一种废旧锂离子电池拆解回收方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂离子电池拆解回收方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池放电预处理后进行破碎；(2)破碎物料经精馏、冷凝回收电解液；(3)回收电解液后的物料经电磁分选分离回收金属外壳；(4)剩余非磁性物料经摩擦分选使正、负极粉末及隔膜从铜箔、铝箔上脱落后由负压装置收集；(5)剩余铜箔和铝箔混合物料经比重分选分别回收铜和铝；(6)各步骤产生的粉尘及气体均由负压装置收集，并与步骤(4)收集的正、负极粉末及隔膜一同采用旋风分离、脉冲除尘，将固体和气体分离，所述固体经筛选除去隔膜后，得到正、负极粉末。本发明专利技术采用物理法进行拆解分离回收，尽可能全面、高效且环保的回收锂电池中各成分。

A Dismantling and Recycling Method for Waste Lithium Ion Batteries

The invention discloses a method for disassembly and recovery of waste lithium-ion batteries, which includes the following steps: (1) crushing waste lithium-ion batteries after discharge pretreatment; (2) recovering electrolyte from crushed materials by distillation and condensation; (3) recovering metal shell from materials recovered from electrolyte by electromagnetic separation; (4) separating residual non-magnetic materials by friction so as to remove positive and negative powders and separators from copper foil. (5) Remaining copper foil and aluminium foil mixture material are separated by specific gravity to recover copper and aluminium; (6) Dust and gas generated in each step are collected by negative pressure device, and cyclone separation and pulse dust removal are used together with positive and negative powders and diaphragms collected in step (4). Solids and gases are separated by cyclone and pulse dust removal. After screening and removing the diaphragm, the solid is obtained. Positive and negative powders. The present invention adopts physical method to disassemble, separate and recover the components of lithium battery as comprehensively, efficiently and environmentally friendly as possible.

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池拆解回收方法
本专利技术涉及锂离子电池回收
，特别是涉及一种废旧锂离子电池拆解回收方法。
技术介绍
当前，我国对新能源汽车电动汽车大力推，作为新能源汽车核心部件的锂离子动力电池，当电池容量衰减至额定容量的80％以下时，动力电池就不能再满足电动汽车的要求，意味着其在电动汽车上的使用寿命终止。不过，有一部分退役的动力电池，虽然已经不满足电动汽车的使用条件，但仍然拥有一定再利用空间，可以进行梯级利用。同时也会有一部分没有再次应用价值，需要进行无公害处理，如报废的锂离子电池得不到有效的处理将会给环境与社会带来严重危害。锂离子电池材料中，包含了大量的有价值的金属，比如钴、锂、镍等。现阶段大多数企业的拆解技术是采用放电—破碎—热解—分选、热解—破碎—分选等工艺方法，存在着很多问题，如隔膜、电解液没有回收直接热解，能耗较高等问题。比如，公开号为CN105024106A的中国专利技术专利公开了一种从废旧锂离子电池及报废正极片中回收磷酸铁的方法，包括如下步骤：(1)将废旧锂离子电池进行放电，后拆解去除壳体后得到电池内芯；(2)将步骤(1)得到的电池内芯浸入有机溶剂中除去电解液；(3)将步骤(2)的内芯破碎成2～4cm大小的碎片，待碎片上的有机溶剂挥发后浸入一定体积的水中，在机械搅拌条件下将正、负极料与铝箔、铜箔集流体分离，后去除集流体及隔膜，过滤得到正、负极混合料；(4)将步骤(3)得到的正、负极混料在一定温度下焙烧一定时间，后用无机酸进行浸出，过滤得到浸出液；(5)在搅拌条件下，向步骤(4)得到的浸出液中滴加过量过氧化氢，之后再滴加适量氨水，此过程不断有沉淀生成，最终至pH为2～4，然后过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁；对于生产过程中产生的报废正极片直接破碎成2～4cm大小的碎片，之后用上述同样方法进行处理。公开号为CN106684487A的中国专利技术专利公开了一种废旧锂离子电池电解液回收方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池短路放电，再在40kPa～100kPa负压条件下拆解破碎，得破碎物；(2)破碎物经90℃～280℃的热气流吹扫，热气流的吹扫速率为0.3m/s～10m/s；吹扫后的气流再经冷凝处理，得到固液混合物和冷凝尾气；(3)固液混合物分离得到的液体经脱氟干燥剂处理，得到有机溶剂。该技术方案中虽然对电解液进行了回收，但缺少对锂电池回收的整体考虑，并且电解液回收过程较为复杂，使用热气流吹扫的方法效果难以确定，电池的处理量等因素对处理效果影响很大。因此研发出一种环保、高效的自动化拆解方法，将对解决废弃锂离子电池的污染和资源化问题具有重要价值和社会意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足，提供了一种废旧锂离子电池拆解回收方法，充分考虑锂电池的各组分，尽可能全面、高效且环保的回收锂电池中各成分。一种废旧锂离子电池拆解回收方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池放电预处理后进行破碎；(2)破碎物料蒸发精馏、冷凝回收电解液；(3)回收电解液后的物料经电磁分选分离回收金属外壳；(4)剩余非磁性物料经摩擦分选使正、负极粉末及隔膜从铜箔、铝箔上脱落后由负压装置收集；(5)剩余铜箔和铝箔混合物料经比重分选分别回收铜和铝；(6)各步骤产生的粉尘及气体均由负压装置收集，并与步骤(4)收集的正、负极粉末及隔膜一同采用旋风分离、脉冲除尘，将固体和气体分离，所述固体经筛选除去隔膜后，得到正、负极粉末。步骤(1)中电池放电可以采用短路放电，比如将电池与导电的石墨混合放电；或者将电池加载负载后放电。放电的目的主要在于，避免后续破碎环节，电池带电造成燃烧或爆炸。优选的，步骤(1)中放电预处理将锂离子电池单体电压放电到1V以下。步骤(1)中破碎包括：先将锂离子电池在5秒内剪切成多个分体，然后再破碎成颗粒度小于20毫米的物料。优选的，步骤(2)中蒸发精馏为负压低温精馏，压力为-0.10兆帕～-0.20兆帕，温度为60℃～150℃，时间为5～40分钟；冷凝回收的温度不高于25℃，气体冷凝滞留时间不小于5秒。精馏过程中将电解液气化，再冷凝把气化的电解液回收，采用低温精馏温度小于隔膜熔点，电解液回收后所含杂质较少，回收效率高。没有被冷凝的气体进入废气处理系统进行处理。优选的，步骤(3)中电磁分选所用磁场强度大于10000高斯。步骤(4)中摩擦分选工序的原理是把物料在密封空间里高速运动，致使物料与物料之间，物料与摩擦固定体之间相互摩擦，并产生热量，最终致使粉料全部脱落，脱落的粉料被负压收集装置回收后集中处理。优选的，步骤(4)中摩擦分选是指使用高速摩擦机使正、负极粉末脱落。脱落正、负极粉末后的铜箔与铝箔的颗粒度不大于8.5毫米。优选的，步骤(5)中使用密度为4-6g/cm3的甲酸铊-丙二酸铊溶液进行比重分选。通过铜与铝的密度差异，把物料至于比重分选用的液体中，致使铜铝在不同的层，从而把铜铝分开，得到铜箔和铝箔。为了使比重分选效果更好，可以先对铜和铝的混合物进行大小筛分，分成不同大小等级后，再进行比重分选，因为物料间尺寸跨度过大会影响分选的效果，而类似尺寸大小的物料分选效果较好，物料的颗粒相似程度，决定了分选精度及分离率。比如经过4级筛粉，筛网大小(筛网的孔径)：第一级为直径8.5毫米，第二级为直径6.5毫米，第三级为直径4.5毫米，第四级为直径2.5毫米。经4级筛分后，铜铝混合物料被按大小尺寸分成5份，大致的颗粒粒径范围分别为：大于8.5mm、8.5mm～6.5mm、6.5mm～4.5mm、4.5mm～2.5mm和小于2.5mm。优选的，步骤(6)中旋风分离使用二级旋风分离器，分离率大于92％，本体阻力小于750PA，粒径小于3微米。旋风分离器是用于气固体系或者液固体系的分离的一种设备，工作原理为靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开。二级旋风分离器是指使用两个串联的旋风分离器进行连续分离，以使分离效果较好。步骤(6)中脉冲除尘使用脉冲除尘器，除尘阻力小于1500PA，过滤精度0.25微米，过滤效率99.9％，脉冲时间60秒。本专利技术废旧锂离子电池拆解回收方法通过对锂离子电池组成物料的物理特性不同，采用物理法对废旧锂离子电池进行拆解分离回收，尽可能全面、高效且环保的回收锂电池中各成分。具体实施方式实施例1原始待处理材料为总重量为1000kg(1吨)的18650三元锂离子电池，根据生产时的组分，其中各种成分的重量如表1所示。表1(1)1000kg重18650电池进行短路放电，经过24小时放电电压到0.2V，电池进入破碎工序进行组合破碎，先将每只18650电池剪切破碎成2至3块，在5秒内完成，然后进入物料进入二次破碎(二次破碎采用双轴破碎，即设有两个动刀，动刀与动刀之间逆向旋转形成剪切力把物料破碎)工序破碎成10毫米左右物料；破碎过程中产生的隔膜碎屑通过负压设施吸走进行筛分收集。(2)破碎后的物料进入电解液收集反应釜内进行加热，加热温度为112摄氏度，剩余的少量隔膜没有融化还保持着原有形态，反应釜内为负压，压强为-0.10兆帕，加热时间为25分钟，加热过程挥发的电解液通过气体收集装置吸走，风速为5秒/米，气体进入冷凝系统中进行冷却，冷却时间约为20秒左右，冷却方式为水冷，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧锂离子电池拆解回收方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池放电预处理后进行破碎；(2)破碎物料经蒸发精馏、冷凝回收电解液；(3)回收电解液后的物料经电磁分选分离回收金属外壳；(4)剩余非磁性物料经摩擦分选使正、负极粉末及隔膜从铜箔、铝箔上脱落后由负压装置收集；(5)剩余铜箔和铝箔混合物料经比重分选分别回收铜和铝；(6)各步骤产生的粉尘及气体均由负压装置收集，并与步骤(4)收集的正、负极粉末及隔膜一同采用旋风分离、脉冲除尘，将固体和气体分离，所述固体经筛选除去隔膜后，得到正、负极粉末。

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池拆解回收方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池放电预处理后进行破碎；(2)破碎物料经蒸发精馏、冷凝回收电解液；(3)回收电解液后的物料经电磁分选分离回收金属外壳；(4)剩余非磁性物料经摩擦分选使正、负极粉末及隔膜从铜箔、铝箔上脱落后由负压装置收集；(5)剩余铜箔和铝箔混合物料经比重分选分别回收铜和铝；(6)各步骤产生的粉尘及气体均由负压装置收集，并与步骤(4)收集的正、负极粉末及隔膜一同采用旋风分离、脉冲除尘，将固体和气体分离，所述固体经筛选除去隔膜后，得到正、负极粉末。2.如权利要求1所述的废旧锂离子电池拆解回收方法，其特征在于，步骤(1)中放电预处理将锂离子电池单体电压放电到1V以下。3.如权利要求1所述的废旧锂离子电池拆解回收方法，其特征在于，步骤(1)中破碎包括：先将锂离子电池在5秒内剪切成多个分体，然后再破碎成颗粒度小于20毫米的物料。4.如权利要求1所述的废旧锂离子电池拆解回收方法，其特征在于，步骤(2)蒸发精馏为负压低温精馏，压力为-0.10兆帕～-0.20兆帕，温...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄爱钢，马佳，余心亮，李靖，李斌，陈健，李文，陈红娟，
申请(专利权)人：天能电池集团有限公司，浙江天能电源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33