一种废旧锂离子电池的快速放电方法技术

本发明专利技术属于废旧锂离子电池回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池的快速放电方法。一种废旧锂离子电池的快速放电方法，包括以下步骤：（1）将市场回收得到的废旧动力电池组拆解成废旧锂离子电池单体；（2）将步骤（1）中的废旧锂离子电池单体采用数字万用表进行测压，将需要进行放电的废旧锂离子电池单体分离出来，得到需要进行放电处理的废旧锂离子电池单体；（3）将步骤（2）中的废旧锂离子电池单体外接电极的一端浸入溶解有金属盐溶液与导电粉末的浆液中进行放电；最后得到放电后的废旧锂离子电池进行后续金属资源的回收；步骤（3）盐溶液为醋酸锌、醋酸镁、醋酸铜或醋酸铁中的一种或几种。几种。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池的快速放电方法


[0001]本专利技术属于废旧锂离子电池回收领域，具体涉及一种废旧锂离子电池的快速放电方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、放电速度快、循环寿命长和无记忆效应等优点在高速发展的电子、电动汽车和能源存储等领域得到广泛应用，这也带来了大量锂离子电池的报废。废锂离子电池由金属、有机化学品和塑料组成，成分约为5%
‑
20%钴、5%
‑
10%镍、5%
‑
7%锂、15%有机物和7%塑料，我们应该预见，在不久的将来，废锂离子电池的金属资源回收将是原材料的主要来源，而不是采矿。另一方面，至少占废锂离子电池总质量60%的电极和外壳中含有大量重金属，这些重金属会缓慢渗入土壤、地下水或地表水中，从而导致环境污染。更严重的是，易燃和有毒化合物包括电解质及其转化产物，如碳酸酯和氟化物，它们可能在回收过程中产生和释放，危害人体健康。因此，从资源循环和环境保护两方面来看，废旧锂离子电池的回收势在必行。
[0003]与锂离子电池使用阶段相比，废锂离子电池的预处理一直被忽视，放电步骤对于回收过程的安全至关重要，因为如果电池没有放电，总是存在阳极和阴极短路的风险，从而释放储存的化学能。这种能量的突然释放可能导致温度突然升高、气体释放、火灾甚至爆炸。一些放电的建议包括在真空或惰性气体(如氩气或CO
2 )存在下，在破碎或加工电池之前用液氮冷冻锂离子电池。然而，这种方法价格昂贵，需要额外的设备和资源。
[0004]因此，化学排放就其高效性和可工业化而备受关注。有文献系统地研究了卤化物盐（Cl
‑
，I
‑
）以及具有无机酸基的各种盐（SO4‑ , CO
32
‑ , PO
43
‑
）等，但长时间的采用这种溶液会表现出均匀的腐蚀，造成电解液泄露，阻碍有价金属的回收并带来了高昂的废液处理成本。专利CN106558739A公布的“基于废旧手机中锂离子电池高效回收分离工艺”中利用10％的NaCl盐溶液浸泡48h至电池残留电压达到安全拆解的要求，但放电速率较慢，一般要浸泡24h以上使残留电压降至1V以下，且会引入难以去除的氯离子进入到浸出液中对后续的除杂净化和产品回收阶段带来影响。专利CN113809426A公布的“一种废旧锂离子电池的放电方法”中将电池单体浸泡在有10 %ZnSO4溶液和2 %锌粉的混合液中，施加超声场和流场，在浸泡6h后残留电压降至0V，虽避免了氯离子的引入，但引入硫酸根对于后续碳酸锂产品回收造成一定的不利，且采用超声场和流场的外物理场方式，能耗较高，设备较为复杂，不利于工业化。
[0005]综上所述，锂离子电池回收放电技术目前存在如下问题：（1）放电时间长，通常需要6 h以上的放电时间；（2）处理时，将电池完全浸于导电溶液中，对于大批量的处理势必造成资源的浪费；（3）引入影响后续除杂净化和产品回收阶段的离子；（4）采用物理强化方式复杂，增加实现工业化的成本；（5）电池在导电溶液中长时间的浸泡会容易腐蚀电池，从而造成电解液和泄露至放电体系同时有价金属不可避免的损失到溶液中，危害操作人员健康和周围环境且造成有价金属回收困难。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供一种废旧锂离子电池的快速放电方法，采用兼顾高效放电、低腐蚀、不造成后续产品回收的放电介质，实现了废旧锂离子电池前端最优处理，且操作简单、安全性高、成本低，具有工业化应用的前景。
[0007]为达上述目的，本专利技术所设计的一种废旧锂离子电池的快速放电方法，包括以下步骤：一种废旧锂离子电池的快速放电方法，包括以下步骤：（1）将市场回收得到的废旧动力电池组拆解成废旧锂离子电池单体；（2）将步骤（1）中的废旧锂离子电池单体采用数字万用表进行测压，将需要进行放电的废旧锂离子电池单体分离出来（电压大于1V），得到需要进行放电处理的废旧锂离子电池单体；（3）将步骤（2）中的废旧锂离子电池单体外接电极的一端（而不是整个电池体）浸入溶解有金属盐溶液与导电粉末的浆液中进行放电，其浸入比例为容器体积的30%
‑
50%，且盐溶液放电在温度30℃
‑
45℃和超声波的条件下进行；最后得到放电后的废旧锂离子电池进行后续金属资源的回收；步骤（3）盐溶液为醋酸锌、醋酸镁、醋酸铜或醋酸铁中的一种或几种。
[0008]所述步骤（1）中废旧锂离子电池组为废旧钴酸锂电池、三元电池、磷酸铁锂电池或锰酸锂电池中的一种或几种。
[0009]所述步骤（3）盐溶液的浓度为5%
‑
20%。
[0010]所述步骤（3）导电粉末为锌粉、铜粉或铝粉中的一种或几种。
[0011]所述步骤（3）导电粉末添加比例为盐溶液质量的3%
‑
10%。
[0012]所述步骤（3）超声波功率为40
‑
60 W。
[0013]所述步骤（3）超声时间为20
‑
60 min。
[0014]由于采用上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：（1）采用金属醋酸盐溶液，醋酸盐溶液是弱酸的共轭碱，可以防止金属材料腐蚀，不损害电池壳体，避免了电解液和有价金属的泄露，同时醋酸盐成本较低，工业化较为容易实现；（2）废旧锂离子电池局部浸入金属醋酸盐溶液和导电粉末浆料中进行放电处理，较目前采用Cl
‑
、SO4‑
盐溶液的全部浸没实现废旧锂离子电池相比而言，不引入对碳酸锂产品要求的指标Cl
‑
、SO4‑
，也降低了有害气体产生，对放电溶液的需求量大大减少，降低了实际成本，有望实现废旧电池的工业化放电；（3）在超声波和固液导电浆料的作用下，利用超声的空化效应，一方面加速了溶剂的运动，另一方面，超声波去除沉积的盐并扰乱电池体上的沉积物的沉积，从而提高放电速率，避免放电溶液对电池单体的损害。采用这种方式，明显缩短了电池单体的放电时间，不到2h就可放电至安全电压1V以下，还有助于达到彻底放电（放电处理后的残留电压可降至0.2V以下），不仅能够显著改善了目前主流放电工艺放电速率低效、时间长的问题，也能够克服目前技术不能完全放电的技术缺陷；总的来讲，本专利技术方法不会腐蚀电池单体器件，造成剧毒的电解液和有价金属的泄露，不产生二次污染，降低了对废液处理的成本；采用低廉的试剂和简单的工艺，真正实
现了废旧锂离子电池快速高效放电，兼顾环保和经济效益，适合工业实际应用。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的描述，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0016]实施例1将废旧三元动力电池组拆解成电池单体，废旧锂离子电池单体采用数字万用表进行测压，废旧锂离子电池单体的残留电压大于1V的筛选出来，优选的，废旧锂离子电池单体的残留电压为3.5
‑
3.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的快速放电方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废旧动力电池组拆解成废旧锂离子电池单体；（2）将步骤（1）中的废旧锂离子电池单体进行测压，将需要进行放电的废旧锂离子电池单体分离出来，得到需要进行放电处理的废旧锂离子电池单体；（3）将步骤（2）中的废旧锂离子电池单体外接电极的一端浸入溶解有金属盐溶液与导电粉末的浆液中进行放电，其浸入比例为容器体积的30%
‑
50%，且盐溶液放电在温度30℃
‑
45℃和超声波的条件下进行；最后得到放电后的废旧锂离子电池进行后续金属资源的回收；步骤（3）盐溶液为醋酸锌、醋酸镁、醋酸铜或醋酸铁中的一种或几种。2.如权利要求1所述的一种废旧锂离子电池的快速放电方法，其特征在于：所述步骤（1）中废旧锂离子电池组为废旧钴酸锂电池、三元电池、磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红忠，曹栋强，龚丽锋，乔自鹏，黄飞中，李潮军，李俸，罗瑞平，康亮，初彦兴，方聪，邱颖，张璐璐，罗海川，王海斌，陈子杨，龙彩云，熊绍翔，姜俊彩，刘佳岐，戴春艳，邵蒙阳，
申请(专利权)人：安徽格派锂电循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：