本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极材料的回收方法及回收装置，属于锂电池技术领域，将含有磷酸铁锂的正极片置于有机溶剂中，在180℃～220℃环境下加热，使粘结剂溶于有机溶剂内，得到固体混料；在加热状态下通过超声波破碎固体混料，得到磷酸铁锂粉末和铝箔块；通过筛分机过筛将磷酸铁锂粉末与铝箔块分离。利用磷酸铁锂和铝箔不溶于部分有机溶剂的特点，使PVDF粘结剂在合理的高温环境下加快溶于有机溶剂中除去，且将温度控制在PVDF粘结剂能够快速溶解且不发生碳化的范围内，防止粘结剂碳化形成固体颗粒导致难以除去。形成固体颗粒导致难以除去。形成固体颗粒导致难以除去。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料的回收方法及回收装置
[0001]本专利技术属于锂电池
，具体是一种锂离子电池正极材料的回收方法及回收装置。
技术介绍
[0002]随着人们对化石能源枯竭的日益担忧，以及对探索新型能源的热情逐渐高涨，锂离子电池作为一种可循环、污染小的电化学储能设备，在通讯、家电以及新能源汽车等领域逐渐占据了重要的市场份额。锂离子电池的正极材料占据整个锂离子电池的重要部分，主要包括正极活性物质、PVDF粘结剂以及集流体铝箔。
[0003]锂离子电池正极材料具有多种回收方法，火法煅烧是在600℃以上高温环境下煅烧正极材料，可将PVDF粘结剂通过燃烧除去，正极粉料和铝箔得到分离，但PVDF粘结剂在煅烧后有大量处于碳化状态的颗粒混杂其中，且煅烧会产生大量有害气体污染环境。实际上，PVDF粘结剂是正极材料回收工艺中最难除去的成分之一。机械振动法是将正极材料研磨成粉末状通过振动进行分筛，分离纯度不高。溶液浸出是借助化学反应，使金属转为液相进行分离富集，会产生大量副产品，且流程较长。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极材料的回收方法及回收装置，通过有机溶剂溶解PVDF粘结剂使其与磷酸铁锂和铝箔分离，通过回收装置增强溶解和分离效果，以达到回收正极材料各组分的目的。
[0005]提供一种锂离子电池正极材料的回收方法，包括：
[0006]S1、将废旧正极片与有机溶剂混合后加热，加热完成后，固液分离，收集固相和液相；
[0007]所述废旧正极片为废旧磷酸铁锂正极片；
[0008]S2、将所述固相超声破碎后筛分，制得磷酸铁锂和集流体；
[0009]所述加热的温度为180℃～220℃。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：步骤S1中所述有机溶剂为N
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甲基吡咯烷酮、N，N
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二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的至少一种。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：步骤S1中所述加热的压力为0.4MPa～0.8MPa。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：步骤S1中所述固液分离的方式为微滤；
[0013]所述微滤过程中微滤膜的截留分子量为1.2
×
106～2
×
106。
[0014]本专利技术第二方面还提供了一种锂离子电池正极材料的回收装置，包括分离釜，所述分离釜内设置有加热装置、加压装置以及超声波发生装置，所述分离釜的侧壁设置有溶剂输入口以及溶剂输出口，所述加热釜与溶剂输出口之间设置有微滤膜。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：回收装置还包括设置于反应腔内的承载托盘，所述承载托盘包括底盘以及过滤盘，所述过滤盘设置于底盘的上部并与底盘相互贴合，所述过滤
盘表面布置有多个滤孔。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：所述微滤膜是将膨体聚四氟乙烯微孔滤膜与涤纶树脂复合后形成。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：回收装置还包括泄压室，所述泄压室通过溶剂输出口与交换腔连通。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0019]1、利用磷酸铁锂和铝箔不溶于有机溶剂的特点，使PVDF粘结剂在高温环境下加快溶于有机溶剂中除去，且将温度控制在PVDF粘结剂能够快速溶解且不发生碳化的范围内，防止粘结剂碳化形成固体颗粒导致难以除去。
[0020]2、在高温溶解的过程中通过超声波破碎磷酸铁锂固块，使其变为粉末状，而集流体铝箔在超声波状态下也能够维持块状形态，在PVDF粘结剂溶解完毕后，筛分磷酸铁锂和铝箔即可分离。正极材料的回收流程短，不会产生大量副产品，回收的磷酸铁锂纯度高。
[0021]3、本专利技术提供的回收装置兼具了加热、加压特点的同时，还使用超声波发生装置破碎磷酸铁锂。与机械振捣的破碎方式相比，整个正极材料各组分的脱离过程相对静态，不会发生过大扰动，各组分分离后的相态分明。微滤膜可将溶于有机溶剂内的粘结剂滤出，并通过溶剂输出口和溶剂输入口即时替换有机溶剂，实现动态交换。
附图说明
[0022]为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0023]图1为一种锂离子电池正极材料的回收装置；
[0024]图2为本专利技术提供的承载托盘的结构示意图。
[0025]图中：1、分离釜；11、加热装置；12、加压装置；13、超声波发生装置；14、溶剂输入口；15、溶剂输出口；2、微滤膜；3、承载托盘；31、底盘；32、过滤盘；321、滤孔；4、泄压室。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]请参阅图1
‑
2所示，本专利技术实施例中，包括：
[0029]步骤S1：对电池进行放电处理，将正极片从电芯中取出，对正极片进行初步切割，使铝箔内部含有磷酸铁锂的正极材料暴露。将含有磷酸铁锂的正极片置于有机溶剂中，在180℃～220℃环境下加热，使PVDF粘结剂溶于有机溶剂内，加热完成后，固液分离，收集固相和液相。此温度为PVDF的成型挤出温度，在此范围温度下，PVDF粘结剂处于熔融状态，逐渐脱离铝箔和磷酸铁锂。通过高温的配合，熔融状态下的粘结剂的溶解速度更快。
[0030]当温度高于此温度范围时，粘结剂的溶解速度提升程度逐渐减小，且温度过高会
有使PVDF碳化的风险，因此将温度维持在180℃～220℃之间，同时能够减小装置所受负荷。
[0031]步骤S2：在加热状态下通过超声波破碎固相，得到磷酸铁锂粉末和铝箔块，进一步分离磷酸铁锂和铝箔，将磷酸铁锂细化，便于过滤。调整超声波的功率，将超声波的超声功率控制在200W～300W，使其对磷酸铁锂作用，由于铝箔自身的性质，超声波对铝箔的影响不大，铝箔维持在大颗粒块状。最后通过筛分机过筛将磷酸铁锂粉末与铝箔块分离。
[0032]步骤S1中的有机溶剂可使用N
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甲基吡咯烷酮、N，N
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二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。N
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甲基吡咯烷酮对粘结剂的溶解性较好、沸点高、化学性质和热稳定性强，通常就作为PVDF的溶剂使用。N，N
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二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺的沸点较低，因此为将溶剂加热到额定温度，需要将溶剂置于高压氛围下加热。
[0033]将有机溶剂置于0.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，包括：S1、将废旧正极片与有机溶剂混合后加热，加热完成后，固液分离，收集固相和液相；所述废旧正极片为废旧磷酸铁锂正极片；S2、将所述固相超声破碎后筛分，制得磷酸铁锂和集流体；所述加热的温度为180℃～220℃。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，步骤S1中所述有机溶剂为N
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甲基吡咯烷酮、N，N
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二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，步骤S1中所述加热的压力为0.4MPa～0.8MPa。4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池正极材料的回收方法，其特征在于，步骤S1中所述固液分离的方式为微滤；所述微滤过程中微滤膜的截留分子量为1.2
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【专利技术属性】
技术研发人员：颜群轩，谭群英，蒋实，张小涵，
申请(专利权)人：长沙金凯循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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