一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能源回收再制备技术领域，揭露了一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法及装置，包括：启动锂电池放电拆解模块、分离焙烧模块、浸出模块及极性材料制备模块，对退役三元锂电池执行放电、拆解、筛选、研磨、离心、静电分离、极性材料浸出与极性材料再制备操作，其中，浸出模块借助浸出模型设置最优浸出条件对应的温度、搅拌速率、浸出时间与PH值，提升三元锂电池极性材料的浸出效率，进一步地，添加乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰调节剂、草酸溶液以及Li2co3锂源，制备具备电化学性能的三元锂电池极性材料，提升浸出质量。本发明专利技术主要目的在于解决传统湿法与火攻法存在浸出率较低、浸出质量较差的问题。量较差的问题。量较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法及装置，属于能源回收再利用


技术介绍

[0002]退役锂离子电池中含有大量的钴、镍、锂等金属元素，具备较高的经济价值，对退役锂电池进行回收，在获得较好经济效益的同时，可以避免废旧锂电池随意丢弃造成的环境污染。当下，关于退役三元锂电池极性材料浸出的研究如火如荼，如何在提升浸出效率的同时，增加浸出材料的可利用率成为备受关注的问题。
[0003]目前，关于三元锂电池极性材料的浸出方法主要依赖于湿法与火攻法。湿法主要采用酸浸、碱浸或生物浸出的方式，通过化学反应，浸出锂电池中的极性材料。火攻法采用机械破碎与高温煅烧相结合的方式，先用机械法将锂电池研碎，再采用高温煅烧的方式，对退役锂电池的杂质进行过滤，提取纯净极性材料。
[0004]上述方法虽然可实现在一定程度上对退役三元锂电池的极性材料进行浸出，但由于退役锂电池的成分复杂，数量较多，传统湿法与火攻法存在回收率较低、回收质量较差的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的在于解决传统湿法与火攻法存在的浸出率较低、浸出质量较差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法，包括：获取退役三元锂电池，对所述退役三元锂电池进行放电，实时监测所述退役三元锂电池的电压，得到电压在1.0V以下的放电三元锂电池；拆解所述放电三元锂电池，得到小于指定体积的三元锂电池碎片；开启仪器探测仪，对所述三元锂电池碎片进行筛选，并依此启动研磨机、离心机与分离器，对所述三元锂电池碎片进行研磨、离心与静电分离操作，得到富集极性材料；启动焙烧器，焙烧所述富集极性材料，持续检测所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂浓度，并调整焙烧温度，直至焙烧时间达到第一指定时间后，过滤掉所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂，得到清洁极性材料；调用预构建的浸出模型，判断最优浸出条件，并设置最优条件对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，利用磷酸与双氧水浸出试剂对所述清洁极性材料进行浸出，得到含有Ni离子、Co离子、Mn离子与Li离子的金属盐溶液；在所述金属盐溶液中加入乙酸镍、乙酸钴和乙酸锰调节剂，并用蠕动泵将草酸溶液匀速滴入所述金属盐溶液中，经磁力搅拌后，得到混合金属沉淀物；将所述金属沉淀物静置第二指定时间，经过滤、洗涤、干燥操作后，在500摄氏度的所述焙烧器中焙烧至第三指定时间，得到草酸镍钴锰前体；
将Li2co3作为锂源，与所述草酸镍钴锰前体进行混合，其中，混合比例为1.05:1，得到极性材料混合物；利用所述焙烧器焙烧所述极性材料混合物至第四指定时间，得到浸出极性材料，完成退役三元锂电池的极性材料浸出。
[0007]可选地，所述开启仪器探测仪，对所述三元锂电池碎片进行筛选，并依此启动研磨机、离心机与分离器，对所述三元锂电池碎片进行研磨、离心与静电分离操作，得到富集极性材料，包括：开启所述仪器探测仪，调取预设的材料参数，识别所述三元锂电池碎片中的铝箔、塑料与铜箔，对所述三元锂电池碎片中的铝箔、塑料与铜箔进行剥离，得到筛选三元锂电池碎片；将所述筛选三元锂电池碎片传送至所述研磨机进行研磨，得到三元锂电池粉末；启动所述离心机与分离器，对三元锂电池粉末进行离心操作，分离出所述三元锂电池粉末中的石墨、硅碳与隔膜材料，得到富集极性材料。
[0008]可选地，所述持续检测所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂浓度，并调整焙烧温度，直至焙烧时间达到第一指定时间后，过滤掉所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂，得到清洁极性材料，包括：设置所述烘焙器初始温度为500摄氏度，焙烧所述富集极性材料；记录安装在所述烘焙器内电子计重器与体积仪的数值，得到所述富集极性材料的质量与所述富集极性材料的体积；利用所述仪器探测仪，持续检测所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂浓度，并运用如下公式计算所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂含量：其中，为所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂含量（%），为所述富集极性材料中的粘结剂浓度，为所述富集极性材料中的导电剂浓度，为所述富集极性材料的质量，为所述富集极性材料的体积；持续提升所述烘焙器焙烧温度，直至焙烧时间达到第一指定时间后，得到所述清洁极性材料。
[0009]可选地，所述调用预构建的浸出模型，判断最优浸出条件，并设置最优条件对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，利用磷酸与双氧水浸出试剂对所述清洁极性材料进行浸出，包括：配置所述磷酸与双氧水浸出试剂，并将所述浸出试剂与所述清洁极性材料进行混合，得到浸出液；调用预构建的浸出率计算模型，计算所述浸出液的浸出率；将所述浸出率代入预构建的浸出条件模型，依此判断最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，并将所述最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值设置为所述最优浸出条件。
[0010]可选地，所述调用预构建的浸出率计算模型，计算所述浸出液的浸出率，包括：利用所述仪器探测仪，测量所述清洁极性材料中的Ni离子、Co离子、Mn离子、Li离
子含量与所述浸出液中Ni离子、Co离子、Mn离子、Li离子浓度，并利用电子计重器与体积仪测量所述浸出液的体积与所述清洁极性材料的质量；调用如下浸出率计算模型，计算所述浸出液的浸出率：其中，为所述浸出液的浸出率，为所述浸出液中Ni离子、Co离子、Mn离子与Li离子浓度，为所述浸出液的体积，为所述清洁极性材料中的Ni离子、Co离子、Mn离子与Li离子含量，为所述清洁极性材料的质量。
[0011]可选地，所述将所述浸出率代入预构建的浸出条件模型，依此判断最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，并将所述最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值设置为所述最优浸出条件，包括：设置实验组，获取多组温度、搅拌速率、浸出时间、PH值与浸出率的值，得到多组浸出条件值；利用所述多组浸出条件值，拟合浸出率关于浸出条件温度、搅拌速率、浸出时间、PH值的函数，得到如下所述预构建的浸出条件模型：其中，为所述浸出液的浸出率，a、b、c、d为所述浸出条件模型的常数，为温度，s为搅拌速率、t为浸出时间、PH为浸出PH值，n为调整浸出条件的次数；求解所述浸出条件模型中浸出率最高时对应的温度、搅拌速率、浸出时间与PH值，得到所述最优浸出条件。
[0012]可选地，所述设置实验组，获取多组温度、搅拌速率、浸出时间、PH值与浸出率的值，得到多组浸出条件值，包括：设置第一组实验，控制搅拌速率、浸出时间与PH值不变，在[Tk,Tm]摄氏度区间，以f摄氏度为间隔，取n1个温度值，测算n1个温度值对应的浸出率，形成一组温度
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浸出率数值；设置第二组实验，控制温度、浸出时间与PH值不变，在[vk,vm]转/秒区间，以p转/秒为间隔，取n2个搅拌速率值，测算n2个搅拌速率值对应的浸出率，形成一组搅拌速率
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浸出率数值；设置第三组实验，控制温度、搅拌速率与PH值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退役三元锂电池的极性材料浸出方法，其特征在于，所述方法包括：获取退役三元锂电池，对所述退役三元锂电池进行放电，实时监测所述退役三元锂电池的电压，得到电压在1.0V以下的放电三元锂电池；拆解所述放电三元锂电池，得到小于指定体积的三元锂电池碎片；开启仪器探测仪，对所述三元锂电池碎片进行筛选，并依此启动研磨机、离心机与分离器，对所述三元锂电池碎片进行研磨、离心与静电分离操作，得到富集极性材料；启动焙烧器，焙烧所述富集极性材料，持续检测所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂浓度，并调整焙烧温度，直至焙烧时间达到第一指定时间后，过滤掉所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂，得到清洁极性材料；调用预构建的浸出模型，判断最优浸出条件，并设置最优条件对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，利用磷酸与双氧水浸出试剂对所述清洁极性材料进行浸出，得到含有Ni离子、Co离子、Mn离子与Li离子的金属盐溶液；在所述金属盐溶液中加入乙酸镍、乙酸钴和乙酸锰调节剂，并用蠕动泵将草酸溶液匀速滴入所述金属盐溶液中，经磁力搅拌后，得到混合金属沉淀物；将所述金属沉淀物静置第二指定时间，经过滤、洗涤、干燥操作后，在500摄氏度的所述焙烧器中焙烧至第三指定时间，得到草酸镍钴锰前体；将Li2co3作为锂源，与所述草酸镍钴锰前体进行混合，其中，混合比例为1.05:1，得到极性材料混合物；利用所述焙烧器焙烧所述极性材料混合物至第四指定时间，得到浸出极性材料，完成退役三元锂电池的极性材料浸出。2.如权利要求1所述的退役三元锂电池的极性材料浸出方法，其特征在于，所述开启仪器探测仪，对所述三元锂电池碎片进行筛选，并依此启动研磨机、离心机与分离器，对所述三元锂电池碎片进行研磨、离心与静电分离操作，得到富集极性材料，包括：开启所述仪器探测仪，调取预设的材料参数，识别所述三元锂电池碎片中的铝箔、塑料与铜箔，对所述三元锂电池碎片中的铝箔、塑料与铜箔进行剥离，得到筛选三元锂电池碎片；将所述筛选三元锂电池碎片传送至所述研磨机进行研磨，得到三元锂电池粉末；启动所述离心机与分离器，对三元锂电池粉末进行离心操作，分离出所述三元锂电池粉末中的石墨、硅碳与隔膜材料，得到富集极性材料。3.如权利要求1所述的退役三元锂电池的极性材料浸出方法，其特征在于，所述持续检测所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂浓度，并调整焙烧温度，直至焙烧时间达到第一指定时间后，过滤掉所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂，得到清洁极性材料，包括：设置烘焙器初始温度为500摄氏度，焙烧所述富集极性材料；记录安装在所述烘焙器内电子计重器与体积仪的数值，得到所述富集极性材料的质量与所述富集极性材料的体积；利用所述仪器探测仪，持续检测所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂浓度，并运用如下公式计算所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂含量：
其中，为所述富集极性材料中的粘结剂与导电剂含量（%），为所述富集极性材料中的粘结剂浓度，为所述富集极性材料中的导电剂浓度，为所述富集极性材料的质量，为所述富集极性材料的体积；持续提升所述烘焙器焙烧温度，直至焙烧时间达到第一指定时间后，得到所述清洁极性材料。4.如权利要求1所述的退役三元锂电池的极性材料浸出方法，其特征在于，所述调用预构建的浸出模型，判断最优浸出条件，并设置最优条件对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，利用磷酸与双氧水浸出试剂对所述清洁极性材料进行浸出，包括：配置所述磷酸与双氧水浸出试剂，并将所述浸出试剂与所述清洁极性材料进行混合，得到浸出液；调用预构建的浸出率计算模型，计算所述浸出液的浸出率；将所述浸出率代入预构建的浸出条件模型，依此判断最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，并将所述最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值设置为所述最优浸出条件。5.如权利要求4所述的退役三元锂电池的极性材料浸出方法，其特征在于，所述调用预构建的浸出率计算模型，计算所述浸出液的浸出率，包括：利用所述仪器探测仪，测量所述清洁极性材料中的Ni离子、Co离子、Mn离子、Li离子含量与所述浸出液中Ni离子、Co离子、Mn离子、Li离子浓度，并利用电子计重器与体积仪测量所述浸出液的体积与所述清洁极性材料的质量；调用如下浸出率计算模型，计算所述浸出液的浸出率：其中，为所述浸出液的浸出率，为所述浸出液中Ni离子、Co离子、Mn离子与Li离子浓度，为所述浸出液的体积，为所述清洁极性材料中的Ni离子、Co离子、Mn离子与Li离子含量，为所述清洁极性材料的质量。6.如权利要求4所述的退役三元锂电池的极性材料浸出方法，其特征在于，所述将所述浸出率代入预构建的浸出条件模型，依此判断最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值，并将所述最大浸出率对应的温度、搅拌速率、浸出时间、PH值设置为所述最优浸出条件，包括：设置实验组，获取多组温度、搅拌速率、浸出时间、PH值与浸出率的值，得到多组浸出条件值；利用所述多组浸出条件值，拟合浸出率关于浸出条件温度、搅拌速率、浸出时间、PH值的函数，得到如下所述预构建的浸出条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟鹏，丁柏栋，李艳芹，叶利强，傅婷婷，赵峰，
申请(专利权)人：深圳市杰成镍钴新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：