一种退役电池正极材料回收方法技术

本发明专利技术公开了一种退役电池正极材料回收方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S101、培烧；步骤S102、溶解；步骤S103、沉淀。所述焙烧为阶梯式控温培烧，第一阶段是在温度450

A recycling method of cathode materials for retired batteries

【技术实现步骤摘要】
一种退役电池正极材料回收方法


[0001]本专利技术涉及资源回收利用
，尤其涉及一种退役电池正极材料回收方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术、电子产品、车用能源等领域中新技术的迅速产生和发展，人们更加关注新型能源的开发和利用。作为清洁新型能源装置的锂离子电池由于能量密度高、质量轻、寿命长且无记忆效应，被广泛用于现代电子设备中。然而，随着使用量的增加，也造成了大量退役电池的积压，这些退役电池中的有毒物质难以降解，随意丢弃废电池会严重污染土壤和地下水，而肆意焚烧废电池也会导致有毒气体的逸散。除此之外，退役电池正极材料具有显著的资源型。选择合适的方法进行退役电池正极材料的回收再利用刻不容缓。
[0003]现有的退役电池正极材料回收技术主要有干法回收技术、湿法回收技术和生物回收技术。其中生物回收技术还处于实验室阶段，工艺需要的成本较高。干法回收工艺流程短，且不需要使用酸碱溶液，减少了有机废液的产生，得到很多工业企业的青睐，但是高温过程会产生大量的废气。湿法回收技术工艺流程相对较长，过程中需要使用的酸碱溶液、辅助原料较多，因此会产生很多有污染性的废液，需要另外处理，且湿法回收必须建立指定的工业园区内，存在地域限制。
[0004]例如，中国专利技术专利申请CN105811040A公开了一种锂电池破碎拆解回收方法，通过水式吸风破机、磁选机、卧式风选机、水式摩擦机、第一涡分机、第二涡分机等设备将废旧锂电池分选出如塑料、隔膜、不锈钢、铝塑膜、铝、塑料、铜箔、铝箔、石墨等物料，分选纯度可达到94％
‑
99％之间。生产过程中锂电池中的各种有害气体经过喷淋塔、活性炭塔处理进行达标排放，生产过程中所需的水全部进行循环利用，无外排水源，并且水在循环过程中经过沉淀、过滤和添加化学药剂进行水处理。该专利技术无需对废弃电池进行预处理，可直接进入破碎、拆解、回收；能够显著地提高废弃电池的处理质量和处理效率，且可有效地控制处理过程中的污染物排放。但在破碎过程中电极材料与铜铝箔同时破碎，回收的电极材料中含有大量的金属杂质，造成了后端电极材料纯化的困难，且石墨与正极材料分离困难，石墨难以回收利用。
[0005]因此，开发一种能够安全、快捷、高效地将退役电池正极材料进行回收，资源回收率和能源利用率高，环保性能佳，具有良好的经济价值和社会效益的退役电池正极材料回收方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进资源回收利用技术的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种能够安全、快捷、高效地将退役电池正极材料进行回收，资源回收率和能源利用率高，环保性能佳，具有良好的经济价值和社会效益的退役电池正极材料回收方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种退役电池正极材料回收方法，其
特征在于，包括如下步骤：步骤S101、培烧：将退役电池正极材料与辅助料制浆，压滤，干燥后得到预烧坯料；然后将预烧坯料依次经过焙烧、破碎、冷却，得到培烧料；步骤S102、溶解：将经过步骤S101制成的培烧料加入溶解槽溶解，溶解槽通过循环鼓入CO2气体在水中形成碳酸与正极材料里的含锂物质进行反应生成碳酸锂；为保证碳酸锂溶解度，需要采用制冷系统产生15℃的冷水，不断导入溶解槽，保持反应在低温状态进行；步骤S103、沉淀：将溶解槽中混合液经泵送入压滤机，分离滤渣，含碳酸锂的滤液则经泵送入碳酸锂沉淀池；沉淀池采用热水进行加热，滤液经加热后碳酸锂溶解度降低产生沉淀析出；沉淀物和液体混合物经泵送入压滤机，分离出碳酸锂和水；废水可经管道系统回溶解槽循环再利用；沉淀池供热热水可由焙烧车间提供。
[0008]优选的，步骤S101中所述辅助料是由如下按重量份计的如下各组分混合而成的混合物：水溶性壳聚糖季铵盐20
‑
30份、3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐/丙烯腈共聚物30
‑
40份。
[0009]优选的，所述水溶性壳聚糖季铵盐的重均分子量为6
‑
10万，取代度为78
‑
86%。
[0010]优选的，所述3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐/丙烯腈共聚物的制备方法，包括如下步骤：将3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐、丙烯腈、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50
‑
65℃下搅拌反应3
‑
5小时，后旋蒸除去溶剂，得到3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐/丙烯腈共聚物。
[0011]优选的，所述3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐、丙烯腈、引发剂、高沸点溶剂的质量比为(3
‑
5):(0.6
‑
1):(0.04
‑
0.06):(10
‑
25)。
[0012]优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
[0013]优选的，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0014]优选的，所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
[0015]优选的，所述退役电池正极材料、辅助料的质量比为(3
‑
5):0.1。
[0016]优选的，所述制浆采用N,N
‑
二甲基甲酰胺，液固比为1:(4
‑
8)。
[0017]优选的，步骤S101中所述焙烧为阶梯式控温培烧，第一阶段是在温度450
‑
520℃下培烧1
‑
2小时；第二阶段是在温度530
‑
560℃下培烧0.5
‑
1.5小时；第三阶段是在温度580
‑
640℃下培烧1
‑
2小时。
[0018]优选的，步骤S102中所述溶解槽中事先注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退役电池正极材料回收方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S101、培烧：将退役电池正极材料与辅助料制浆，压滤，干燥后得到预烧坯料；然后将预烧坯料依次经过焙烧、破碎、冷却，得到培烧料；步骤S102、溶解：将经过步骤S101制成的培烧料加入溶解槽溶解，溶解槽通过循环鼓入CO2气体在水中形成碳酸与正极材料里的含锂物质进行反应生成碳酸锂；为保证碳酸锂溶解度，需要采用制冷系统产生15℃的冷水，不断导入溶解槽，保持反应在低温状态进行；步骤S103、沉淀：将溶解槽中混合液经泵送入压滤机，分离滤渣，含碳酸锂的滤液则经泵送入碳酸锂沉淀池；沉淀池采用热水进行加热，滤液经加热后碳酸锂溶解度降低产生沉淀析出；沉淀物和液体混合物经泵送入压滤机，分离出碳酸锂和水；废水可经管道系统回溶解槽循环再利用；沉淀池供热热水可由焙烧车间提供。2.根据权利要求1所述的一种退役电池正极材料回收方法，其特征在于，步骤S101中所述辅助料是由如下按重量份计的如下各组分混合而成的混合物：水溶性壳聚糖季铵盐20
‑
30份、3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐/丙烯腈共聚物30
‑
40份。3.根据权利要求2所述的一种退役电池正极材料回收方法，其特征在于，所述水溶性壳聚糖季铵盐的重均分子量为6
‑
10万，取代度为78
‑
86%。4.根据权利要求2所述的一种退役电池正极材料回收方法，其特征在于，所述3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐/丙烯腈共聚物的制备方法，包括如下步骤：将3
‑
[N,N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐、丙烯腈、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，50
‑
65℃下搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：昝向明，
申请(专利权)人：安徽捷盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：