一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法。该方法包括以下步骤：(1)将废旧锂电池放电后拆解，取出其中的正极片清洗干净；(2)将清洗后的正极片放入高浓度的强碱溶液中充分浸泡，使铝箔与正极活性材料基本分离；(3)增加机械搅拌或水流冲洗作用促进正极活性材料与铝箔集流体完全分离，正极活性材料沉入溶液底部，铝箔集流体浮在溶液上部；(4)采用大筛孔筛网过滤浮在溶液上部的铝箔用清水冲洗后收集铝箔，反应后的溶液收集得到正极活性材料，碱液循环回用。本发明专利技术的方法能够实现正极活性材料与铝箔的快速分离，在简化分离工艺的同时也降低了整个回收的成本。

A separation method of positive active material and collecting fluid for waste lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法
本专利技术涉及一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，属于电池回收利用

技术介绍
锂离子电池具有能量密度大、寿命长、自放电率低、无记忆效应、循环性能好、使用温度范围广等优点，被广泛应用于手机、移动电源、笔记本等便携式电子设备当中。特别是近年来，锂离子电池应用于动力电池领域的强劲需求，使锂离子电池的生产和消费都达到了空前绝后的规模。锂离子电池的大量生产和消费导致市场每年会退役或报废大量的锂离子电池。随着未来对保护环境和清洁能源的迫切需求，具有清洁无污染优点的锂离子电池生产和消费必定持续高增长，锂离子电池报废量也将持续增大。锂离子电池中含有大量的有价金属及有机物，若不加以回收利用会造成严重的环境污染以及资源浪费。出于环保和资源再利用方面的考虑，对废旧锂离子电池进行回收利用显得尤为重要废旧锂离子电池回收的主要环节是正极活性材料中有价金属的回收，而有价金属的回收之前要实现其与铝箔集流体的分离。正极活性材料与铝箔集流体的分离方法主要有强碱溶解集流体、破坏铝箔与正极活性材料的接触界面、有机溶剂溶解法等。其中，强碱溶解集流体是采用铝箔溶于强碱，而正极活性材料不溶于碱，实现两者的分离。该方法操作相对容易但消耗大量的强碱，铝箔溶于碱液中回收困难且回收成本增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，以简化分离工艺，并降低回收成本。专利技术人在强碱溶解集流体的实践中发现，高浓度的强碱溶液在溶解铝箔集流体的过程中能短时间内产生大量氢气小气泡促进铝箔与正极活性材料的快速分离；正极活性材料与铝箔集流体分离后，利用正极活性材料沉在溶液底部，铝箔在气泡作用下上浮的可浮性的差异，可以实现两者的分离回收。基于此完成本专利技术，本专利技术采用以下技术方案：一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂电池放电后拆解，取出其中的正极片，并将正极片清洗干净；(2)将清洗后的正极片放入高浓度的强碱溶液中充分浸泡，铝箔集流体表面与高浓度强碱快速反应产生大量氢气小气泡，在破坏铝箔集流体与正极活性材料的界面加上氢气小气泡的吹动使铝箔与正极活性材料基本分离；(3)增加机械搅拌或水流冲洗作用促进正极活性材料与铝箔集流体完全分离，正极活性材料沉入溶液底部，铝箔集流体在氢气小气泡的带动下浮在溶液上部；(4)采用大筛孔筛网过滤浮在溶液上部的铝箔用清水冲洗后收集铝箔，反应后的溶液收集得到正极活性材料，碱液循环回用。根据本专利技术的方法，铝箔集流体表面最先与高浓度强碱生成大量氢气气泡，气泡的吹动促进正极活性材料与铝箔集流体短时间内快速分离；正极活性材料与铝箔集流体分离后，利用正极活性材料沉在溶液底部，铝箔在气泡作用下上浮的可浮性的差异，实现两者的分离回收。在本专利技术中，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾等可以使铝箔快速溶解的强碱。在本专利技术中，所述强碱溶液的浓度为3.5-26.4mol/L。当强碱浓度低于3.5mol/L时铝箔缓慢溶解，浓度在3.5-26.4mol/L高浓度下产生大量的氢气气泡促进正极活性材料与铝箔快速分离。在本专利技术中，在所述步骤(2)中，正极片在强碱溶液中浸泡的时间为0.5-10min。在本专利技术中，所述步骤(4)中铝箔的收集方法是将铝箔从碱液上部捞出，水流冲洗除去残余碱液后干燥得到铝箔。在本专利技术中，所述步骤(4)中正极活性材料的收集方法是从碱液中过滤出固体活性材料后经多次洗涤并干燥后以备后续回收处理。本专利技术的优点在于：本专利技术采用高浓度强碱破坏铝箔集流体与正极活性材料的界面，相比于普通碱溶法能直接回收铝箔且正极活性材料与铝箔集流体分离完全。本专利技术的方法实现了完整铝箔回收，减少了后续对碱液中铝的沉淀回收同时也极大地减少了强碱的消耗。本专利技术的方法能够实现正极活性材料与铝箔的快速分离，在简化分离工艺的同时也降低了整个回收的成本。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1将废旧锂电池放电后拆解，取出其中的正极片，并将正极片清洗干净；将正极片放入5mol/L的强碱溶液中充分浸泡3min，铝箔集流体表面快速溶于碱液中并产生大量氢气小气泡，铝箔的溶蚀加上大量气泡的吹动使铝箔与正极活性材料界面破坏，在水射流的冲洗下两者实现完全分离；分离后的铝箔在附在上面的气泡带动下浮在溶液上部，采用筛网过滤取出后，清洗铝箔表面并干燥后实现回收；正极活性材料在碱液底部通过过滤、清洗、干燥可满足后续回收处理，过滤后的碱液继续循环回用。正极活性材料基本全部从铝箔脱落，回收率100％，铝箔部分溶于碱液中，与同等大小完整铝箔相比回收率达86.5％。实施例2将废旧锂电池放电后拆解，取出其中的正极片，并将正极片清洗干净；将正极片放入20mol/L的强碱溶液中充分浸泡0.5min，铝箔集流体表面快速溶于碱液中并产生大量氢气小气泡，铝箔的溶蚀加上大量气泡的吹动使铝箔与正极活性材料界面破坏，在机械搅拌的作用下两者实现完全分离；分离后停止搅拌，铝箔在附在上面的气泡带动下浮在溶液上部，采用筛网过滤取出后，清洗铝箔表面并干燥后实现回收；正极活性材料在碱液底部通过过滤、清洗、干燥可用于后续回收处理，过滤后的碱液继续循环回用。正极活性材料基本全部从铝箔脱落，回收率100％，铝箔部分溶于碱液中，与同等大小完整铝箔相比回收率达80.6％。综上所述，使用本专利技术所表述的方法通过高浓度的强碱在溶解铝箔集流体的过程中能短时间内产生大量氢气小气泡促进铝箔与正极活性材料的快速分离，铝箔上大量的小气泡使其浮在碱液上部，正极活性材料沉在碱液底部。该专利技术不仅极大地减少了碱液的消耗同时可以直接回收铝箔，简化分离工艺的同时也降低了回收的成本，铝箔的回收率均达到80％以上，正极活性材料的回收率接近100％。尽管上面对本专利技术进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将废旧锂电池放电后拆解，取出其中的正极片清洗干净；/n(2)将清洗后的正极片放入高浓度的强碱溶液中充分浸泡，使铝箔与正极活性材料基本分离；/n(3)增加机械搅拌或水流冲洗作用促进正极活性材料与铝箔集流体完全分离，正极活性材料沉入溶液底部，铝箔集流体浮在溶液上部；/n(4)采用大筛孔筛网过滤浮在溶液上部的铝箔用清水冲洗后收集铝箔，反应后的溶液收集得到正极活性材料，碱液循环回用。/n

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废旧锂电池放电后拆解，取出其中的正极片清洗干净；
(2)将清洗后的正极片放入高浓度的强碱溶液中充分浸泡，使铝箔与正极活性材料基本分离；
(3)增加机械搅拌或水流冲洗作用促进正极活性材料与铝箔集流体完全分离，正极活性材料沉入溶液底部，铝箔集流体浮在溶液上部；
(4)采用大筛孔筛网过滤浮在溶液上部的铝箔用清水冲洗后收集铝箔，反应后的溶液收集得到正极活性材料，碱液循环回用。


2.根据权利要求1所述的废旧锂电池正极活性材料与集流体的分离方法，其特征在于，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。


3.根据权利要求1所述的废旧锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐政，纪仲光，黄孝振，杨丽梅，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11