一种回收废旧锂离子电池负极片制备无水氢氧化锂的方法与流程

本发明涉及废旧锂离子电池回收，具体涉及一种回收废旧锂离子电池负极片制备无水氢氧化锂的方法。

背景技术：

1、本节中的陈述仅提供与本申请公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

2、锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和环境友好等优点。随着新能源行业的快速发展，愈发多的锂离子电池应用于新能源汽车和储能板块，锂离子电池经过在役和梯次利用后就会面临成为废旧电池被淘汰的局面，随着锂离子电池的加速生产，越来越多的退役电池亟待回收处理。

3、锂离子电池中含有多种有价值的金属元素，如锂、钴、镍等。通过回收处理，可以提取这些有价值的金属资源，降低对新资源的开采需求，同时可以节省生产新电池的原材料成本。锂离子电池废弃后如未得到妥善处理，可能导致电池中的有害物质渗入土壤和水源，污染环境。回收处理可以有效减少废弃物对环境的影响。

4、当前，废旧锂离子电池回收技术主要包括以下几个步骤：

5、(1)预处理：对废旧锂离子电池进行放电、干燥、破碎等预处理，为后续回收环节做好准备；

6、(2)分离与提纯：将废旧锂离子电池中的正负极材料、电解质等组分分离，并进行提纯，以获得高纯度的有价值物质。

7、(3)资源化回收：采用化学、物理方法对分离出的有价值物质进行回收，如提取锂、钴、镍等金属。

8、(4)再生利用：将回收的锂离子电池材料经过处理后，用于生产新的锂离子电池或作为其他产品的原料。

9、当前的废旧锂离子电池回收工作中，主要是针对正极极片做拆解、破碎与化学回收其中贵重的金属元素，例如金属元素镍、钴、锰、锂等，例如现有技术cn112366381b的回收方式，处理工艺相对复杂且繁琐；从正极极片中回收金属元素锂工艺复杂且需要除去杂质较多，需要使用大量的化学试剂才能从中提取出锂元素，也在一定程度上对环境造成了更大的污染。

10、无水氢氧化锂在化工、国防、电池等领域具有广泛应用。在航空航天方面，无水氢氧化锂可用作潜水艇的空气净化和飞行员的呼吸罩，在国防上可作为离子交换树脂吸收放射性同位素，也可以用于核反应堆的热载体和金属表面的防护剂，在电池工业中作为碱性蓄电池添加剂，起到延长电池使用寿命的同时也增加其蓄电量。除此之外，无水氢氧化锂还可以作为水净化剂、生产多孔混凝土的乳化剂、特种光学玻璃原料以及合成维生素a和其他很多锂盐产品的原料等。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对目前废旧锂离子电池负极回收的缺陷，提供了一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，简化正极的回收方法，锂元素的回收效率高，无需过多化学试剂，保护环境。

2、本发明一方面提供一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，包括如下步骤：

3、步骤s1：过充电；对单体电池采用0.1c～1c的初始充电电流充电至截止电压，随后恒压充电至充电电流减小为为初始充电电流的二十分之一，即0.005c～0.05c时停止充电，0.5-2h后再用0.05c～0.5c的电流再次充电，至冒气后停0.5-2h，如此重复2～3次。将正极侧的锂元素通过过充电操作尽可能转移至负极侧，为后续的锂元素回收做准备；

4、步骤s2：拆解：将电池放于真空手套箱(真空度达-1bar)进行拆解，拆解过程中需注意环境水氧值低于0.1ppm，拆解结束后将正负极片分别真空包装；

5、步骤s3：将所有的负极极片使用有机溶剂浸泡(其中有机溶剂可以为碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲基乙基酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、四氢呋喃、乙酸乙酯(ea)等)2～9h；浸泡结束后采用加热平台将其中的有机溶剂蒸发，蒸发所用温度为80～150℃，蒸发时间为1～5h；

6、步骤s4：加热结束后冷却至室温，将负极极片置于煮沸后冷却的去离子水中1-8h，且通过温度低于室温的水进行循环冷却，吸收反应过程中放出的热量，对反应装置进行降温处理，保证反应正常进行；

7、步骤s5：待装置温度稳定且小于等于室温时反应结束，对反应器中的水溶液进行过滤，得到滤后清液，随后对清液进行加热蒸发结晶，蒸发温度为90～140℃，时长为3～14h；蒸发结束后得到纯度较高的单水氢氧化锂，随后对单水氢氧化锂进行带式烘干与气流破碎制得无水氢氧化锂。

8、以上步骤的工艺原理为：废旧电池大多为容量衰减至80％/60％以下的电池，此时对电池进行过充操作，正极侧锂离子向负极侧迁移，部分锂离子以锂金属的形式在负极侧形成锂枝晶，在电池soc大于等于100％时对电池进行拆解，此时负极端含锂量达到最高，对负极极片进行清洗烘干等操作便得到了含有锂和氧化锂以及其他金属单质杂质的负极极片，此时将极片放于煮沸后冷却的去离子水中，极片中的锂和氧化锂等一系列的物质与水发生反应生成单水氢氧化锂，此过程放热剧烈，因此需使用循环水冷带走多余的反应热，通过过滤得到含有单水氢氧化锂的水溶液，最终通过加热结晶的方法得到单水氢氧化锂固体，再经过烘干破碎等得到合格的无水氢氧化锂。

9、根据一种优选的实施方式，所述步骤s3中，将所有的负极极片使用有机溶剂浸泡7-9h；浸泡结束后采用加热平台将其中的有机溶剂蒸发，蒸发所用温度为110～130℃，蒸发时间为3～5h。

10、根据一种优选的实施方式，步骤s5中，蒸发温度为110～130℃，时长为10～12h。

11、根据一种优选的实施方式，若无法进行过充电，则先进行步骤s2和步骤s3，随后对得到的正负极片组装为简易电池进行步骤s1充电操作，随后进行步骤s2和步骤s5。

12、与现有的技术相比本发明的有益效果是：

13、1、一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，一是该工艺巧妙地通过充电操作将锂元素从正极侧大部分转移至负极侧，从而从负极侧回收纯度更高的锂元素，且该工艺方法简单，整个过程中不会使用过多的化学试剂，也是环境保护的一种体现；二是该工艺将正极侧的锂元素尽可能转移至负极侧，也为正极侧的贵金属元素回收提供了更多的方法。

技术特征：

1.一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，步骤s3中所述有机溶剂为dmc、emc、dec、四氢呋喃或ea。

3.根据权利要求2所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，步骤s3中所述有机溶剂为dmc或四氢呋喃。

4.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，步骤s2中，拆解再真空度达-1bar的真空环境中进行。

5.根据权利要求3所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，步骤s2中，拆解环境中环境水氧值低于0.1ppm。

6.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，所述步骤s3中，将所有的负极极片使用有机溶剂浸泡7-9h；浸泡结束后采用加热平台将其中的有机溶剂蒸发，蒸发所用温度为110～130℃，蒸发时间为3～5h。

7.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，步骤s5中，蒸发温度为110～130℃，时长为10～12h。

8.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂离子电池负极片的方法，其特征在于，若无法进行过充电，则先进行步骤s2和步骤s3，随后对得到的正负极片进行充电操作，随后进行步骤s2和步骤s5。

9.一种制备无水氢氧化锂的方法，其特征在于，使用权利1要求1-8任一项所述的方法回收废旧锂离子电池负极片。

技术总结本发明公开了一种回收废旧锂离子电池负极片制备无水氢氧化锂的方法，包括如下步骤：步骤S1：对单体电池过充电；步骤S2：拆解：将电池于真空环境进行拆解，拆解结束后将正负极片分别真空包装；步骤S3：将所有的负极极片使用有机溶剂浸泡随后蒸发有机溶剂；步骤S4：加热结束后，将负极极片置于去离子水中反应；步骤S5：对反应器中的水溶液进行过滤，得到滤后清液，随后对清液进行加热蒸发结晶，得到纯度较高的单水氢氧化锂，随后对单水氢氧化锂进行带式烘干与气流破碎制得无水氢氧化锂。能够从负极侧简单回收锂元素，简化正极的金属回收流程，工艺简单，锂回收效率达到60％‑71％；制备得到的无水氢氧化锂纯度大于98％。技术研发人员：李宝全,毛美林,徐鑫照,严显伟,张祥,王荣刚,张振宇,肖洪辉,王腾波,何座有,吕勇康受保护的技术使用者：宜宾市天宜锂业科创有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19