退役锂离子电池电解液资源化回收技术进展与展望

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0539

摘要/Abstract

摘要：

锂离子电池因其出色的性能成为目前应用最多和最广的电池产品，2022年中国锂电池出货量高达750 GW·h且保持继续增长趋势。锂离子电池使用量的爆发式增长引起了人们对于退役锂离子电池对环境影响和资源化利用的高度关注。锂离子电池电解液是锂离子电池的关键组分，主要由高价值的锂盐电解质和有机溶剂组成，而退役锂离子电池电解液回收技术依然处于开发阶段，尚无工业化应用。为了应对锂离子电池的退役潮，研究绿色高效的回收技术以安全环保的方式实现对电解液的资源化回收具有重要的现实意义。全面总结了目前锂离子电池电解液回收的各类技术，从原理、环境影响、效率、工业化前景角度对各类技术进行了剖析，基于回收原理将目前的技术分为直接回收法和转化回收法。此外，提出了未来的研究方向和发展挑战。

关键词: 退役锂离子电池, 电解液, 资源化, 锂盐电解质, 有机溶剂

Abstract:

As state⁃of⁃the⁃art batteries，lithium⁃ion batteries（LIBs） have become the most widely used batteries.China's LIBs shipments amounted to as much as 750 GW·h in 2022 and keep on a continuous growth trend.The growing use of LIBs has triggered great concern about the environmental impact and resource utilization of spent LIBs.Lithium⁃ion battery electrolyte is a key component of lithium⁃ion batteries，mainly composed of high⁃value lithium salt electrolyte and organic solvents，while the electrolyte recycling technology for decommissioned lithium⁃ion batteries is still in the developmental stage，and there is no industrialized application yet.In order to cope with the dramatic increase of decommissioned LIBs，it is of great practical significance to study green and efficient recycling technologies to realize the resource recovery of electrolyte in a safe and environmentally friendly way.Various types of technologies on lithium⁃ion battery electrolyte recycling were comprehensively overviewed and analyzed from the perspectives of principle，environmental impact，efficiency，and industrialization prospect.And the current technologies were divided into direct recycling and conversion recycling based on the recycling principle.In addition，future research directions and challenges were proposed.

Key words: decommissioned lithium?ion batteries, electrolyte, resource utilization, lithium salt electrolyte, organic solvent

中图分类号:

TQ131.11

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图/表 7

图1

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图2

图3

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图4

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实验条件	夹带剂	电解液萃取率/%
使用液体CO₂静态平衡30 min→CO₂流体+0.5 mL/min的夹带剂萃取2 min→静态平衡5 min→将步骤2和3重复15次→CO₂流体萃取20 min^［26］	ACN与PC体积比为3∶1的混合液	89.1±3.4
压力15 MPa，温度40 ℃，静态萃取10 min→2.0 L/min恒定流速动态萃取20 min^［27］	—	85
压力23 MPa，温度40 ℃，萃取时间45 min^［28］	低级醇类和环状碳酸酯类	85.1（无夹带剂）
压力23 MPa，温度40 ℃，静态萃取20 min→动态萃取55 min，夹带剂用量8%^［29］	环状碳酸酯类与DMF质量比为4∶1	96.24
压力（24±1） MPa，温度（40±4） ℃，萃取50 min，夹带剂用量10%^［30］	丙酮	84.56
压力20 MPa，温度50 ℃，超声15 min→静态萃取20 min→5 L/min流量动态循环萃取30 min^［31］	以超声代替夹带剂	82

转化试剂（原理：LiPF₆+M⁺→MPF₆+Li⁺；M为K⁺、Na⁺、NH₄⁺等）	产物
氢氧化钾乙醇溶液、氯化钠饱和甲醇溶液、氯化铵饱和乙醇溶液或醋酸钾饱和乙醇溶液等^［32］	六氟磷酸钾、六氟磷酸钠或六氟磷酸铵与其对应的氢氧化锂、氯化锂或醋酸锂等
含大半径阳离子的卤化物水溶液（KCl和NH₄Cl等）^［33］	微溶或难溶的六氟磷酸盐，锂盐通过加碳酸盐反应转变为碳酸锂沉淀
双三氟甲磺酰亚胺钾^［34］	六氟磷酸钾和双三氟甲磺酰亚胺锂
含钠盐的水性剥离萃取剂^［35］	NaPF₆和锂盐
可溶性碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵溶液或磷酸钾、磷酸钠、磷酸铵溶液^［37］	碳酸锂或磷酸锂沉淀和对应的六氟磷酸钾、六氟磷酸钠或六氟磷酸铵

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