣難度也較大。結(jié)束語綜上所述，在廢舊鋰離子電池回收中，受回收效益的影響，企業(yè)更加關(guān)注的是高價值金屬元素的回收。通常會采用焚燒或者是吸收等方式來處理廢舊鋰離子電池中的電解液，消除LiPF6。這種不當(dāng)?shù)奶幚矸绞讲粌H會增加環(huán)保投入成本，同時也會浪費大量的資源。為此，在未來廢舊鋰離子電池回收處理工藝中，要加大對電解液資源化回收再利用工藝的研究，爭取早日實現(xiàn)電解液中LiPF6及溶劑的提取回收，達(dá)到廢舊鋰離子電池全回收與無排放目的。參考文獻(xiàn)張英杰，寧培超，楊軒，等.廢舊三元鋰離子電池回收技術(shù)研究新進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2020,39(7):2828-2840.溫豐源，劉海霞，李霞.廢舊鋰離子電池材料中電解液的回收處理方法[J].河南化工，2016,33(8):12-14,