一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法技术

一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法，首先将废旧锂离子电池在电阻炉中预烧，预烧后的废旧锂离子电池经机械破碎、分选得到正负极极片，将其进行湿法剥离，达到正极活性物料、碳粉与铝、铜箔高效分离的目的。分离后的正极活性物料中镍钴锰锂的回收率均大于99%，正极活性物料中含铝、铜均小于0.05%。本发明专利技术的方法简单易行，预烧的过程对难回收的电解液及有机物质进行两段无害化吸收处理，解决了废旧锂离子电池在破碎过程中电解液挥发污染环境的问题。利用湿法剥离有效的将废旧锂离子电池正极活性物料与铝箔彻底分离，含镍、钴、锰、锂正极活性物料经湿法回收工序高效回收其中的有价金属。本方法工艺流程短，生产成本低，环境友好，易于工业化。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法
本专利技术属于二次资源回收利用和循环经济
，具体涉及一种利用两段吸收对废旧锂离子电池预烧过程中挥发的电解液及有机物质进行无害化吸收处理，同时利用浸泡的方法对破碎后的废旧锂离子电池正负极片中正极活性物料、碳粉与铜、铝箔进行高效分离回收的废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法。
技术介绍
目前我国已成为锂离子电池的最大生产、消费和出口大国。根据国家统计局数据显示，预计到2020年纯电动汽车和插电式混合动力汽车产销量将均超过200万辆。根据动力电池5-8年的使用年限，2018年我国新增报废的动力电池将达到11.8Gwh，对应可回收利用的金属为：镍1.8万吨、钴0.3万吨、锰1.12万吨、锂0.34万吨；2023年新增报废的动力电池将达到101Gwh，对应可回收利用的金属为：镍11.9万吨、钴2.3万吨、锰7.1万吨、锂2万吨。据此测算，2023年从废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂等金属所创造的总市场规模将超过300亿元。随着锂离子电池出货量和报废量迅猛增加，随之而来的环境问题及资源回收再利用问题引起社会各界的广泛关注。因此开展对废旧锂离子电池及其产生废料的回收资源化，会产生良好的经济效益、社会效益和环境效益。如何将废旧锂离子电池中电极活性物料与铜铝箔完全分离，对废旧锂离子电池中的镍、钴、锰、锂金属元素进行高效回收，同时在废旧锂离子电池预处理破碎过程中实现电解液和有机物质的无害化处理，真正实现环境保护和经济发展的双赢，使锂离子电池产业得到良性的可持续发展，成为废旧锂离子电池回收的重点与难点。目前对废旧锂离子电池回收利用研究主要集中在有价金属回收利用方面，对其中的电解液进行回收或无害化处理的研究较少，大规模生产时存在机械化程度低、环境污染等问题。回收有价金属的主要方法有火法回收、湿法回收等工艺，研究较多的采用湿法回收工艺将正极极片中的金属物料酸浸回收得到含钴、铝、锂的金属溶液，然后在通过萃取、离子交换等方法回收其中的钴和锂，金属铝一般作为杂质被除去。日本专利CN1402376公开了一种将使用过的废弃锂离子电池于高温炉中焙烧，分解除去有机电解质，粉碎后筛分，筛上物再以磁选及涡电流分选处理，分离出碎解的铁壳、铜箔与铝箔等。中国专利CN105870529A公开了一种将电芯置于DMC中浸泡，清洗；取出电芯中的正、负极片，将正负极片分别置于NMP、蒸馏水中浸泡、超声处理，获得正负极集流体和正负极粉料溶液。离心正、负极粉料溶液，收集正、负极粉料，干燥后回收利用。中国专利CN101942569A公开了一种从废旧锂离子电池及废旧极片中回收锂的方法，其主要特点是将废旧锂离子电池或废旧极片用破碎机破碎，再置于高温炉中经热处理去除粘结剂得到粉料。用氢氧化钠溶液溶解去除粉料中的铝，用酸和还原剂将电极活性物料浸出，化学法除去浸出液中的铁、铜、铝等杂质。中国专利CN103985920和专利CN103367839公开了一种直接从报废锂离子电池正极片上钴酸锂与铝箔的分离方法，其主要特点是将废锂离子电池进行放电处理，然后把正极片放入电阻炉中高温焙烧，焙烧后的正极片放入有水的容器中搅拌，最后将容器里的物质用筛网进行筛分得到铝箔及正极活性物料。中国专利CN102517448A公开了一种采N-甲基-2-吡咯烷酮液体有机酸浸泡，超声处理电池极片，得到正极活性物料。正极活性物料再经500~800℃煅烧2~6h，得到LiCoO2产品。中国专利CN104157926公开了一种采用物理冲击破碎的方法，有效的将废旧手机锂离子电池破碎解离，实现选择性的破碎，破碎后的物料通过不同粒度的筛网，回收得到铝箔。上述分离回收废旧锂离子电池中有价金属的专利中存在以下问题：1、在废旧锂离子电池预处理阶段，对破碎过程中挥发的电解液未进行回收或无害化吸收处理。2、火法和物理法分离回收电极活性物料与铜铝箔，该方法虽然简单，但是能耗高，且存在铜铝箔与电极活性物料分离不彻底的问题，预处理过程有价金属收率低。3、采用有机酸浸泡的方法分离回收电极活性物料与铜铝箔，该方法中使用的有机酸对环境污染大，对人体有一定的伤害，同样存在正极活性物料与铝箔分离不完全，分离效率底的问题。3、采用全湿法浸出的方法，将废旧锂离子电池中铜铝浸出进入溶液中，再用化学方法将铜铝回收，此方法存在工艺流程长，试剂消耗大，存在回收成本高等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对目前废旧锂离子电池电极活性材料中有价金属回收利用的方法对环境产生二次污染的缺陷及电极活性材料与铜铝箔无法彻底分离的问题，而提出一种对废旧锂离子电池在破碎过程中挥发的电解液及有机物质进行两段无害化吸收处理，将破碎后的正负极极片实现电极活性物料与铜铝箔的高效分离，回收的正极活性物料中镍、钴、锰、锂的收率均达到99%以上。为解决本专利技术的技术问题采用如下技术方案：一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法，该方法的步骤为：a、收集各种型号的废旧锂离子电池，放置在质量分数为5-10%的氯化钠溶液中浸泡，使其完全放电；b、将放电后的废旧锂离子电池放置在电阻炉中进行无害化预烧，预烧过程产生的电解液及有机物质进行两段吸收；c、将预烧后的废旧锂离子电池进行机械破碎、分选得到正负极极片；d、配制1.0-3.0mol/L的硫酸溶液，加热硫酸溶液后放入破碎好的正负极极片浸泡使正极活性物料及碳粉从铝箔、铜箔上完全剥离；e、将剥离后的铝箔、铜箔用筛网捞出后用水冲洗1-2次，自然晾干得到铝箔、铜箔，含正极活性物料的酸溶液进行固液分离，滤渣经洗涤干燥后得到正极活性物料和碳粉混合物，将正极活性物料物进行湿法浸出回收其中的镍、钴、锰、锂等有价金属。所述步骤b中预烧温度为200-600℃，预烧时间为0.5-5h。所述步骤b中的电解液及有机物质采用两段吸收，一段采用活性炭吸收，二段采用碱喷淋吸收，所用碱为氢氧化钠或氢氧化钙。所述步骤c中的废旧锂离子电池机械破碎成3cm×4cm-3cm×5cm正负极极片。所述步骤d中硫酸溶液加热温度为30-60℃，浸泡时间为2-10min。本专利技术的一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法实现废旧锂离子电池全流程无害化回收处理及有价金属综合利用，使锂离子电池产业得到良性的可持续发展。本方法简单易行，在预处理过程中实现电解液及有机物质无害化吸收，所述方法回收过程更加环保，避免了废旧锂离子电池在破碎过程中对环境造成的二次污染，回收过程不产生有毒有害气体。电极活性物料与铜铝箔的分离效率高，分离得到的电极活性物料中镍、钴、锰、锂收率均达到99%以上，其中含铝、铜均小于0.05%，可进一步湿法回收其中的有价金属，回收的铜铝箔为3cm×4cm-3cm×5cm小片可直接再利用，易实现大规模工业化生产。同现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、实现了废旧锂离子电池在回收过程中电解液与有机物质无害化吸收处理，解决了废旧锂离子电池在破碎过程中电解液挥发造成的环境污染问题。2、解决了废旧锂离子电池回收过程中电极活性物料与铜铝箔无法高效分离的难题，实现电极活性物料与铜铝箔的彻底分离，回收的正极活性物料中镍、钴、锰、锂有价金属收率分别达到99%以上，得到的电积活性物料中含铝、铜均小于0.05%。3、该方法简单，回收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法，其特征在于该方法的步骤为：a、收集各种型号的废旧锂离子电池，放置在质量分数为5‑10%的氯化钠溶液中浸泡，使其完全放电；b、将放电后的废旧锂离子电池放置在电阻炉中进行无害化预烧，预烧过程产生的电解液及有机物质进行两段吸收；c、将预烧后的废旧锂离子电池进行机械破碎、分选得到正负极极片；d、配制1.0‑3.0mol/L的硫酸溶液，加热硫酸溶液后放入破碎好的正负极极片浸泡使正极活性物料及碳粉从铝箔、铜箔上完全剥离；e、将剥离后的铝箔、铜箔用筛网捞出后用水冲洗1‑2次，自然晾干得到铝箔、铜箔，含正极活性物料的酸溶液进行固液分离，滤渣经洗涤干燥后得到正极活性物料和碳粉混合物，将正极活性物料物进行湿法浸出回收其中的镍、钴、锰、锂等有价金属。

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池全组分无害化回收处理方法，其特征在于该方法的步骤为：a、收集各种型号的废旧锂离子电池，放置在质量分数为5-10%的氯化钠溶液中浸泡，使其完全放电；b、将放电后的废旧锂离子电池放置在电阻炉中进行无害化预烧，预烧过程产生的电解液及有机物质进行两段吸收；c、将预烧后的废旧锂离子电池进行机械破碎、分选得到正负极极片；d、配制1.0-3.0mol/L的硫酸溶液，加热硫酸溶液后放入破碎好的正负极极片浸泡使正极活性物料及碳粉从铝箔、铜箔上完全剥离；e、将剥离后的铝箔、铜箔用筛网捞出后用水冲洗1-2次，自然晾干得到铝箔、铜箔，含正极活性物料的酸溶液进行固液分离，滤渣经洗涤干燥后得到正极活性物料和碳粉混合物，将正极活性物料物进行湿法浸出回收其中的镍、钴、锰...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永泽，李兰兰，王甲琴，柴艮风，陈天翼，常雪洁，王国超，
申请(专利权)人：金川集团股份有限公司，兰州金川科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62