本發明一般涉及從電池、電容器或廢涂料中回收集流體的溶劑和方法,更具體地,本發明涉及一種用于溶解粘合劑/聚合物粘合劑的溶劑及其在回收集流體的方法中的用途。
背景技術:
1、為了緩解氣候變化,全球努力實現碳中和已經采取了各種策略。主要策略包括從碳排放汽車轉向電動汽車,以及用可再生能源(例如,太陽能、風能、水熱等)替代化石燃料。然而,采取這樣的策略也會帶來其它挑戰,例如產生的電子廢物的增加。
2、混合動力電動汽車(hev)和電動汽車(ev)的市場不斷擴大,對鋰離子電池(lib)的需求也在不斷增長。隨著對lib的需求的增長,廢鋰離子電池的回收在過去十年中也越來越受到關注。大多數回收過程涉及廢電池的切碎和微細粉磨、以及其他苛刻的處理步驟,例如使用高溫和強酸。然而,這些方法(例如,濕法冶金法和火法冶金法)有明顯的缺點。例如,當使用高溫和強酸時,集流體被溶解并與存在于電池中的其它貴重過渡金屬離子混合。這使得高純度的貴重過渡金屬離子的回收變得復雜,因為除去溶解的集流體(例如,鋁和銅)是復雜且昂貴的。此外,諸如使用強酸進行浸出的濕法冶金法對環境不友好,難以處理,并且可能對健康有害?;鸱ㄒ苯鸱ㄉ婕笆褂酶邷?,其不利之處是需要高能量輸入,并且可能產生有毒氣體,在將這些有毒氣體釋放到大氣中之前需要對其進一步處理。
3、因此,需要提供一種從電池、電容器或廢涂料中回收集流體的溶劑和方法,以克服或至少改善上述缺點中的一種或多種。
技術實現思路
1、在本公開的一方面中,提供了一種用于溶解粘合劑的溶劑,該溶劑包含:
2、(i)作為第一組分的環戊酮;和
3、(ii)作為第二組分的羧酸、抗壞血酸、烷基取代的脲或內酯。
4、有利的是,所述溶劑可以是非腐蝕性的,這有利地允許電極材料與集流體剝離(delamination)/脫離(dislodgement),而不會對集流體造成任何腐蝕。
5、還有利的是,所述溶劑可以是經濟高效、無毒且對環境友好的,從而為電池或電容器的大規模直接回收提供了一種安全、可持續且可擴展的解決方案。
6、所述溶劑還可以有利地重復使用多次,從而節約更多成本。
7、在本公開的另一方面中,提供了一種從包含電極材料、集流體和粘合劑/聚合物粘合劑的電池、電容器或廢涂料中回收集流體的方法,該方法包括將拆解(disassembled)的電池或電容器或者廢涂料添加到本文公開的溶劑中。
8、有利的是,所述方法可以不需要將集流體與電極材料一起研磨成細粉,這降低了將有害污染物、灰塵或煙霧釋放到環境中的風險。在不需要研磨的情況下,所公開的方法還可以使從廢電池或電容器分離和提取集流體變得更容易。
9、與濕法冶金法或火法冶金法不同的是,本發明的方法可以有利地在環境條件下進行,這避免了苛刻的條件,例如可能導致金屬組分浸出的高酸性環境。此外,本公開的方法避免使用高溫,例如熔化電池或電容器(熔煉)所需的高溫,這需要高水平的能量輸入。
10、與火法冶金法不同的是,本發明的方法還可以有利地不釋放或排放會造成健康和環境風險的有毒氣體或煙霧,從而消除了在釋放到環境中之前進行額外的預處理過程的需要。
11、同樣有利的是,本發明的方法可以包括從廢電池或電容器或者廢涂料中簡便地一步分離集流體,從而消除了進一步提取或大量后處理(例如,浸出或用金屬前體再煅燒)的需要。
12、在本公開的另一方面中,提供了一種通過本文公開的方法獲得的集流體。
13、有利的是,通過本公開的方法獲得的集流體可以直接用作電極材料,或者重新用作電池應用的集流體。
14、還有利的是,直接使用回收的集流體的能力降低了生產新電池的能耗和總成本?;厥蘸驮倮眉黧w還可以降低與采購和處理新原材料相關的費用,從而降低成本,提高消費者的可購性。
15、同樣有利的是,電池的直接回收和再利用可以防止諸如重金屬和有毒化學物質等有害物質對環境的污染,因為可以降低這些物質在處置不當時進入生態系統、地下水或空氣中的風險。此外,回收的集流體的直接回收和再利用可以有助于將使用的電池中的材料重新引入生產循環中,從而形成一個閉環系統。這促進循環經濟方法,減少浪費,并確保未來電池生產的可持續材料供應。
16、定義
17、除非在本文中另外定義,否則在本技術中使用的科學和技術術語應具有本領域普通技術人員通常理解的含義。通常,與本文所述的化學結合使用的術語及其技術均是本領域中眾所周知和常用的。
18、如本文中所用的術語“集流體”是指能夠傳導電子的電極材料的基底。例如,集流體可以包括金屬、含金屬或導電的集流體。
19、如本文中所用的術語“電極材料”是指包含陽極材料、陰極材料或其混合物的材料。
20、如本文中所用的術語“粘合劑”是指電池電極組件的組分,其作用是作為結合劑以將活性材料顆粒、導電添加劑和其它電極成分固定并緊固成內聚、機械穩定且導電的基質結構。
21、如本文中所用的“漿料”或“漿狀涂料”是指部分或完全地覆蓋電池中的集流體并在電池中作為電極(陰極/陽極)的混合物或涂料。漿料或漿狀涂料通常包括活性材料、導電添加劑、粘合劑和溶劑的稠懸浮液。
22、如本文中所用的“廢涂料”或“廢漿狀涂料”是指在涂覆過程中涂覆到集流體上并且隨后因質量控制措施而被拒用,例如因不均勻的涂覆、欠涂或過涂等而被拒用的漿料?!皬U涂料”也可以是指包含因上述原因而被拒用的漿料的集流體。
23、除非上下文另外要求或特別相反地聲明,否則在本文中作為單數的整數、步驟或元件敘述的本發明的整數、步驟或元件明確地涵蓋所敘述的整數、步驟或元件的單數和復數形式。
24、除非另外說明,否則術語“包括”及其語法變化形式旨在表示一種“開放式的”或“包含性的”語言,使得它們包含所列舉的要素,但也允許包含另外的、未列舉的要素。
25、如本文中所用的術語“約”在制劑組分濃度的背景下典型地指所述值的±5%,更典型地指所述值的±4%,更典型地指所述值的±3%,更典型地指所述值的±2%,更典型地指所述值的±1%,甚至更典型地指所述值的±0.5%。
26、在本公開中,某些實施方案可能以范圍格式進行公開。應理解,范圍格式的描述僅是出于方便和簡潔的目的,而不應將其解讀為構成對所公開的范圍的硬性限制。因此,對范圍的描述應被視為具體公開了所有可能的子范圍以及在該范圍內的各個數值。例如,對1至6的范圍的描述應被視為已具體公開了子范圍,例如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6,以及該范圍內的各個數字,例如1、2、3、4、5和6。不論該范圍的廣度如何,這都適用。
27、在本文中,某些實施方案也可能是以寬泛和一般性的方式進行描述。在一般性公開范圍之內的每一個較窄的類別和亞屬組也構成本公開的一部分。這包括對帶有從類別中去除任何主題的條件或負面限制的實施方案的一般性描述,無論被去除的材料是否在本文中被具體敘述。