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鋰電池電解液的危害處理方法

鋰電池電解液是鋰離子電池的“血液”,在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽(六氟磷酸鋰,LiFL6)、必要的添加劑等原料,在一定條件下,按一定比例配制而成的。

鋰電池電解液

①健康危害

侵入途徑:吸入、食入、經(jīng)皮吸收。

健康危害:本品為輕度刺激劑和麻醉劑。吸入后引起頭痛、頭昏、虛弱、惡心、呼吸困難等。液體或高濃度蒸氣有刺激性??诜碳の改c道。皮膚長(zhǎng)期反復(fù)接觸有刺激性。

②毒理學(xué)資料及環(huán)境行為

毒性:估計(jì)能通過(guò)胃腸道、皮膚和呼吸道進(jìn)入機(jī)體表現(xiàn)為中等度毒性。刺激性比碳酸二甲酯大。

急性毒性:LD501570mg/kg(大鼠經(jīng)口);人吸入20mg/L(蒸氣)&TImes;10分鐘,流淚及鼻粘膜刺激。

生殖毒性:倉(cāng)鼠腹腔11.4mg/kg(孕鼠),有明顯致畸胎作用。

危險(xiǎn)特性:易燃,遇明火、高熱有引起燃燒的危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇明火會(huì)引著回燃。

燃燒(分解)產(chǎn)物:一氧化碳、二氧化碳。

電解液的處理技術(shù)

1、液氮條件下回收電解液

童東革在鋰電池回收過(guò)程中處理電解液采用碳酸丙烯酯(PC)回收電解質(zhì);PC的脫出速率最大,2h后可將電解質(zhì)完全脫出。為了避免發(fā)生火災(zāi)和爆炸,在液氮保護(hù)下,將廢電池切開(kāi),取出活性物質(zhì)。將活性物質(zhì)置于PC等電解質(zhì)溶劑中浸泡一段時(shí)間,以浸出電解質(zhì),然后在惰性氣氛中過(guò)濾。PC可回收,重復(fù)使用多次?;厥盏碾娊赓|(zhì)根據(jù)情況進(jìn)行純化,回收LiPF6。

2、高溫?zé)峤鈸]發(fā)電解液

現(xiàn)階段大多實(shí)驗(yàn)研究對(duì)電解液的重視不夠,采用高溫?zé)峤饣虮簾囯姵兀捎陔娊庖旱臒峤鉁囟容^低(180C左右),任由電解液自由分解揮發(fā),電解液在熱解過(guò)程中生成HF,LiF等有毒氣體,在大規(guī)模鋰電池回收過(guò)程中,需要加大對(duì)尾氣的二次處理。

3、堿溶液處理

趙東江等采用稀堿水浸泡單體電池,電解液生成的HF會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):HF

+NaOH→NaF+H20,再對(duì)電池進(jìn)行粉碎處理,此種處理方法可以有效減少HF的產(chǎn)生,但是不能實(shí)現(xiàn)含氟電解液的回收。

4、NMP處理電解液

液態(tài)的電解液分散吸附于電極和隔膜的空隙中,因此,可選擇適當(dāng)?shù)娜軇乙腈、N-甲基吡咯烷酮(NMP)]在50C時(shí)浸出,將固形物與溶劑分離后,通過(guò)減壓蒸餾回收循環(huán)利用溶劑,剩余的則是純電解質(zhì)。減壓蒸餾的溶劑,沸點(diǎn)應(yīng)低于電解質(zhì)鋰鹽的分解溫度(約80C),并且應(yīng)當(dāng)是無(wú)水操作。按此種方法可以以經(jīng)濟(jì)環(huán)保的手段,獲取電解液最大的回收價(jià)值。

有機(jī)溶劑是電解液的主體部分,與電解液的性能密切相關(guān),一般用高介電常數(shù)溶劑與低粘度溶劑混合使用;常用電解質(zhì)鋰鹽有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等,但從成本、安全性等多方面考慮,六氟磷酸鋰是商業(yè)化鋰離子電池采用的主要電解質(zhì);添加劑的使用尚未商品化,但一直是有機(jī)電解液的研究熱點(diǎn)之一。

自1991年鋰離子電池電解液開(kāi)發(fā)成功,鋰離子電池很快進(jìn)入了筆記本電腦、手機(jī)等電子信息產(chǎn)品市場(chǎng),并且逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。目前鋰離子電池電解液產(chǎn)品技術(shù)也正處于進(jìn)一步發(fā)展中。在鋰離子電池電解液研究和生產(chǎn)方面,國(guó)際上從事鋰離子電池專用電解液的研制與開(kāi)發(fā)的公司主要集中在日本、德國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó),以日本的電解液發(fā)展最快,市場(chǎng)份額最大。

國(guó)內(nèi)常用電解液體系有EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+EMC、EC+DMC+DEC等。不同的電解液的使用條件不同,與電池正負(fù)極的相容性不同,分解電壓也不同。電解液組成為lmol/L LiPF/EC+DMC+DEC+EMC,在性能上比普通電解液有更好的循環(huán)壽命、低溫性能和安全性能,能有效減少氣體產(chǎn)生,防止電池鼓脹。EC/DEC、EC/DMC電解液體系的分解電壓分別是4.25V、5.10V。

據(jù)Bellcore研究,LiPF/EC+DMC與碳負(fù)極有良好的相容性,例如在LixC6/LiMnO4電池中,以LiPF/EC+DMC為電解液,室溫下可穩(wěn)定到4.9V,55℃可穩(wěn)定到4.8V,其液相區(qū)為-20℃~130℃,突出優(yōu)點(diǎn)是使用溫度范圍廣,與碳負(fù)極的相容性好,安全指數(shù)高,有好的循環(huán)壽命與放電特性。

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