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一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4 电解液的方法
申请号	CN202310256786.2	申请日	2023-03-12	公开(公告)号	CN116247324A	公开(公告)日	2023-06-09
申请人	深圳苏邦能源科技有限公司;			发明人	殷衡;
摘要	本发明涉及锂离子电池资源化利用领域，具体为一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4 电解液的方法：用NaAlO2和HCl制取无定形Al(OH)3；以无定形Al(OH)3 吸附电解液中的锂盐，得到LiBF4·2Al(OH)3和有机溶剂；有机溶剂回用于电解液的制备；将LiBF4·2Al(OH)3混合无水 CaSO4 煅烧、水洗后得到Li2SO4溶液和残渣CaF2、BF3·Al2O3混合物；Li2SO4溶液蒸发干燥后得到产品Li2SO4；CaF2、BF3·Al2O3混合物干燥后可用于建材行业。
权利要求	1.本发明提供了一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4 电解液的方法，其特征在于： (1)室温下将1mol/L的HCl溶液在8～10h内缓慢加入到搅拌状态下5％～6％NaAlO2溶液中，控制终点pH＝7.4～7.5，继续反应2h后过滤得到无定形Al(OH)3；按Al/Li＝2～2.16(摩尔比)，将无定形Al(OH)3加入到LiBF4电解液中，在氮气氛围中于室温下搅拌反应40～ 60min，过滤后得到LiBF4·2Al(OH)3沉淀及有机溶剂滤液；有机溶剂可重新回用于电解液的制备；将LiBF4·2Al(OH)3用甲醇清洗、干燥后备用。 (2)按Ca/Li＝0.5(摩尔比)，将无水CaSO4与上述干燥后的LiBF4·2Al(OH)3混合、研磨至均匀；将上述混合物置于高温等离子焚烧炉中，于510～530℃下煅烧10～12min，得到Li2SO4、CaF2、BF3·Al2O3混合物；用纯水清洗上述混合物后，得到Li2SO4溶液；残渣CaF2、BF3·Al2O3混合物干燥后，可用于建材工业。 (3)将上述Li2SO4溶液蒸发、干燥后可得到最终产品Li2SO4。 2.根据权利要求1所述的一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4电解液的方法，其特征在于：NaAlO2和HCl制备无定形Al(OH)3的条件极为严苛，需严格控制终点pH＝7.4～7.5、HCl溶液需在8～10h内缓慢加入，以避免生成晶体形式的Al(OH)3。 3.根据权利要求1所述的一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4电解液的方法，其特征在于：无定形Al(OH)3对锂盐具有高效选择性吸附作用，反应方程为LiBF4+2Al(OH)3＝LiBF4·2Al(OH)3。 4.根据权利要求1所述的一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4电解液的方法，其特征在于：清洗后的甲醇可通过精馏工艺再生，同时也可回收溶解于甲醇中的有机溶剂。 5.根据权利要求1所述的一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4电解液的方法，其特征在于：2[LiBF4·2Al(OH)3]+CaSO4＝Li2SO4+CaF2+2(BF3·Al2O3)+6H2O为其煅烧反应方程。 6.根据权利要求1所述的一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4电解液的方法，其特征在于：CaF2、BF3·Al2O3难溶于水、性质稳定不易分解，可用于水泥、陶瓷工业。
说明书全文	一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4 电解液的方法技术领域 [0001] 本发明涉及锂离子电池资源化利用领域，具体为一种NaAlO2和HCl结合高温等离子焚烧处理LiBF4电解液的方法。背景技术 [0002] 锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四大部分组成。其中，电解液是锂离子电池的血液，在正负极之间传导锂离子。作为锂离子电池的关键原材料之一，电解液成本约占锂离子电池生产成本的5％～13％。而电解质锂盐又是电解液成本最重要的构成部分，约占到电解液总成本的43％。 [0003] 电解液组分对环境的污染和危害：电解质锂盐进入环境中，可发生水解、分解和燃烧等化学反应，产生含氟、含硼和含磷化合物，造成氟污染、硼污染和磷污染；有机溶剂经过水解、燃烧和分解等化学反应，生成甲醛、甲醇、乙醛、乙醇和甲酸等小分子有机物，这些物质易溶于水，可造成水源污染，导致人身伤害。 [0004] 若能对电解液进行回收再利用，则可产生较好的经济效益和生态环境效益。因此，急需研制一种电解液的绿色回收方法，在回收电解质锂盐及有机溶剂的同时避免污染物的产生。发明内容 [0005] 本发明的目的是研制一种LiBF4电解液的回收方法，在回收锂盐及有机溶剂的同时不产生任何废弃污染物。 [0006] 本发明的技术方案如下： [0007] (1)室温下将1mol/L的HCl溶液在8～10h内缓慢加入到搅拌状态下5％～6％NaAlO2溶液中，控制终点pH＝7.4～7.5，继续反应2h后过滤得到无定形Al(OH)3；按Al/Li＝2～2.16(摩尔比)，将无定形Al(OH)3加入到LiBF4电解液中，在氮气氛围中于室温下搅拌反应40～60min，过滤后得到LiBF4·2Al(OH)3沉淀及有机溶剂滤液；有机溶剂可重新回用于电解液的制备；将LiBF4·2Al(OH)3用甲醇清洗、干燥后备用。 [0008] (2)按Ca/Li＝0.5(摩尔比)，将无水CaSO4与上述干燥后的LiBF4·2Al(OH)3混合、研磨至均匀；将上述混合物置于高温等离子焚烧炉中，于510～530℃下煅烧10～12min，得到Li2SO4、CaF2、BF3·Al2O3混合物；用纯水清洗上述混合物后，得到Li2SO4溶液；残渣CaF2、BF3·Al2O3混合物干燥后，可用于建材工业。 [0009] (3)将上述Li2SO4溶液蒸发、干燥后可得到最终产品Li2SO4。 [0010] 其中：NaAlO2和HCl制备无定形Al(OH)3的条件极为严苛，需严格控制终点pH＝7.4～7.5、HCl溶液需在8～10h内缓慢加入，以避免生成晶体形式的Al(OH)3。 [0011] 其中：无定形Al(OH)3对锂盐具有高效选择性吸附作用，反应方程为LiBF4+2Al(OH)3＝LiBF4·2Al(OH)3。 [0012] 其中：清洗后的甲醇可通过精馏工艺再生，同时也可回收溶解于甲醇中的有机溶剂。 [0013] 其中：2[LiBF4·2Al(OH)3]+CaSO4＝Li2SO4+CaF2+2(BF3·Al2O3)+6H2O为其煅烧反应方程。 [0014] 其中：CaF2、BF3·Al2O3难溶于水、性质稳定不易分解，可用于水泥、陶瓷工业。 [0015] 本发明的有益效果是：可直接回收电解液中的有机溶剂，并回用于电解液的制备；以Li2SO4的形式回收电解液中的锂元素；电解液中的氟元素转化为性质稳定的无害物质CaF2、BF3·Al2O3，并可用于水泥、陶瓷工业；无任何废弃污染物生成。具体实施方式 [0016] 为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但并不作为对本发明的限定。 [0017] 实施例1： [0018] (1)室温下将1mol/L的HCl溶液在8h内缓慢加入到搅拌状态下5％NaAlO2溶液中，控制终点pH＝7.4，继续反应2h后过滤得到无定形Al(OH)3；按Al/Li＝2.16(摩尔比)，将无定形Al(OH)3加入到LiBF4电解液中，在氮气氛围中于室温下搅拌反应40min，过滤后得到LiBF4·2Al(OH)3沉淀及有机溶剂滤液；有机溶剂可重新回用于电解液的制备；将LiBF4·2Al(OH)3用甲醇清洗、干燥后备用。 [0019] (2)按Ca/Li＝0.5(摩尔比)，将无水CaSO4与上述干燥后的LiBF4·2Al(OH)3混合、研磨至均匀；将上述混合物置于高温等离子焚烧炉中，于530℃下煅烧10min，得到Li2SO4、CaF2、BF3·Al2O3混合物；用纯水清洗上述混合物后，得到Li2SO4溶液；残渣CaF2、BF3·Al2O3混合物干燥后，可用于水泥工业。 [0020] (3)将上述Li2SO4溶液蒸发、干燥后可得到最终产品Li2SO4。 [0021] 实施例2： [0022] (1)室温下将1mol/L的HCl溶液在10h内缓慢加入到搅拌状态下6％NaAlO2溶液中，控制终点pH＝7.5，继续反应2h后过滤得到无定形Al(OH)3；按Al/Li＝2(摩尔比)，将无定形Al(OH)3加入到LiBF4电解液中，在氮气氛围中于室温下搅拌反应60min，过滤后得到LiBF4·2Al(OH)3沉淀及有机溶剂滤液；有机溶剂可重新回用于电解液的制备；将LiBF4·2Al(OH)3用甲醇清洗、干燥后备用。 [0023] (2)按Ca/Li＝0.5(摩尔比)，将无水CaSO4与上述干燥后的LiBF4·2Al(OH)3混合、研磨至均匀；将上述混合物置于高温等离子焚烧炉中，于510℃下煅烧12min，得到Li2SO4、CaF2、BF3·Al2O3混合物；用纯水清洗上述混合物后，得到Li2SO4溶液；残渣CaF2、BF3·Al2O3混合物干燥后，可用于陶瓷工业。 [0024] (3)将上述Li2SO4溶液蒸发、干燥后可得到最终产品Li2SO4。