一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，其步骤为，先将废旧锂离子电池放入金属盐溶液中充分放电，然后将充分放电后的废旧锂离子电池进行破碎和碳化焙烧，对碳化焙烧过程中产生的气体经处理检测达标后排放，再然后对碳化焙烧后的片状料进一步破碎，并在破碎后进行风选分离出隔膜，对风选后剩余的粉末进行筛分得到铜铝混合粉末及电池黑粉，最后将铜铝混合粉末通过色选分离得到铜粉和铝粉，将电池黑粉进行浮选得到正极粉和石墨粉。采用风选、筛分、色选及浮选的联合工艺实现锂离子电池中隔膜、铜粉、铝粉、正极粉以及石墨粉的全组分综合回收，避免废旧锂离子电池回收过程中对环境造成二次污染，实现废旧锂离子电池的清洁回收处理。洁回收处理。洁回收处理。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池与普通电池相比，因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点，故在手机、笔记本电脑等方面已经得到迅速普及，而且在新能源汽车上的应用也得到了快速的发展；与此同时，随着锂离子电池需求和应用量的快速增长，不可避免地将产生大量的退役锂离子电池，即需报废处理的废旧锂离子电池。
[0003]锂离子电池由正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳等组成，因此废旧锂离子电池回收处理过程中的有机物大致可以分为三类：一类是电解液中存在的有机溶剂和电解质，这类有机物具有腐蚀性和毒性，易对环境造成严重的危害；一类是用于涂敷正、负极材料的粘结剂，这类有机物较为稳定，但会包覆正负极颗粒，导致有价金属回收率降低，同时也具有潜在的有机污染性，即其在高温分解后会产生氟化氢气体，产生氟污染；一类是使电池的正、负极分隔开来的隔膜，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，主要以聚乙烯、聚丙烯为主，其也是一种潜在的白色污染源。因此，废旧锂离子电池直接处理会对环境造成严重的污染，必须要对废旧锂离子电池进行回收处理。
[0004]目前，废旧锂离子电池的回收主要包括物理分离、高温热解、高压浸出、湿法提纯等工序，可以有效实现废旧锂离子电池中正、负极片材料、铜、铝、锂、镍、钴、锰等材料的回收。但是，物理分离后再高温热解的过程中，由于温度较高，容易使有机物热解产生大量的氟、磷等污染物，同时碳酸酯类有机物会热解形成挥发性有机物污染，容易造成二次环境污染。并且目前回收工艺中，没有对废旧锂离子电池负极中含有的石墨粉进行回收，且回收获得的各产物的纯度不够高，降低了其回收价值。因此，亟需开发出一种能够实现废旧锂离子电池中各物质高纯综合回收且不会对环境造成二次污染的清洁回收处理工艺。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种回收物纯度高、能够对石墨粉进行回收、不会对环境造成二次污染的废旧锂离子电池清洁回收处理的方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了这样一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、将废旧锂离子电池放入金属盐溶液中充分放电。金属盐溶液为氯化钠溶液、硫酸钠溶液、碳酸钠溶液中的至少一种，利用电池在金属盐溶液中可以通过电解过程来消耗电量的特性，将废弃锂离子电池放于金属盐溶液中，使得废旧锂离子电池中的剩余电量能够充分消耗。
[0008]步骤2、将充分放电后的废旧锂离子电池进行破碎，然后碳化焙烧获得片状料，从
而去除废旧锂离子电池粉末中的电解液和粘结剂等有机物，消除电解液和有机物对后续分离的影响，避免后续处理中有机物高温热解产生有害气体污染环境，碳化焙烧过程设置风机，将过程中产生的气体经处理检测达标后排放。其中，废旧锂离子电池破碎至1
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2cm，碳化焙烧温度为200
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400℃，碳化焙烧时间为0.1
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6h。
[0009]优选地，碳化焙烧在保护气氛或真空环境中进行，破碎工序设置风机，将过程中产生的粉尘经除尘处理检测达标后排放。
[0010]步骤3、将碳化焙烧后的片状料进一步破碎，并在破碎后对其进行风选，从而分离出隔膜，然后对风选后剩余的粉末进行筛分，得到铜铝混合粉末及电池黑粉。其中，对片状料破碎至5mm以下，筛分的目数采用100
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150目。
[0011]优选地，破碎工序设置风机，将过程中产生的粉尘经除尘处理后检测达标后排放。
[0012]风选是利用物料与杂质之间悬浮速度的差别，借助风力除杂的方法。此方法适用于颗粒的形状、尺寸相近的固体废物分选。有时也可先经破碎、筛选后，再进行风力分选。风力分选设备按工作气流的主流向分为水平、垂直和倾斜三种类型，其中尤以垂直气流风选机应用最为广泛。电池隔膜一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，因此，电池隔膜材料与铜铝混合粉及电池黑粉的比重不同，废旧锂离子电池经过破碎后，通过风选就很容易将隔膜材料单独分选开。
[0013]由于片状料经过破碎后电池黑粉的粒度小于0.10mm，而铜铝混合粉粒度在0.12mm上下，因此，利用片状料破碎后铜铝混合粉和电池黑粉之间存在的粒度差异，通过筛分工序，可以有效的将铜铝混合粉末和电池黑粉分离。
[0014]步骤4、将铜铝混合粉末通过色选分离得到铜粉和铝粉。由于铜粉和铝粉在颜色上存在很大的差异，所以可以通过色选工艺将铜粉和铝粉分离出来，并且分离出来的铜粉、铝粉纯度在96％以上。
[0015]步骤5、将电池黑粉进行浮选得到正极粉和石墨粉。其方法为，先将电池黑粉与水混合获得浆料，然后向浆料中加入表面修饰剂和起泡剂，并对浆料进行充气。其中，电池黑粉与水混合为100
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200g/L的浆料，表面修饰剂加入量为1
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10g/t，起泡剂加入量为0.02
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0.10g/t，充气量为0.1
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0.5m3/min；表面修饰剂采用甲醇、乙醇、丙醇或煤油中的至少一种，起泡剂采用甲基异丁基甲醇。
[0016]由于电池黑粉中的正极粉表面具有亲水性，而石墨粉表面具有疏水性，所以可以采用浮选法实现正极粉和石墨粉的分离，并且优选添加表面修饰剂和起泡剂的泡沫浮选法，将具有疏水性的石墨捕收附着在泡沫上进行分选分离，达到选择性回收石墨粉的目的，高效地将电池黑粉中的正极粉和石墨粉分离开，回收的正极粉和石墨粉的纯度均大于96％。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0018](1)采用金属盐溶液将废旧锂离子电池的残余电量彻底释放，可以保证预处理过程的安全性；将放电后的电池破碎至1
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2cm，控制温度200
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400℃，时间0.1
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6h，从而保证在碳化焙烧过程电池中的电解液的有机物可以充分碳化去除，并对碳化焙烧过程产生的气体进行处理达标后排放，避免有机物热解产生有害气体对环境产生危害；同时采用风选、筛分、色选及浮选的联合工艺可以实现锂离子电池中隔膜、铜粉、铝粉、正极粉以及石墨粉的全组分综合回收，避免废旧锂离子电池回收过程中对环境造成二次污染，实现废旧锂离子
电池的清洁回收处理。
[0019](2)利用泡沫浮选选择性分离石墨粉和正极粉的方式，解决了当前工艺石墨粉无法回收的现状；采用风选、筛分、色选及浮选工艺的有机组合，富集提高各组分的回收率和产品纯度，使得隔膜、铜粉、铝粉、正极粉及石墨的回收率可达95％以上，并且回收得到的铜粉、铝粉、正极粉和石墨粉的纯度均大于96％，实现废旧锂离子电池中的全组分材料的高效分离回收。
[0020](3)在破碎工序设置风机，进一步对过程中的气体和粉尘进行处理，在达到排放标准后排放，确保废旧锂离子电池回收过程中不会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将废旧锂离子电池放入金属盐溶液中充分放电；步骤2、将充分放电后的废旧锂离子电池进行破碎，然后碳化焙烧获得片状料，对碳化焙烧过程中产生的气体经处理检测达标后排放；步骤3、将碳化焙烧后的片状料进一步破碎，并在破碎后进行风选分离出隔膜，然后对风选后剩余的粉末进行筛分，得到铜铝混合粉末及电池黑粉；步骤4、将铜铝混合粉末通过色选分离得到铜粉和铝粉；步骤5、将电池黑粉进行浮选得到正极粉和石墨粉。2.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，其特征在于，金属盐溶液为氯化钠溶液、硫酸钠溶液、碳酸钠溶液中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，其特征在于，步骤2中，废旧锂离子电池破碎至1
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2cm。4.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，其特征在于，碳化焙烧工艺在保护气氛或真空环境中进行。5.根据权利要求1或4所述的一种废旧锂离子电池清洁回收处理的方法，其特征在于，碳化焙烧温度为200
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400℃，碳化焙烧时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟笑，刘芳斌，戴昌微，李世华，许运荣，
申请(专利权)人：赣州赛可韦尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：