一种废弃电池的控制破碎回收方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种废弃电池的控制破碎回收方法及系统，该方法包括如下步骤：对废弃电池进行分选归类，收集得到废弃锂离子电池；利用废弃电池破壳机对锂离子电池的外壳进行破壳、收集得到锂离子电池的内容物；将收集得到的锂离子电池内容物经过物理分选，收集得到铝质正极片及附着其上的正极活性涂层；将铝质正极片及附着其上的正极活性涂层送入废弃电池的控制破碎装置进行控制破碎，收集得到铝质颗粒和正极粉末的混合物；将铝质颗粒和正极粉末的混合物进行精细过筛分选，分别得到的铝质颗粒和正极粉末。本发明专利技术工艺和系统的回收过程的环境污染大幅减少，材料分离耗能较少、回收得到的钴酸锂粉末接近原有的９０％纯度，便于经济运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境保护和回收设备，更具体地说，本专利技术涉及一种含铝废弃电池的回收生产技术和设备。
技术介绍
锂离子二次电池，自1990年实现商业化生产应用以来，由于具有体积小、重量轻、贮电能力大、充电速度快、使用温度范围宽、工作时间长和长循环使用寿命等诸多优点，因而被广泛应用于摄像机、移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等。锂离子二次电池，包括金属或塑料的外壳和内容的电芯，电芯包括正极、负极、隔离膜，一般，正极活性材料由约90％钴酸锂粉末、7-8％碳黑导电剂、3-4％有机粘合剂组成，正极活性材料涂附在铝片集电体上；负极活性材料由约94％的碳素粉末、5-6％有机粘合剂组成，负极活性材料涂附在铜片集电体上。锂离子电池经过一定次数的充放电后，会因为电极膨胀、容量下降而报废；在生产过程中也会有大量的材料报废。随着技术和经济的发展，锂离子电池的使用量逐年不断增长，报废的锂离子电池也将逐年大幅度增加。以常见的手机锂离子电池为例，其中钴含量约为15％，锂含量约为0.1％，而钴是重金属元素，会对环境造成较大的危害。对废旧锂离子电池或生产废料进行回收，不仅可以消除有害物质对环境的污染，而且还可以充分利用资源，因而具有重要的环境意义和潜在的经济价值。现在，随着整个社会的环保意识逐渐加强，以及自然资源的日益紧缺，回收利用废弃锂离子二次电池中的资源物质、减少废弃电池对环境的污染已经日益引起业界的关注。-->在将锂离子二次电池破壳后，其中的金属、塑料外壳和内容的隔离膜，很容易采用重力、风力、磁力等物理分离方法加以分离回收或处理；而其中的正、负极活性材料和铝片、铜片集电体中：铜片集电体的比重、机械韧性等物理性能乃至商业利用价值与其上的碳素粉末、有机粘合剂差别较大，因而相对容易分离处理；与此相比，铝片集电体的比重乃至商业利用价值与其上的正极活性材料钴酸锂粉末的差别均较小，随着资源日益紧张，正极材料具有越来越高的市场价格和利用价值，因此，对正极材料的分离回收的要求相对较高。在此方面，有申请号为200510018601.6的中国专利申请文件公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收钴的方法，其特征是：在废旧钴酸锂电池放电后进行物理拆解，得到含有钴酸锂的正极材料，将该正极材料进行煅烧或经有机溶剂浸泡后剥离正极材料上的铝片，得到含钴酸锂的黑色固体物料，将含钴酸锂的黑色固体物料置于酸性条件下用H2O2或Na2S2O3作为还原剂，加热溶解得到含有Co2+和Li+的溶液，再以NaOH溶液为沉淀剂，将溶液中的Co2+离子转化成Co(OH)2沉淀，静置后过滤。据称该方法操作简单、方便、节能，对环境不造成影响；且该方法钴的纯度和回收率都较高。还有申请号为200580020560.2的中国专利申请文件公开了一种锂电池处理方法在该处理方法中，将具有设置在正极集电体上的正极活性材料的片状正极浸入草酸溶液中。由于该草酸处理可以将正极活性材料中包含的所有锂元素溶解至草酸溶液中，利用由正极活性材料与草酸之间的反应生成的氧气，可以使附着物如正极活性材料从正极集电体自分离。正极活性材料中所含的过渡金属元素通过草酸处理转化成不溶性过渡金属化合物(草酸盐、氧化物等)。据称，经过简单方法如过滤就可以容易地将溶解出的锂元素与不溶性过渡金属元素分离。上述处理方法采用干法或湿法将钴酸锂与铝片分离，分离过程耗能较大、-->或仍会对环境造成一定污染，而且无论干法、湿法耗费较大却都只能将90％钴酸锂粉末提纯几个百分点，难以保证经济运行。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺点，本专利技术的目的是要提供一种废弃电池的控制破碎回收方法及其设备系统，该工艺和设备系统具有如下优点：回收过程的环境污染大幅减少，材料分离耗能较少、回收得到的钴酸锂粉末接近原有的90％纯度，便于经济运行。为此，本专利技术的技术解决方案之一是一种废弃电池的控制破碎回收方法，该回收方法包括如下步骤：A)对废弃电池进行分选归类，收集得到废弃锂离子电池；B)利用废弃电池破壳机对锂离子电池的外壳进行破壳、收集得到锂离子电池的内容物，而把金属或塑料外壳另作处理；C)将收集得到的锂离子电池内容物经过物理分选，收集得到铝质正极片及附着其上的正极活性涂层，而铜质的负极片及附着其上的负极活性涂层另作处理；D)将收集得到的铝质正极片及附着其上的正极活性涂层送入废弃电池的控制破碎装置进行控制破碎，收集得到铝质颗粒和正极粉末的混合物；E)将收集得到的铝质颗粒和正极粉末的混合物进行精细过筛分选，分别得到的铝质颗粒和正极粉末，然后分别进行商业销售、或深度提纯或处理回用。本专利技术的工艺，采用一系列物理原理为主的工艺方法，针对锂离子电池中最具商业价值和污染性质的正极活性材料，进行分离处理，其中，利用铝片集电体在机械韧性上与正极活性材料钴酸锂粉末的差别较大这一特点，采用了特色物理破碎机械：在主轴上安装有多片矩形框架式转动片、在该转动框架的过渡梁上固定多个外向刀块，刀块的外缘与所述筒状框架的内壁保持适当、固定的间距；当过渡梁及其上的多个外向刀块高速旋转时，在筛网和筒状框架内的铝片和正极活性材料就会在离心力作用下，运动到外向刀块与筒状框架内壁之-->间的空隙中，由于铝片具有较大的韧性但仍易于撕裂、而正极活性粉末在铝片撕裂过程中容易分崩离析恢复成为更细的粉末，这样一来，在高速旋转的剪切力、磨擦力、冲击力、风力等的联合作用下，正极材料就被破碎成为粒度差别较大的粉末混合物，从包裹筛网的孔眼中一起落下，被一同收集为筛下物。这种筛下物虽然为混合粉末物，但是，经过实验证实，这种混合粉末物的粒度差别更适应于作进一步精细彻底的粒度分离。而且，实验证实：经过本专利技术装置及其系统分离得到的铝片颗粒、正极活性材料粉末，最终可以分别达到筛上铝含量为88-90％、正极活性材料粉末的比例为10-12％，而筛下铝含量为0.1-1.0％，筛下正极活性材料粉末的比例为99.0-99.9％。试验证实：由本工艺方法分离得到钴酸锂粉末非常接近其原始的90％纯度，可以直接作为商业销售产品卖给电池厂家，或者作很少量的加工恢复成为更纯的正极活性材料粉末再行利用或销售。铝片颗粒的纯度也较高，都可以进行商业销售，也可以进行难度较小的深度提纯。亦即：本专利技术的工艺分离过程耗能较少、回收过程解不采用酸碱化学品，从而能大幅减少环境污染，回收产物容易实现经济效益，便于经济运行。本专利技术的工艺还包括如下具体改进：所述步骤A)中，所述分选归类是采用重力、磁力、形状区别、射线透视设备其中一种或一种以上的组合来对不同类型废弃电池混合物来进行的。在所述步骤B)中，所述废弃电池破壳机包括设在电池轴向模孔中的凸刃、推进电池在轴向模孔中运动的驱动杆。在所述步骤C)中，所述物理分选采用重力、磁力、风力分选设备其中一种或一种以上的组合。所述步骤C)中，将得到的铜质负极片及其上附着的碳质负极活性涂层，进行洗脱分离，而后，将碳质干料送炉中回收热能，铜质负极片直接进行商业销-->售。所述步骤D中，所述控制破碎装置中，安装在高速旋转主轴上的多片转动片及其上的多个外向刀块、相对着刀块外围的筒状框架和包裹的筛网，作高速相对转动，将从机壳前端上部进料口进入筒状框架的正极材料进行破碎，破碎得到的混合粉末从机壳中段下部的粉末出料口过筛收集。所述控制破碎装置包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废弃电池的控制破碎回收方法，该回收方法包括如下步骤：Ａ）对废弃电池进行分选归类，收集得到废弃锂离子电池；Ｂ）利用废弃电池破壳机对锂离子电池的外壳进行破壳、收集得到锂离子电池的内容物，而把金属或塑料外壳另作处理；Ｃ）将收集得到的锂离子电池内容物经过物理分选，收集得到铝质正极片及附着其上的正极活性涂层，而铜质的负极片及附着其上的负极活性涂层另作处理；Ｄ）将收集得到的铝质正极片及附着其上的正极活性涂层送入废弃电池的控制破碎装置进行控制破碎，收集得到铝质颗粒和正极粉末的混合物；Ｅ）将收集得到的铝质颗粒和正极粉末的混合物进行精细过筛分选，分别得到的铝质颗粒和正极粉末，然后分别进行商业销售、或深度提纯或处理回用。

【技术特征摘要】
1.一种废弃电池的控制破碎回收方法，该回收方法包括如下步骤：A)对废弃电池进行分选归类，收集得到废弃锂离子电池；B)利用废弃电池破壳机对锂离子电池的外壳进行破壳、收集得到锂离子电池的内容物，而把金属或塑料外壳另作处理；C)将收集得到的锂离子电池内容物经过物理分选，收集得到铝质正极片及附着其上的正极活性涂层，而铜质的负极片及附着其上的负极活性涂层另作处理；D)将收集得到的铝质正极片及附着其上的正极活性涂层送入废弃电池的控制破碎装置进行控制破碎，收集得到铝质颗粒和正极粉末的混合物；E)将收集得到的铝质颗粒和正极粉末的混合物进行精细过筛分选，分别得到的铝质颗粒和正极粉末，然后分别进行商业销售、或深度提纯或处理回用。2.如权利要求1所述的废弃电池的控制破碎回收方法，其特征在于：所述步骤A)中，所述分选归类是采用重力、磁力、形状区别、射线透视设备其中一种或一种以上的组合来对不同类型废弃电池混合物来进行的。3.如权利要求1所述的废弃电池的控制破碎回收方法，其特征在于：在所述步骤B)中，所述废弃电池破壳机包括设在电池轴向模孔中的凸刃、推进电池在轴向模孔中运动的驱动杆。4.如权利要求1所述的废弃电池的控制破碎回收方法，其特征在于：在所述步骤C)中，所述物理分选采用重力、磁力、风力分选设备其中一种或一种以上的组合。5.如权利要求1所述的废弃电池的控制破碎回收方法，其特征在于：所述步骤C)中，将得到的铜质负极片及其上附着的碳质负极活性涂层，进行洗脱分离，而后，将碳质干料送炉中回收热能，铜质负极片直接进行商业销售。6.如权利要求1所述的废弃电池的控制破碎回收方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，
申请(专利权)人：深圳市格林美高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]