用于从伽伐尼电池回收活性材料的方法和活性材料分离设备、尤其活性金属分离设备技术

本发明专利技术涉及一种用于回收伽伐尼电池的活性材料的方法，所述电池包括活性材料、用于所述活性材料的载体和用于连接所述活性材料和所述载体的粘合剂，所述方法具有以下步骤：（a）尤其在惰性气体下或在真空中粉碎所述电池，从而至少也产生固体的电池碎片，（b）加热所述固体的电池碎片到分解温度（Tz），所述分解温度选择得如此高，使得所述粘合剂分解和/或蒸发，优选在惰性气体下或在真空中，从而产生已热处理的电池碎片，和（c）对已热处理的电池碎片分类，其中，（d）所述分类包括空气喷气筛子并且（e）所述空气喷气筛子如此实施，使得活性材料从所述载体分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从原电池回收活性材料的方法和活性材料分离设备、尤其活性金属分离设备本专利技术涉及一种用于从原电池回收活性材料、尤其锂或锂化合物的方法，所述电池包括活性材料、用于该活性材料的载体、用于连接所述活性材料和所述载体的粘合剂和必要时电解质，所述方法具有以下步骤：(a)尤其在惰性气体下粉碎所述电池，从而至少也产生固体的电池碎片，(b)加热所述固体的电池碎片到分解温度(Tz)，该分解温度选择得如此高，使得所述粘合剂分解和/或蒸发，从而产生已热处理的电池碎片，和(c)对已热处理的电池碎片分类。根据第二方面，本专利技术涉及一种活性金属分离设备，该活性金属分离设备被构造用于回收原电池的活性材料、尤其锂，所述电池包括活性材料、用于所述活性材料的载体、用于连接所述活性材料和所述载体的粘合剂和电解质，所述活性材料分离设备具有(a)用于粉碎所述电池的电池粉碎装置，其中，所述电池粉碎装置是不透气的并且包括惰性气体供给设备，从而所述电池能够在惰性气体下粉碎成电池碎片，和(b)炉子，该炉子至少间接地与所述电池粉碎装置连接并且被设置用于加热所述电池碎片到分解温度，该分解温度如此高地选择，使得所述粘合剂分解。在从锂蓄电池或电池中回收活性材料、尤其锂时，存在化学过程相对费事的问题。对此，原因在于，仅仅不充分地达到所述活性材料与其载体的分开。从US2005/0241943A1中已知一种方法，其中，电池首先被粉碎并且然后进行热处理。然后，电池被粉碎并且加热到分解温度。接着，已热处理的电池碎片通过震动筛选分开。然而表明，该方法是费事的。本专利技术的任务在于，改进从旧的电池或蓄电池中回收活性材料、尤其锂或锂化合物。从DE19954998A1中已知一种切割碾磨机，其中，由切割转子切割的物料连续地如此输送穿过筛子、尤其空气喷气筛子，使得仅仅未超过预给定大小的颗粒能够离开所述装置。从DE29803442U1中已知一种用于分析的空气喷气筛子，通过该空气喷气筛子能够在较短的时间内实施高数量的分析并且出于该目的，所述空气喷气筛子具有多个彼此相对分开的筛面。该空气筛子用于确定在微颗粒范围内的颗粒大小分布。从AT386769B中已知一种空气喷气多层筛机，借助于该空气喷气多层筛机能够在一工序中把干燥的、散粒状的小颗粒松散物料分类成至多25组分。
技术实现思路
本专利技术通过所述类型的方法解决所述问题，其中，所述分类包括空气喷气筛选。根据第二方面，本专利技术通过活性金属分离设备解决所述问题，该活性金属分离设备具有空气喷气筛装置，该空气喷气筛装置至少间接地与所述炉子连接并且被设置用于对活性材料和载体、尤其载体薄膜分类。本专利技术的优点是，能够以高纯度获得活性材料。其原因在于，在空气喷气筛选时能够使用非常小的筛孔径，从而也阻止小的杂质颗粒。更有利地，也能够以高纯度回收载体材料。例如经常使用铝薄膜作为载体，只有当所述铝薄膜在纯度方面满足某种最低要求时，才能够有效地回收所述铝薄膜。例如具有多于0.03％杂质的载体薄膜仅仅少量地适用于回收。在其他湿法冶金的加工中，当由一种酸性的锂溶液组成的过渡金属盐溶液在传统的分离中包含通常大约1％质量百分比的铝污染物时，该过渡金属盐溶液易于聚结。该方面的原因在于，形成牢固连接所述聚结物的氢氧化铝化合物。该固体聚结物在传统的过程中不能完全被磨碎，这导致材料损耗。相应地制成的被铝污染的过渡金属盐溶液则必须在磨碎之前高成本地提纯。在铝含量降低到0.1％以下时，不再能观察该效果。以仅仅0.05至0.06％质量百分比的铝污染物所达到的结果仍能够在生态上和经济上有利地回收所述材料。通过在空气喷气筛选时碰撞到筛子上时拍掉活性材料的方式，能够达到对于载体、尤其载体薄膜来说非常高的纯度。本专利技术基于以下知识，将电池碎片加热到分解温度虽然在理论上肯定足以如此程度地破坏粘合剂，使得活性材料被释放，但是，活性材料仍然很难地从载体脱离。是由于什么作用，活性材料在没有粘合剂的情况下也附着在载体上，至今还不清楚。在空气喷气筛选时发生，具有还附着的活性材料的载体猛烈地碰撞到所述筛子上。该碰撞分离还附着的活性材料，从而它能够被回收。由于所述载体碰撞到所述筛子上和由此导致的分离作用，所述空气喷气筛选也可以被称为碰撞分离。类似地，所述空气喷气筛装置也可以被称为碰撞分离装置并且所述空气喷气筛也可以被称为碰撞分离器。因此，根据本专利技术，也提出一种活性材料分离设备，该活性材料分离设备是碰撞分离装置，该碰撞分离装置至少间接地与所述炉子连接并且被设置用于对活性材料和载体分类，其方式是，空气喷气筛选如此实施，使得所述活性材料至少也通过碰撞到所述碰撞分离装置的筛子上和/或碰撞到挡板上而与所述载体分开。已知所述空气喷气筛选作为用于分开小颗粒与其他小颗粒的实验室方法。然而，已热处理的电池碎片具有在数量级上比所述活性材料的颗粒更大的直径，从而用于分开分别具有小直径的两种类型的颗粒的空气喷气筛选的能力对于根据本专利技术的方法意义不大。在根据本专利技术的方法中，所述空气喷气筛选也作为附加的分离步骤使用。在本说明书的范围内，所述电池的粉碎尤其理解为切碎、打碎、剁碎或压碎。这能够在-195.79℃至100℃之间的温度进行，从而在温度管理方面仅仅存在低要求。固体电池碎片的加热尤其理解为在不透气的容器中的加热，从而防止例如氧气进入。所述加热尤其在惰性气体下或在真空中进行。所述活性材料尤其理解为能够可逆地吸收和放出锂的化合物。在负极侧上例如是锂镍锰钴氧化物、锂镍铝氧化物和锂铁磷酸盐，在正极侧上例如是石墨。用于活性材料的载体尤其理解为这样的载体薄膜，在该载体薄膜上施加呈颗粒形状的活性材料。所述载体薄膜例如为铝薄膜。所述粘合剂例如为聚偏氟乙烯(PVDF)。电池的粉碎和/或固体电池碎片的加热优选在惰性气体下、例如在氮气下进行。有益的是，电池的粉碎在环境温度的情况下、尤其在最高30℃的温度下进行，其中，有利的可以是，冷却粉碎电池所用的粉碎装置，从而对电池的热影响保持低下。根据本专利技术的方法优选实施为连续的过程，也就是非按批次的。优选地，生产量为大于每年100吨。所述空气喷气筛选至今在实验室范围内使用，在那里所述空气喷气筛选用于批量地处理样品。此外，所述样品非常小。所述空气喷气筛选在大量方法中的使用至今未知。根据优选实施方式使用原电池，所述电池的活性材料由颗粒构成，其中，所述颗粒具有颗粒直径分布并且其中，该颗粒直径分布具有90％直径，该90％直径相当于大于全部颗粒的90％的直径并且小于全部颗粒的10％的直径的那个直径，其中，空气喷气筛选通过筛子进行，所述筛子的筛孔径最大相当于所述90％直径的200倍。提出的颗粒直径是通过筛选得到的那个颗粒直径。优选地，所述筛子的筛孔径为最高250微米、尤其最高100微米。现代的锂离子电池具有这样的活性材料，该活性材料由具有小于200微米的直径的颗粒构成。在传统的筛选方法、例如在震动筛选中，必须选择明显较大的筛孔径，以使筛选时间不变得如此长，使得所述方法变得不经济。然而，较大的筛孔径导致,较多的杂质颗粒穿过所述筛子，从而获得的活性材料的纯度下降。优选地，所述原电池每个包括至少一个正极和至少一个负极，其中，所述正极和负极共同被加热并且产生的热处理过的电池碎片在一共同的空气喷气筛子中被分类。所述正极和负极共同被加热的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于回收伽伐尼电池的活性材料的方法，所述电池包括活性材料、用于所述活性材料的载体和用于连接所述活性材料和所述载体的粘合剂，所述方法具有以下步骤：（a）尤其在惰性气体下或在真空中粉碎所述电池，从而至少也产生固体的电池碎片，（b）加热所述固体的电池碎片到分解温度（Tz），所述分解温度选择得如此高，使得所述粘合剂分解和/或蒸发，优选在惰性气体下或在真空中，从而产生已热处理的电池碎片，和（c）对已热处理的电池碎片分类，其特征在于，（d）所述分类包括空气喷气筛选，（e）其中，所述空气喷气筛选如此实施，使得活性材料从所述载体分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.12 DE 102011110083.41.用于回收原电池的活性材料的方法，所述电池包括活性材料、用于所述活性材料的载体和用于连接所述活性材料和所述载体的粘合剂，所述方法具有以下步骤：(a)粉碎所述电池，从而至少也产生固体的电池碎片，(b)加热所述固体的电池碎片到分解温度(Tz)，所述分解温度如此高地选择，使得所述粘合剂分解和/或蒸发，从而产生已热处理的电池碎片，和(c)对已热处理的电池碎片分类，其特征在于，(d)所述分类包括空气喷气筛选，(e)其中，所述空气喷气筛选如此实施，使得活性材料从所述载体分离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-使用原电池(14)，所述电池的活性材料由颗粒构成，-所述颗粒具有颗粒直径分布，其中，所述颗粒直径分布具有90％直径，所述90％直径相当于大于全部颗粒的90％的直径并且小于全部颗粒的10％的直径的那个直径，和-空气喷气筛选通过筛子进行，所述筛子的筛孔径最大相当于所述90％直径的200倍。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述筛子的筛孔径为最大200微米。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述原电池(14)每个包括至少一个正极和至少一个负极并且所述正极和负极共同被加热，并且，产生的热处理过的电池碎片在一共同的空气喷气筛子(50)中被分类。5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于以下步骤，(a2)在加热所述电池碎片到所述分解温度(Tz)之前-在干燥温度(Tt)下干燥所述电池碎片，从而产生干燥的电池碎片和干燥蒸汽并且-所述干燥蒸汽的至少一部分出于回收所述原电池的电解质溶液介质的目的被冷凝。6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，加热所述电池碎片到所述分解温度(Tz)在惰性气体下或在真空中实施。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于以下步骤，(a3)借助于磁性分离器处理所述干燥的电池碎片，从而产生不含铁的电池碎片，和(a4)风力风选所述不含铁的电池碎片。8.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·哈尼施，W·哈泽尔里德，A·夸德，
申请(专利权)人：莱昂工程公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE