一种从废旧锂电池负极中高效率提取活性锂的方法

本发明属于锂电池回收，更具体地，涉及一种从废旧锂电池负极中高效率提取活性锂的方法。

背景技术：

1、针对废旧锂离子电池的回收工作具有较高的经济效益和社会效益。在电极中锂主要以单质而非锂离子的形式存在，而溶剂仅能够与锂离子作用而不能直接与锂单质作用，因此溶剂不能将负极中的锂单质直接提取出来。

2、专利文献cn 113061726a将废旧锂电池拆解后，首先对电极片进行等离子处理，然后采用强极性有机溶剂溶解多环芳烃作为浸出溶液，在加热条件下，浸取锂负极中的锂。然而，其即使在浸出时间高达2-10小时的条件下，锂提取率也很难达到90％，提取效率较低。如何进一步提高多环芳烃的提锂效率，是当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种从废旧锂电池负极中高效率提取活性锂的方法，以解决现有技术通过多环芳烃提锂效率低等的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种从废旧锂电池负极中高效率提取活性锂的方法，首先采用能够溶解sei膜的溶剂对锂电池负极表面的sei膜进行处理，使得所述sei膜出现孔洞或溶解性破坏，得到sei膜遭到破坏的锂电池负极；然后采用介电常数小于7的弱极性溶剂溶解多环芳烃得到的回收液对所述sei膜遭到破坏的锂电池负极进行浸泡处理，利用所述多环芳烃大π键的吸电子效应，将所述锂电池负极中的锂提取出来。

3、优选地，所述的方法，包括如下步骤：

4、(1)将回收的废旧锂电池充电后在安全环境下进行拆解，分选出负极片；

5、(2)使用清洗剂对步骤(1)所述负极片依次进行浸泡、分离、干燥；得到初步处理的负极片；所述清洗剂包含能够溶解sei膜的第一有机溶剂；

6、(3)采用溶解有多环芳烃的回收液对所述初步处理的负极片进行浸泡处理，得到含锂复合液；所述回收液中包含第二有机溶剂，所述第二有机溶剂用于溶解所述多环芳烃，且所述第二有机溶剂为介电常数小于7的弱极性有机溶剂；

7、(4)将所述含锂复合液固液分离，得到含锂富集液。

8、优选地，步骤(1)所述安全环境为露点在-50℃或以下的环境，或者为相对湿度小于20％的环境，进一步优选为相对湿度小于10％的环境。

9、优选地，所述第一有机溶剂选自碳酸酯类溶解、磷酸酯类溶剂、腈类溶剂、羧酸酯类溶剂和砜类溶剂。

10、进一步优选地，所述第一有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、乙基磷酸二乙酯、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、环丁砜和二甲基亚砜中的一种或多种。

11、优选地，所述多环芳烃的碳原子数为10～30，其包含2～4个苯环；进一步优选选自联苯、萘、菲、蒽、并四苯、芘、苝、吡啶、联吡啶、噻吩、喹啉、异喹啉、咔唑、嘧啶、蝶啶、吖啶、吩嗪、吡嗪和吩噻嗪。

12、优选地，所述第二有机溶剂选自介电常数小于7的醚类、酯类、芳香类有机溶剂中的一种或多种，进一步优选为介电常数小于7的醚类和酯类有机溶剂中的一种或多种。

13、优选地，所述第二有机溶剂为甲基四氢呋喃、2，5-二甲基四氢呋喃、乙基四氢呋喃、二乙基四氢呋喃、苯基四氢呋喃、环戊基甲醚、六氟异丙基甲基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙醚-2,2,3,3-四氟丙醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1h,1h,5h-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚、三(2,2,2-三氟乙基)原甲酸酯、氟苯、氯苯、溴苯、二氟苯、三氟苯、六氟苯和三氟甲苯中的一种或多种。

14、优选地，步骤(3)所述回收液中多环芳烃的浓度为0.01～7mol/l，进一步优选0.5～2mol/l。

15、优选地，步骤(3)所述浸泡处理时的浸泡温度为20～80℃，所述初步处理的负极片中锂元素和回收液中多环芳烃的摩尔比为1：1～3，所述浸泡处理的固液比为1：1～3，浸泡时间为0.5～2h。

16、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

17、有益效果：

18、(1)本发明通过首先使用能够溶解sei膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面膜)的溶剂溶解或部分溶解破坏负极表面的sei膜，以打开负极中锂单质提取通道，显著缩短了锂提取时间。

19、(2)本发明选用弱极性溶剂来溶解取代或未取代多环芳烃，能够保留多环芳烃大π键的吸电子效应，确保其与负极中的锂单质具有强相互作用，实现发现能够提升锂的提取速率，而且单位体积溶剂中的多环芳烃提取的锂含量大幅度增加，锂提取效率升高。

20、(3)本发明能够高效便捷地把锂和其他物质分开，整个过程避免了高能耗和腐蚀性化学试剂的使用，处理过程操作简单，安全性高，和现有的电池工艺相容性好，对设备要求低，有利于实现产业化，适合大规模推广。

技术特征：

1.一种从废旧锂电池负极中高效率提取活性锂的方法，其特征在于，首先采用能够溶解sei膜的溶剂对锂电池负极表面的sei膜进行处理，使得所述sei膜出现孔洞或溶解性破坏，得到sei膜遭到破坏的锂电池负极；然后采用介电常数小于7的弱极性溶剂溶解多环芳烃得到的回收液对所述sei膜遭到破坏的锂电池负极进行浸泡处理，利用所述多环芳烃大π键的吸电子效应，将所述锂电池负极中的锂提取出来。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述安全环境为露点在-50℃或以下的环境，或者为相对湿度小于20％的环境；优选相对湿度小于10％的环境。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂选自碳酸酯类溶剂、磷酸酯类溶剂、腈类溶剂、羧酸酯类溶剂和砜类溶剂。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、乙基磷酸二乙酯、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、环丁砜和二甲基亚砜中的一种或多种。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多环芳烃的碳原子数为10～30，其包含2～4个苯环；优选选自联苯、萘、菲、蒽、并四苯、芘、苝、吡啶、联吡啶、噻吩、喹啉、异喹啉、咔唑、嘧啶、蝶啶、吖啶、吩嗪、吡嗪和吩噻嗪。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二有机溶剂选自介电常数小于7的醚类、酯类、芳香类有机溶剂中的一种或多种。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二有机溶剂为甲基四氢呋喃、2，5-二甲基四氢呋喃、乙基四氢呋喃、二乙基四氢呋喃、苯基四氢呋喃、环戊基甲醚、六氟异丙基甲基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙醚-2,2,3,3-四氟丙醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1h,1h,5h-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚、三(2,2,2-三氟乙基)原甲酸酯、氟苯、氯苯、溴苯、二氟苯、三氟苯、六氟苯和三氟甲苯中的一种或多种。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述回收液中多环芳烃的浓度为0.01～7mol/l。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述浸泡处理时的浸泡温度为20～80℃，所述初步处理的负极片中锂元素和回收液中多环芳烃的摩尔比为1：1～3，所述浸泡处理的固液比为1：1～3，浸泡时间为0.5～2h。

技术总结
本发明属于锂电池回收技术领域，更具体地，涉及一种从废旧锂电池负极中高效率提取活性锂的方法。首先采用能够溶解SEI膜的溶剂对锂电池负极表面的SEI膜进行处理，使得SEI膜出现孔洞或溶解性破坏；然后采用弱极性溶剂溶解多环芳烃得到的回收液对SEI膜遭到破坏的锂电池负极进行浸泡处理，利用所述多环芳烃大π键的吸电子效应，将所述锂电池负极中的锂提取出来。相较于采用强极性有机溶剂溶解多环芳烃，本发明采用弱极性有机溶剂溶解多环芳烃的回收液提取锂，由于溶剂的路易斯碱性弱，能够保留多环芳烃大Π键的吸电子效应，从而确保其与负极中的锂单质具有强相互作用，显著提升了锂浸出速率。

技术研发人员：谢佳,刘猛闯,覃明盛,刘威,彭林峰
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8