废旧锂离子电池电解液回收处理方法综述

废旧锂离子电池电解液回收处理方法综

述摘要：在加强环境保护，提高资源利用这一社会背景下，加强废旧锂离子电池电解液回收处理尤为重要。基于此，本文主要针对废旧锂离子电池电解液回收处理方法展开如下综述。关键词：废旧锂离子电池；电解液；回收；处理方法一、废旧锂离子电池电解液回收常用处理方法（一）高温处理工艺高温焙烧法是利用冶金提取金属这一原理，对废旧电池中的金属元素进行回收。目前，动力电池中常见的金属元素包括钻、镍、铜、锰等，这些均可通过高温焙烧完成收集，并且可有效去除有机物，以矿渣的形式固定磷、氟、硅等元素，并采用碳热还原、湿法冶金等方法获取有价金属元素。有文献指出，收废旧锂离子电池中的有价金属可采用高温焙烧工艺进行回收。即以高温方式将电池外壳破坏，回收其中的金属成分。在这一过程中，电解液中的有机物经燃烧后，会通过气体的形式逸出，电解质中的磷、氟元素会被沉渣固定，而低沸点的氧化锂多数会以蒸气形式逸出，并用水吸收完成回收。此种高温处理工艺可在高温环境下，将有机电解质分解去除。期间所产生的废气可利用除尘装置，将含尘颗粒物去除，并使用二段循环吸收塔将废气中多数含氟组分废除，之后再经中温催化燃烧与高温燃烧等方式将有机物充分挥发，最后再通过余热回收进入碱吸收塔，将剩余少量的HF去除。在此过程中，产生的废液均汇集在中和槽内，通过与中和碱液的反应，促使磷、氟固化脱水，形成磷酸钙、氟化钙等无毒固化物⑴总之，高温处理工艺适用于大规模的动力电池回收。但电解液在高温环境下会被分解，却会丧失其本身价值。同时，由于高温处理过程中会产生大量需要进行处理的污染性废气，因此该种处理方法的成本较高。（二）常温干法处理（1） 离心处理该种方式主要是利用离心原理，将电池中的电解液甩出壳体，从电池本体中分离出来。有学者通过筛选电池，对其进行清洗、干燥、破壳及高速离心机分离，获取到电解液，发现高速离心可大大提升电解液的回收率。（2） 正/负压气体吹扫处理此种处理方法是通过对电池实施物理压榨，获取到电解液组分。有学者专门设计出一款真空抽提电池内部电解液的装置，该装置主要是借助真空西药，从防爆阀口经电池中的电解液抽取出来，再通过进液系统将清洗液打入电池内部，开启真空系统，将电池内部的液体抽取出来，此操作多次反复进行，可将电池内部大量的会发现溶剂与电解质带出。另外，有学者研究出一种负压空间高温气体吹扫、冷凝法收集电解液的方法。该方法是在40~100kPa负压干燥空间内，利用90〜280°C气流对已经粉碎的电池进行吹扫，吹扫气体冷凝后脱氟脱水，获取回收溶剂⑵。上述处理方法均是在不破坏电解液组成的基础上，实现电解液的高效再利用，属于一种资源化利用电解液的可行处理方法。但仍旧存在一定问题，即无法彻底去除电池中的电解液，而残留在电池主体的电解液在后续处理过程中会对环境产生污染。（三）湿法处理（1）物理湿法处理物理湿法处理方法具体包括两种，分别为溶剂浸出、超临界C02抽提。溶剂浸出处理是将破碎的电池浸泡在与电解质溶剂性能类似的溶剂当中，对溶剂与电解液实施分离。这种处理方法可以利用溶剂，将电池注意与碎片中的电解液有效的分离出来，实现再利用⑶。相比于常温干法，溶剂浸出更加有效，可借助蒸馏分离这一形式来实现电解液的重复利用。但该种处理方法存在的唯一不足是投入成本高，具体包括前期的设备投入及后期的运行成本，例如蒸馏与干燥等过程的能耗均相对较大。超临界状态下，C02可有效抽提出电池破碎料中的电解液，并且可以在蒸发C02之后，对C0与电解液进行分离。相比与溶剂浸出处理方法，该种方法能够对电池中的电解液进行有效抽提，无需进行浸取溶剂与电解液分离、但其缺点主要表现为超临界状态下CO2的极性较弱，与电解液的互溶效果需进一步提高。（2）化学湿法处理化学湿法处理是在回收废旧动力电池的过程中，利用化学反应处理电池中的电解液。由于电极材料的化学性质均相对稳定，因此该种处理方法就不会活性物质产生较大的影响，且重点可针对电解液中电解质的化学性质，选择恰当的试剂，促使电解质顺利完成化学转化，消除其分解过程对环境的影响。当前，化学湿法处理方式具体分为三种：（1）碱液吸收；（2）水洗转化；（3）化学转化回收:碱液吸收是利用碱液，对破碎的废旧锂离子电池物料进行淋洗。电解液活性组分遇水后分解后，会被碱液吸收，不会对环境造成不良影响。水洗转化属于一种较为常用的化学湿法处理。有学者将电池电解液置入密闭容器中，采用真空精馏的方式对部分溶剂进行回收，再将KHSO加入到电解液当4中，经高温煅烧烧、冷却、溶解，可获取电解液组分，最后利用KF溶液形成结晶，完成LiF晶体的回收，实现氟、锂回收目的⑷。煅烧期间所产生的气体通过环保工艺处理，既可达到排放标准。上述两种处理方法在实际应用中会导致电解质失去本身价值，且回收效益不高，因此就有学者研发出了化学转化回收法。例如，在含LiPF6有机电解液的处理中，可将氟化物MF（M表示Na、Rb、K、Cs或者是NN+）加入到含LiPF有机溶剂中，促使LiPF6转化成性质稳定的LiF与磷酸盐，最后对混合液实施蒸馏，去除有机溶剂。该种方法的回收效益虽较高，但生产技术难度却相对较大，推广难度也较大。结束语综上所述，在废旧锂离子电池回收中，受回收效益的影响，企业更加关注的是高价值金属元素的回收。通常会采用焚烧或者是吸收等方式来处理废旧锂离子电池中的电解液，消除LiPF6。这种不当的处理方式不仅会增加环保投入成本，同时也会浪费大量的资源。为此，在未来废旧锂离子电池回收处理工艺中，要加大对电解液资源化回收再利用工艺的研究，争取早日实现电解液中LiPF6及溶剂的提取回收，达到废旧锂离子电池全回收与无排放目的。参考文献张英杰，宁培超，杨轩，等.废旧三元锂离子电池回收技术研究新进展[J].化工进展，2020,39(7):2828-2840.温丰源，刘海霞，李霞.废旧锂离子电池材料中电解液的回收处理方法[J].河南化工，2016,33(8):12-14,