一种废旧锂电池的回收利用方法

本发明属于锂电池回收利用领域，更具体地，涉及一种废旧锂电池的回收利用方法。

背景技术：

1、疏水盐是一类由疏水阳离子和疏水阴离子组成的盐，其阴、阳离子通常半径较大，电荷分布较为分散，与水分子之间的相互作用力较弱，通常具有水溶性较低、熔点较低、在弱极性有机溶剂中溶解度较高的特点。许多疏水盐被用作室温或近室温离子液体。也有许多疏水盐被用于电分析化学中有机溶液的支持电解质。

2、疏水盐中的疏水阴离子，通常带有一些吸电子官能团来促进负电荷的分散，其中最常见的一种疏水阴离子是六氟磷酸根离子。六氟磷酸根由一个+5价的磷原子和围绕其分布的6个-1价的氟原子构成，带有一个负电荷，在6个氟原子强大的吸电子能力作用下，其负电荷较为分散，与水分子的相互作用力较弱。但六氟磷酸根的合成较为麻烦，需要复杂的氟化工设备，合成成本很高。

3、因此，需要开发一种新型的制备疏水盐的方法。

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废旧锂电池的回收利用方法，旨在解决现有技术中合成含六氟磷酸根疏水盐存在的问题，包括需要复杂的氟化工设备，合成成本很高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种废旧锂电池的回收利用方法，其利用废旧锂电池制备疏水盐和碳酸锂，其中，利用废旧锂电池制备疏水盐时，其具体包括如下步骤：

3、s1：将废旧锂电池拆解、破碎，加入第一有机溶剂中浸泡，并过滤，获得含有六氟磷酸锂的滤液，第一有机溶剂为极性溶剂；

4、s2：蒸发除去步骤s1中所述滤液中的溶剂，获得六氟磷酸锂粗品；

5、s3：将步骤s2所得的六氟磷酸锂粗品溶于第二有机溶剂中，获得混合溶液，所述第二有机溶剂与水不完全混溶，第二有机溶剂为酯类、醚类中的一种或多种；

6、s4：将步骤s3所得的混合溶液、水和由疏水阳离子和亲水阴离子组成的盐充分混合，再静置分相，获得有机相和水相，其中，有机相含有疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐，水相含有亲水阴离子和锂离子以及其他亲水杂质；

7、s5：清洗并提取有机相，蒸发除去第二有机溶剂，获得疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐。

8、以上发明构思中，步骤s4中，疏水阳离子的正电荷分散，较难与水分子产生溶剂化作用，亲水阴离子的负电荷集中，较易与水分子产生溶剂化作用。

9、进一步的，步骤s1中，第一有机溶剂在-0.1mpa真空度下的沸点不高于95℃。因为六氟磷酸锂高温易分解，在-0.1mpa下90℃左右，六氟磷酸锂已经分解了，为了防止六氟磷酸锂不分解，对溶剂沸点有一定的要求。

10、进一步的，第一有机溶剂为乙腈、二甲亚砜、碳酸二甲酯、乙酸乙酯中一种或者多种的混合物。

11、进一步的，所述第二有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙二醇二乙醚中的一种或者多种。

12、进一步的，由疏水阳离子和亲水阴离子组成的盐中，疏水阳离子为季铵类阳离子、咪唑类阳离子、吡啶类阳离子、含氮化合物类阳离子、茂金属配合物阳离子类中的一种或多种，亲水阴离子为体积较小、负电荷较集中的酸根阴离子，其为氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、高氯酸根离子、四氟硼酸根离子中的一种或多种。

13、进一步的，疏水阳离子为四正丁基铵根阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、n-丁基吡啶阳离子、2,2,6,6-四甲基-1-氧代哌啶阳离子、二茂铁正离子中的一种或者多种。

14、进一步的，步骤s5中，清洗并提取有机相是指：向有机相中加入硫酸镁水溶液，硫酸镁水溶液中硫酸镁的质量分数至少为5％，充分振荡混合，再静置分相，获得含有疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐的有机相，以及含有硫酸镁和其他亲水杂质的水相，提取有机相再次加入硫酸镁水溶液，重复上述步骤3～5次，以能将有机相提取干净。

15、进一步的，所述步骤s5之后还具有步骤s6，其为提纯疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐，步骤s6具体为：向疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐中加入水，疏水盐与水的质量比为1：80～1：100，充分混合、过滤，分离疏水盐及滤液，重复3～5次，再将得到的疏水盐烘干以提高纯度。

16、进一步的，利用废旧锂电池制备碳酸锂具体为，向步骤s4获得的水相中加入碳酸钠水溶液，碳酸钠水溶液的质量分数至少为2％，充分混合、过滤，分离沉淀及滤液，重复3～5次，获得成分为碳酸锂的沉淀。

17、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

18、有益效果：

19、本发明方法是一种全新的废旧锂电池回收利用方法，在进行废物利用时候，还同时能够制备疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐以及制备碳酸锂，对锂进行回收。本发明方法能实现废旧锂电池的回收利用，同时提供一种疏水盐的制备方法，该方法简单有效，易于操作和工程化推广。

技术特征：

1.一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，其利用废旧锂电池制备疏水盐和碳酸锂，其中，利用废旧锂电池制备疏水盐时，其具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，步骤s1中，第一有机溶剂在-0.1mpa真空度下的沸点不高于95℃。

3.如权利要求2所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，第一有机溶剂为乙腈、二甲亚砜、碳酸二甲酯、乙酸乙酯中一种或者多种的混合物。

4.如权利要求1-3任一所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，所述第二有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙二醇二乙醚中的一种或者多种。

5.如权利要求4所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，由疏水阳离子和亲水阴离子组成的盐中，

6.如权利要求5所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，疏水阳离子为四正丁基铵根阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、n-丁基吡啶阳离子、2,2,6,6-四甲基-1-氧代哌啶阳离子、二茂铁正离子中的一种或者多种。

7.如权利要求5所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，步骤s5中，清洗并提取有机相是指：向有机相中加入硫酸镁水溶液，硫酸镁水溶液中硫酸镁的质量分数至少为5％，充分振荡混合，再静置分相，获得含有疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐的有机相，以及含有硫酸镁和其他亲水杂质的水相，提取有机相再次加入硫酸镁水溶液，重复上述步骤3～5次，以能将有机相提取干净。

8.如权利要求6所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，所述步骤s5之后还具有步骤s6，其为提纯疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐，步骤s6具体为：向疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐中加入水，疏水盐与水的质量比为1：80～1：100，充分混合、过滤，分离疏水盐及滤液，重复3～5次，再将得到的疏水盐烘干以提高纯度。

9.如权利要求1所述的一种废旧锂电池的回收利用方法，其特征在于，利用废旧锂电池制备碳酸锂具体为，向步骤s4获得的水相中加入碳酸钠水溶液，碳酸钠水溶液的质量分数至少为2％，充分混合、过滤，分离沉淀及滤液，重复3～5次，获得成分为碳酸锂的沉淀。

技术总结
本发明提供了一种废旧锂电池的回收利用方法，属于锂离子电池领域，其利用废旧锂电池制备疏水盐和碳酸锂，先将废旧锂电池拆解、破碎，加入第一有机溶剂中浸泡，接着蒸发除去溶剂，获得六氟磷酸锂粗品，然后将其溶于第二有机溶剂中获得混合溶液，将混合溶液、水和由疏水阳离子和亲水阴离子组成的盐充分混合，再静置分相，获得有机相和水相，其中，有机相含有疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐，水相含有亲水阴离子和锂离子以及其他亲水杂质，最后，清洗并提取有机相，蒸发除去第二有机溶剂，获得疏水阳离子与六氟磷酸根组成的疏水盐。本发明方法实现了对废旧锂离子电池的回收利用，同时采用低成本的简易方法制备出了疏水盐和碳酸锂。

技术研发人员：廖梦怡,沈越,黄云辉,郭子彦
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：2024/2/21