锂离子电池生产中锂盐回收工艺分析实例

高莹(江西省丰城市环境保护局， 331100)

锂离子电池生产中锂盐回收工艺分析实例

高莹(江西省丰城市环境保护局， 331100)

某公司锂离子电池生产线增加锂盐回收工艺后，分析产生的环境效益与经济效益，发现增加回收工艺后，不仅提高锂盐的收率，还减少废水和固废的产生，有效减少生产过程成本。

锂盐回收；经济效益；环境效益；锂盐回收率

0 引言

我国锂电池产业发展始于1993年，2001年以后随着比亚迪、比克、力神等本土生产商的迅速崛起，以及日本等在中国投资生产线，锂电池产业进入快速成长阶段。经过近10年的产业化发展，中国的锂电池带动了电池材料生产企业的发展，这些企业的产品主要集中在正极材料、负极材料、电解液，对于高技术含量的六氟磷酸锂的锂盐回收方面的工艺并不成熟地运用生产当中。

1 工艺分析

六氟磷酸锂是电解液成分最重要的组成部分，约占到电解液总成本的43%。锂电池生产过程中，产生的锂盐不进行回收，溶解在溶剂当中经过水洗分解处理，其中水洗过程中需加液碱进行酸碱中和，同时产生废水和废固，废水属于含氟废水，由污水站进行单独去氟处理，同时污水中溶有有机溶剂甲苯乙醚，水洗过程中导致溶剂的浪费，生产成本增加；废固主要是氟化锂和氟化钠，以污泥的形式存在，需装桶进行处理。废水和废固的量巨大，每年约有上百吨以上的废固和几百吨的废水进行处理，现在环保要求越来越严格，成本越来越高，环境压力越来越大，通过对工艺进行改进，提高锂盐的收率，减少废水和废固的产生，减少生产过程成本。

高纯生产液按不同配方要求精确计量后，在密闭的配制釜中先搅拌均匀后，于低温条件下(-5℃)通过手套箱向配制釜中加入适量的添加剂和六氟磷酸锂，充分搅拌溶解后，按不同的包装规格用过滤筛过滤后包装，并充适量氩气进行微正压保护。 (见图1)

在锂离子生产母液中会有一些析出的锂盐，先经过过滤器将锂盐过滤，过滤器中的锂盐反吹到接收罐中，过滤后的母液再经过薄膜蒸发器，蒸发器控制真空度和温度，温度低于锂盐分解温度，真空控制好甲苯乙醚气化，溶剂从蒸发器顶部抽出，锂盐从底部掉进接收罐，接收罐锂盐加乙醚溶解，再转到合成车间进行浓缩结晶，进行锂盐回收[2]。改进后工艺流程图见图2。

2 效益分析

2.1 环境效益分析

由于母液不进行水洗，生产过程需要水洗的锂盐减少，总体上用水量大大减少，其中固废量产生量减少60%，液碱使用量减少60%，溶剂不进行水洗，乙醚的消耗大大减少，溶剂碱塔和分子筛的使用率减少，更换次数减少，溶剂量降低。

2.2 经济效益分析

通过表1可以看出，此项工艺改造总投资约100万元(含设备、改造、人工及水电维修费用)。按10年设备折旧，通过减少固废量，减少危废转运及处置费用约205万元/年。同时按综合税率25%计算，可以得出内部收益率超过10%。

表1 增加回收锂盐工艺产生的经济效益分析表

3 结语

六氟磷酸锂(LiPF6)作为电子级氟化物的一种，其生产技术含量高，产品利润空间大，主要用于锂离子电池制造，是锂离子电池电解液中的重要组成物质之一。与其他电解质(LiClO4，LiBF4，LiAsF6，LiCF3SO3)相比，六氟磷酸锂在有机溶剂中的电导率、安全性和环保性方面最有优势，成为目前应用范围最广的锂盐电解质。国内主要锂电池电解液生产企业所用的锂盐溶质也均以六氟磷酸锂为主[1]。目前六氟磷酸锂售价高达35-40万元/吨，进口产品甚至达到50万元/吨，毛利率一般在60-65% 。所以回收六氟磷酸锂中锂可以带来较好的经济效益。工艺改造前锂电池生产中的六氟磷酸锂产生锂盐是不回收的，同时属于危废，公司每年处理这些危废的环保费用近30万元。通过增加回收锂盐工艺，不仅降低了危废产生量，同时回收的锂盐给企业产生经济效益约12万元，工艺改变后，减少了液碱和乙醚的使用量，减少溶剂碱塔和分子筛的使用率，节约公司生产成本约14万元。

[1]庄全超，武山，刘文元等.锂离子电池电解质锂盐研究进展[J].化学世界，2002，43(12).

[2]罗斗灿，禹炳元，朴淳弘等.六氟磷酸锂的制备方法[P].申请号:99122984.1999.

∶This paper is about the analysis of environmental and economic benefits generated,was found to increase after the recovery process,not only improve the yield of lithium,reducing wastewater and solid waste generated,effectively reduce the cost of the production process.

∶Lithium recovery,economic benefits,environmental benefts,the recovery rate of lithium

图1 电解液生产线工艺流程图

图2 锂盐回收工艺流程图