一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法，包括皮带输送线、初级破碎系统、高温回转窑、二级破碎系统和尾气处理系统，所述皮带输送线的出料端与初级破碎系统连接，初级破碎系统的出料端与高温回转窑连接，高温回转窑的出料端与二级破碎系统连接，所述初级破碎系统、高温回转窑和二级破碎系统均与尾气处理系统连接。粉尘外泄可能性低，电解液无泄漏，确保生产线环境，提高生产线安全系数；产线集中控制，加强过程及状态控制，无需人工过多参与，节约人力成本尾气处理系统处理后的尘气可以达到当地危险废物焚烧污染控制标准的排放标准，无需额外增加尾气处理设备。无需额外增加尾气处理设备。无需额外增加尾气处理设备。

【技术实现步骤摘要】
一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制造
，具体为一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛应用于收集、计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多个领域。尤其是近几年来，电动汽车的爆发式增长，规模庞大的动力锂电池市场伴生的将是锂电池的需求量和报废量大幅增加。
[0003]锂离子电池制造工艺一般流程为：活性物质、粘结剂和导电剂等混合制备成浆料，然后涂敷在铜或铝集流体两面，经干燥后去除溶剂形成干燥极片，极片颗粒涂层经过压实致密化，再裁切或分条，然后正负极极片和隔膜组装成电池的电芯，封装到壳体内后注入电解液，经过充放电激活，最后形成产品。
[0004]在极片工艺方面，对微观结构影响巨大的工艺主要包括混料，涂布干燥和辊压压实：如果浆料分散不均，有严重的团聚现象，电池的电化学性能受到影响，导电剂分布不均匀会影响极片电子流通，粘结剂分布不均匀会影响涂层结合强度；在极片干燥过程中，溶剂蒸发时，涂层总会经历一定的收缩，固体物质在湿涂层中彼此接近，最后形成多孔的干燥电极结构，在涂层收缩和溶剂蒸发过程中，添加剂容易迁移，可能在多孔电极中重新分配，当干燥速度太高时，涂层表面溶剂蒸发，可溶性的或分散性的粘结剂倾向于以高浓度存在于涂层表面，局部富集必然导致其他区域量减少，比如涂层和集流体界面粘结剂减少会导致涂层结合强度低，而且粘结剂分布不均匀也会导致电池电化学性能裂化；极片干燥后再经历压实工艺，极片被辊压压实，涂层密度增大，对极片孔洞结构的改变巨大，而且也会影响导电剂的分布状态，从而影响电池的电化学性能。一方面，压实极片改善电极中颗粒在之间的接触，以及电极涂层和集流体之间的接触面积，降低不可逆容量损失、接触内阻和交流阻抗。另一方面，压实太高，孔隙率损失，孔隙的迂曲度增加，颗粒发生取向，或活物质颗粒表面粘合剂被挤压，限制锂盐的扩散和离子嵌入/脱嵌，锂离子扩散阻力增加，电池倍率性能下降。因此，在锂电池极片生产过程中会产生一部分性能不达标的锂电池极片和裁剪过程中产生的边角料极片。
[0005]另一方面，一部分报废的锂离子电池，数量多、规格比较统一时会采用精细化拆解的方式将外壳、隔膜、正负极片先整体剥离出来分类收集，随后再进行回收处理以得到更高的正负极材料回收率。在此工艺基础上会得到大量的锂电池极片。
[0006]针对规格差异较大的报废锂电池，可能会采用人工/半自动切割分离的分离其中各组分，分别得到隔膜、极片、外壳等。
[0007]废旧的锂离子电池中含有大量可利用的资源，例如铁、铜、铝等有价金属等，如果这些废旧锂电池回收不当，将会造成很大的资源浪费和环境污染。同时锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康都有很大的影响。其中正负极材料中的镍、钴、锰、锂等金属将对水、土壤造成重金属污染。而电解质及其转化物如LiPF6、LiCF3SO3、
HF、P2O5等，溶剂及其分解和水解产物如DME、EMC、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害甚至死亡。
[0008]另一方面，锂电池需求爆发式增长，以金属锂为例，预测到2050年，全球的金属锂需求量将达到4000万吨，而目前全球金属锂资源最多为3000万吨，已探明可开采的锂矿资源可利用的也仅有1500万吨，供需之间存在着巨大的空缺，导致上游原材料价格急速上升，锂电池厂家成本压力剧增，锂电池回收利用是必然的趋势，而锂主要用于正极活性材料的制作中，因此正极材料的回收再利用是整个锂电池回收的核心部分。
[0009]锂电池正极活性材料回收按照原理可分为干式回收(物理法)、湿法冶金回收、生物法回收，目前主流的是干式回收。
[0010]锂电池正极片物理法破碎回收第一步都以破碎为主，但在对破碎物料的处理方式上分歧较大，一部分进行热解脱胶后筛分，一部分进行搓球后筛分，还有一部分直接进入湿法冶金阶段进行过滤分离。方法不同，分离的效果也不同，最终还是要根据预期的结果来选择合适的回收工艺。
[0011]目前市面上针对锂电池正极片常见的破碎回收技术主要是走以下几种路线：
[0012]1、破碎
→
锤振破碎
→
筛分
→
破碎
→
气流分选
→
收集
→
湿法冶金提炼；
[0013]2、破碎
→
热解除胶
→
破碎
→
湿法冶金；
[0014]3、破碎
→
浸泡搅拌
→
过滤
→
修复再利用。
[0015]现有技术的缺点
[0016](1)安全性不足：一部分电池极片是从注过电解液的电池中分离得到的，尤其是磷酸铁锂电池，电解液注入量比其他电池都多，当电解液在设备中达到一定浓度后容易起火爆炸，同时电解液具有腐蚀性，对人体和设备都有一定危害。
[0017](2)工艺路线复杂：正极活性材料通过粘结剂涂覆在集流体上，物理法很难使其脱落，因此需要多道破碎筛分工艺提高粉体脱落率；而湿法冶金因活性材料成分比较复杂，需要通过特定溶剂逐一溶解析出分离，甚至需要第三方载体进行析出再分离，相比于物理法更加复杂同时需要消耗更多的资源。
[0018](3)回收精度不高：正负极材料通过粘结剂涂覆在正负极集流体表面，通过常规的破碎很难完全剥离出来，而多级破碎会使得部分正极集流体的铝箔片破碎一部分超细铝粉，在后续筛分中很难将这一部分铝粉分离出来，导致收集到的正极活性材料中铝粉含量超标，增加后续湿法冶金工艺的处理量。
[0019](4)生产连续性问题：上述工艺中各设备之间联动性不强，一旦其中一个设备故障，整个产线不能立即停机，如果设备内部残留的物料过多有可能会损伤设备，必须清理完成之后才能再次开机，产线恢复生产所需的时间较长。
[0020](5)环境污染严重：破碎过程中粉尘泄漏导致现场环境差，高温焚烧电解液、粘结剂等会导致尾气中各种有害物质超标，污染环境。

技术实现思路

[0021]本专利技术的目的在于提供一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法，以解决上述
技术介绍
提出的安全性不足、工艺路线复杂、回收精度不高、生产连续性差以及环境污染严重的问题。
[0022]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统包括皮带输送线、初级破碎系统、高温回转窑、二级破碎系统和尾气处理系统，所述皮带输送线的出料端与初级破碎系统连接，初级破碎系统的出料端与高温回转窑连接，高温回转窑的出料端与二级破碎系统连接，所述初级破碎系统、高温回转窑和二级破碎系统均与尾气处理系统连接。
[0023]优选的，所述初级破碎系统包括第一破碎机、第二破碎机、缓冲料仓、第一脱粉器、第一直线筛、第一泄压料仓、斗提机和动态料仓，所述第一破碎机进料端与皮带输送线的出料端连接，且第一破碎机进料端经第二破碎机与缓冲料仓连接，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统，包括皮带输送线(1)、初级破碎系统(2)、高温回转窑(3)、二级破碎系统(4)和尾气处理系统(5)，其特征在于：所述皮带输送线(1)的出料端与初级破碎系统(2)连接，初级破碎系统(2)的出料端与高温回转窑(3)连接，高温回转窑(3)的出料端与二级破碎系统(4)连接，所述初级破碎系统(2)、高温回转窑(3)和二级破碎系统(4)均与尾气处理系统(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统，其特征在于：所述初级破碎系统(2)包括第一破碎机(201)、第二破碎机(202)、缓冲料仓(203)、第一脱粉器(204)、第一直线筛(205)、第一泄压料仓(206)、斗提机(207)和动态料仓(208)，所述第一破碎机(201)进料端与皮带输送线(1)的出料端连接，且第一破碎机(201)进料端经第二破碎机(202)与缓冲料仓(203)连接，所述缓冲料仓(203)经第一脱粉器(204)与第一直线筛(205)连接，所述第一直线筛(205)经斗提机(207)和动态料仓(208)与高温回转窑(3)连接，所述第一脱粉器(204)上部经第一泄压料仓(206)与动态料仓(208)连接。3.根据权利要求2所述的一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统，其特征在于：所述第一破碎机(201)、第二破碎机(202)、第一泄压料仓(206)和动态料仓(208)均与尾气处理系统(5)连接。4.根据权利要求1所述的一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统，其特征在于：所述二级破碎系统(4)包括第二脱粉器(401)、第二直线筛(402)、第二泄压料仓(403)、吨袋收集系统(404)、黑粉负压收集料仓(405)、第一气流破碎机(406)、第一旋风分离仓(407)、第一圆盘筛(408)、第一负压收集料仓(409)、第二负压收集料仓(410)、第三负压收集料仓(411)、第二圆盘筛(412)、第二旋风分离仓(413)和第二气流破碎机(414)，所述第二脱粉器(401)经第二直线筛(402)与吨袋收集系统(404)、黑粉负压收集料仓(405)连接，所述第二脱粉器(401)上部经第二泄压料仓(403)与黑粉负压收集料仓(405)连接，所述黑粉负压收集料仓(405)经第一气流破碎机(406)、第一旋风分离仓(407)、第一圆盘筛(408)与第一负压收集料仓(409)连接，所述第一负压收集料仓(409)经第二气流破碎机(414)、第二旋风分离仓(413)与第二圆盘筛(412)连接。5.根据权利要求4所述的一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统，其特征在于：所述第一圆盘筛(408)与第一负压收集料仓(409)和第二负压收集料仓(410)连接，第二圆盘筛(412)与第二负压收集料仓(410)和第三负压收集料仓(411)连接，所述第二旋风分离仓(413)上部与尾气处理系统(5)连接。6.根据权利要求1所述的一种已注液的锂电池正极片破碎回收系统，其特征在于：所述的尾气处理系统(5)包括第一布袋除尘器(501)、电解液挥发冷凝装置(502)、冷凝组分存储罐(503)、第二布袋除尘器(504)、热交换器(505)、二燃室(506)、烟气冷却器(507)、第一碱液喷淋系统(508)、第二碱液喷淋系统(509)、活性炭吸附系统(510)、第三碱液喷淋系统(511)、第三布袋除尘器(512)、第一引风机(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗，
申请(专利权)人：陆越自动化科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：