一种废旧锂电池的回收方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧锂电池的回收方法，其特征在于，废旧锂离子电池经短路放电、拆解后得正极片和负极片；将正极片置于包含芬顿试剂的水中，在超声辅助下浸泡；浸泡后，先筛分得铝箔集流体，再对芬顿浸泡液进行固液分离，得到正极活性材料固体。此外，本发明专利技术还提供了一种负极片的回收方法。本发明专利技术提供的方法，简单易操作，不仅可以回收完整的铜箔和铝箔，而且可以获得较纯的正极粉料和负极粉料，而且无需进行破碎和高温焙烧，有利于降低生产能耗，且不会对环境造成二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂电池的回收方法
本专利技术涉及到废旧锂离子电池综合利用，具体涉及一种废旧锂电池中集流体和活性材料的分离和回收方法。
技术介绍
锂离子电池因为具有能量高、无记忆性、质量轻、寿命长等优点而被用于移动电话、笔记本电脑、数码播放器等电子设备中，并有望在电动汽车、航天和储能等方面应用。但随着消耗量的逐年增加，所产生的环境问题也越来越严重，同时，由于锂电池中的金属物质都是不可再生资源，对其进行综合回收利用，不仅能节约成本，而且能达到资源的循环利用，为建立资源生态型社会和环境友好型社会贡献力量。目前关于回收废旧锂电池主要集中于对正极材料中有价金属钴、锂和锰的回收利用，而很少对负极材料进行回收，这种情况不仅浪费碳资源，而且对环境产生污染。若现能提供一种能对废旧锂离子电池正负极片进行全面的综合回收利用，则不仅能解决目前关于回收负极片存在的问题，也可实现对废旧锂离子电池全面回收。废旧离子电池成分组成复杂，具有显著的资源性和污染性，需要综合的工艺才能实现失效锂离子电池的无害化和资源化。目前针对废旧锂离子电池的回收方案中大部分为针对正极活性材料的分别回收，回收流程长，工艺复杂，且分离方法包含萃取等易产生废旧有机物的高污染方法。公开号为CN105591171A的中国专利文献提出了一种废旧镍钴锰三元锂离子电池的正极材料的回收方法：该方法将正极材料加碱溶解，分离获得溶解液和不溶物，而后通过调节反复调节pH，添加碳酸盐沉淀不同金属。该专利利用分步沉淀除杂的方式实现了铝、锂、锰、镍和钴的分别沉淀，但由于相应金属离子的碳酸盐沉淀时的pH比较接近，因此在分步沉淀的过程中会存在共同沉淀的情况，使得各单独制品纯度较低；同时该流程工艺复杂，较难精确控制条件。现有技术还报道了一些通过有机溶剂溶解的工艺。例如，公开号为CN105870529A的中国专利文献公开了一种废旧锂离子电池回收方法，将正极材料置于NMP中浸泡，超声处理，获得集流体和正极材料。但此方法存在明显的不足，，例如NMP等有机溶剂溶解粘结剂后，分离得到的活性材料为非常细小的粉末，过滤该粉末时滤布微孔容易发生堵塞，而且NMP等有机溶剂具有较大的黏度，这都增加了溶解后固液分离时过滤的难度，固液分离困难则NMP等机溶剂就难以回收并再次使用。此外，NMP等有机溶剂价格一般比较贵且用量比较大，这会大大提高生产成本。有机溶剂一般有毒且容易挥发，对生态环境安全和生产人员的身体健康有潜在危害。现有技术还报道了一些通过双氧水酸氧化浸出的工艺。例如，公开号为CN103035977A的中国专利文献公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法，将废旧锂离子电池放电后进行拆分，去掉电池外壳；对电池芯进行粉碎；将粉碎后的电池芯用无机酸和氧化剂进行浸出，过滤，得到滤液；将滤液的pH值调到大于或等于8，过滤除去杂质和沉淀，得到含锂离子的回收液；用树脂吸附回收液中的锂离子；对树脂进行解吸附，得到分离回收的锂盐。此外，公开号为CN105789724A、CN106532172A等中国专利文献也公开了类似的在酸性条件下通过双氧水氧化浸出工艺。以上这些湿法处理虽然能有效回收不同的有价金属，但工艺较复杂，且后续还面临着酸法、碱法处理后污水的问题，除此之外，以上这些方法只能回收有价金属，不能回收负极材料。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种废旧锂电池的回收方法，旨在提供一种全新回收理念的回收集流体、正极活性物料、负极活性物料的方法。一种废旧锂电池的回收方法，废旧锂离子电池经短路放电、拆解后得正极片和负极片；将正极片置于包含芬顿试剂的水中，在超声辅助下浸泡；浸泡后，先筛分得铝箔集流体，再对芬顿浸泡液进行固液分离，得到正极活性材料固体。本专利技术独创性地将正极片置于包含芬顿试剂的水中，通过芬顿试剂的作用，氧化正极片表面的粘结剂，从而使正极活性物质从铝集流体表面脱离。本专利技术不仅操作简单，工艺流程较短，而且回收的正极材料的性质没有发生太大的变化。与此同时，负极材料也可以得到回收利用本专利技术方法，无需如现有常规技术，先对正极片进行粉碎、也无需先将正极活性物质在酸性条件下浸出或氧化浸出。本专利技术方法可使铝集流体保持结构完整，回收的正极材料也无需经酸浸氧化、沉淀转型，可最大限度地使正极材料以原始状态直接回收；有利于回收的正极材料的回收利用。本专利技术方法，将整片的正极片独创性地浸泡在含有芬顿试剂的水中，通过芬顿试剂与正极片表面的粘结剂反应，从而使正极活性物质从铝集流体表面脱离，且本专利技术技术方案实现了铝集流体的整片回收，且正极活性材料能充分保留作为正极活性成分的状态直接分离；回收利用程度更高。本专利技术的关键在于将正极片置于包含芬顿试剂的水中浸泡处理；本专利技术所述的包含芬顿试剂的溶液的浸泡过程中，无需添加酸；如此操作，可最大限度地将正极活性成分直接以固体的形式分离、回收，无需额外沉淀转型。本专利技术人通过大量研究还发现，芬顿试剂的Fe2+和双氧水的不同比例，对处理效果具有较大影响；控制在合适的比例范围内，有助于进一步提升废旧电池的处理效果。作为优选，芬顿试剂的Fe2+和H2O2的摩尔比为1∶80～1∶160。芬顿试剂中，Fe2+可来源为现有所熟知的可释放出Fe2+的化合物，进一步优选为水溶性亚铁盐。Fe2+优选来源于硫酸亚铁。作为优选，所述的芬顿试剂中，Fe2+的摩尔浓度为0.05～0.15mol/L；进一步优选为0.1mol/L。在实际应用过程中，可将0.1mol/L的FeSO4与0.1mol/L的H2O2体积比为1∶80～1∶160混合得到所述的芬顿试剂的水溶液；再将所述的正极片置于该芬顿试剂的水溶液浸泡。进一步优选，芬顿试剂中，Fe2+和H2O2的摩尔比为1∶80～120；更进一步优选为1∶100～120；最优选为1∶120。在所述的包含芬顿试剂的溶液中浸泡，合适的浸泡温度和超声的声强有助于进一步提升回收效果。作为优选，在芬顿试剂的溶液浸泡过程的温度为60-70℃。作为优选，超声的声强为30-50W/cm2。在所述的超声的声强下，优选的超声辅助下的浸泡时间为1-2h。本专利技术人发现，对拆解得到的正极片进行预处理，有助于进一步提升处理效果。作为优选，正极片先与碱溶液接触、浸泡，脱除正极片表面吸附的电解液及电解质。作为优选，所述的碱溶液的pH为8～9；在所述的碱溶液中的浸泡时间为20～30min。所述的碱溶液可为现有所熟知的碱性水溶液。本专利技术所采用的水优选为去离子水。正极片经所述的包含芬顿试剂的溶液中浸泡后，经筛分后收集得到所述的铝集流体。提取铝集流体的浸泡溶液再经固液分离，得到所述的正极活性材料的固体。本专利技术除包含正极片的回收处理，还包含对负极片的处理。作为优选，将负极片先脱除部分电解液后再置于水中，超声辅助下浸泡，先筛分得铜箔集流体，再对水浸出液进行固液分离，得到负极活性材料固体。本专利技术优选的废旧锂电池中的回收方法，包括以下步骤：步骤(1)：将废旧锂电池置于氯化钠溶液中进行放电处理后，并在保护气体下把废旧电池切开、拆解得正极片和负极片；步骤(2)：将步骤(1)拆解的正极片和负极片分别在碱溶液中浸泡，溶解其中部分的电解液及电解质；随后经洗涤得到脱除电解液的正极片和负极片；步骤(3)：电极活性成分分离：步骤(3-a)：正极片回收：将步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废旧锂电池的回收方法，其特征在于，废旧锂离子电池经短路放电、拆解后得正极片和负极片；将正极片置于包含芬顿试剂的水中，在超声辅助下浸泡；浸泡后，先筛分得铝箔集流体，再对芬顿浸泡液进行固液分离，得到正极活性材料固体。

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂电池的回收方法，其特征在于，废旧锂离子电池经短路放电、拆解后得正极片和负极片；将正极片置于包含芬顿试剂的水中，在超声辅助下浸泡；浸泡后，先筛分得铝箔集流体，再对芬顿浸泡液进行固液分离，得到正极活性材料固体。2.如权利要求1所述的废旧锂电池的回收方法，其特征在于，芬顿试剂的Fe2+和H2O2的摩尔比为1∶80～1∶160。3.如权利要求1所述的废旧锂电池的回收方法，其特征在于，芬顿试剂的Fe2+和H2O2的摩尔比为1∶80～1∶120。4.如权利要求1所述的废旧锂电池的回收方法，其特征在于，在芬顿试剂的溶液浸泡的温度为60-70℃；超声的声强为30-50W/cm2，超声辅助下浸泡时间为1-2h。5.如权利要求1所述的废旧锂电池的回收方法，其特征在于，拆解过程在保护性气氛下进行。6.如权利要求1所述的废旧锂电池的回收方法，其特征在于，正极片先与碱溶液接触、浸泡，脱除正极片表面吸附的电解液及电解质。7.如权利要求6所述的废旧锂电池的回收方法，其特征在于，所述的碱溶液的pH为8～9；在所述的碱溶液中的浸泡时间为20～30min。8.如权利要求1所述的废旧锂电池的回收方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄红军，胡岳华，张晓雪，孙伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43