一种报废锂离子电池的资源化回收方法技术

本发明专利技术公开一种报废锂离子电池的资源化回收方法，包括步骤一、将报废单体锂离子电池投入冷盐水撕碎机中，得到混合物料A，进行超声处理；步骤二、多级过滤混合物料A，得到石墨和混合物料B；步骤三、将混合物料B烘干后磁选，分离得到钢壳和混合物料C；步骤四、风选混合物料C，分离得到隔膜材料和混合物料D；步骤五、热解混合物料D，得到混合物料E；步骤六、研磨破碎混合物料E，得到混合物料F；步骤七、将混合物料F进行两级分选。本发明专利技术将报废单体锂离子电池的放电和撕碎过程合二为一，可实现废弃锂离子电池成分的回收，分离富集过程无污染、工艺流程简单、分离和富集效果好、能耗低，节约了处理时间，回收效率高。回收效率高。回收效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种报废锂离子电池的资源化回收方法


[0001]本专利技术涉及锂电池资源化回收
，特别是涉及一种报废锂离子电池的资源化回收方法。

技术介绍

[0002]伴随着新能源汽车行业的快速发展，我国的锂离子电池生产规模急剧扩大。新能源汽车中的动力型锂离子电池使用寿命在6
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8年。在未来数年内，锂离子电池的报废量将会猛增。新能源汽车的动力锂离子电池中含有大量稀贵金属。锂电池电解液中含有六氟磷酸锂和多种有机溶剂，如果处理不当，可能会造成环境污染并威胁人类的身体健康。目前对于锂电池的资源化回收方法较多，有代表性的方法如下：
[0003](1)机械物理方法：公开号为CN105826629A的中国专利公开了一种废旧锂电池全组分物料分离收集方法和装置。采用三级破碎工艺，将废旧电池破碎为小颗粒混合物料，再通过一次粒径筛选分离正极材料石墨混合物与集流体混合物。之后进一步通过粒径筛分集流体混合物来分离铜和铝，通过气流分选分离石墨和正极材料。该方法在实际操作中，由于正极材料和石墨均通过粘结剂与集流体粘合在一起，通过此专利所述三级破碎，破碎的集流体上仍粘结大量正极材料或石墨，无法实现正极材料、石墨、集流体的有效解离，也就无法通过筛分有效分离几种组分。
[0004](2)热处理加机械物理方法：公开号为CN101692510A的中国专利公开了一种正极材料与集流体在热处理后分离的工艺。该方法将正极材料加集流体剪成片状，放入滚筒设备加热，再通过筛分实现正极材料与集流体到分离。现有技术中还公开了一种热处理加破碎工艺分离正极材料和集流体的方法，将手工拆解得到的正极材料加集流体加热，再通过破碎方法分离正极材料和集流体。热处理加机械物理方法可以实现正极材料和集流体的高解离率。但是，粘结剂在热处理过程中会释放大量有毒的有机污染物，增加后续的环保处理成本。
[0005](3)化学方法：公开号为CN111326817A的中国专利公开了一种电池正极材料与集流体分离的方法。该方法将手工拆解得到的正极材料加集流体浸泡于高浓度强碱溶液中，将集流体溶解，从而实现集流体与正极材料的分离。此方法采用大量强碱溶液，带来操作风险的同时，会产生大量废液，不利于环保。现有技术中还公开了一种用化学试剂分离正极材料的方法，将正极材料加集流体浸泡于二甲基甲酰胺溶液中溶解粘结剂，实现集流体与正极材料的分离。此方法也可以实现二者的分离，但是使用大量DMF试剂，具有一定的毒性，此外产生的大量有机废水也会增加后续环保处理的成本。
[0006]以上方法，有些难以真正实现锂离子电池多种组分的有效分离，有些仅实现正极材料和集流体的分离，且带来很多环保问题。目前锂电池放电多用盐水浸泡数日，虽然可以将电量耗尽却必然造成电池外壳的腐蚀和内容物泄露，放电效率较低。
[0007]因此，在实验研究的基础上，我们提出了一种全新的报废锂离子电池资源化回收的方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种报废锂离子电池的资源化回收方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种报废锂离子电池的资源化回收方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一、将带电的报废单体锂离子电池投入冷盐水撕碎机中，得到混合物料A，之后将混合物料A进行超声处理；
[0011]步骤二、多级过滤混合物料A，得到石墨和混合物料B；
[0012]步骤三、将混合物料B烘干后磁选，分离得到钢壳和混合物料C；
[0013]步骤四、风选混合物料C，分离得到隔膜材料和混合物料D；
[0014]步骤五、热解混合物料D，通过加热将正极集流体脆化并将正极粘结剂碳化，得到混合物料E；
[0015]步骤六、研磨破碎混合物料E，将正极集流体和正极材料研磨破碎，得到混合物料F；
[0016]步骤七、将混合物料F进行两级分选，分离得到铜箔和正极黑粉。
[0017]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤一中，冷盐水撕碎机中NaCl溶液的浓度为14％～23％，NaCl溶液的温度不高于
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10℃；将带电的报废单体锂离子电池浸没在NaCl溶液中；冷盐水撕碎机的齿距为1mm～2mm；冷盐水撕碎机的顶部留有出气口，用于撕碎过程中的废气排出，将废气通入活性炭吸附尾气处理装置净化后排出。
[0018]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤一中，带电的报废单体锂离子电池经冷盐水撕碎机撕碎，得到混合物料A，混合物料A的粒径2mm～5mm。
[0019]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤二中，在多级过滤混合物料A之前，将混合物料A随着冷盐水导流至超声波容器中，进行超声波处理，超声波处理时间不小于1分钟。
[0020]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤二中，混合物料A通过多级过滤设备进行多级过滤，多级过滤设备的滤网设有至少两种，两种所述滤网的滤径分别为0.5mm和0.1mm。
[0021]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤三中，将混合物料B给料到烘干机中进行烘干，烘干温度控制在100℃～120℃，烘干时间不少于30分钟，将混合物料B中的水分烘干。
[0022]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤四中，将混合物料C给料到风选机中进行风选，分离得到隔膜材料和混合物料D。
[0023]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤五中，混合物料D给料到氮气热解设备中，控制氮气热解设备的温度在400℃～800℃，热解时间不少于30分钟，通过加热将正极粘结剂碳化，同时将正极集流体铝箔脆化，得到混合物料E。
[0024]根据本专利技术提供的一种报废锂离子电池的资源化回收方法，所述步骤七中，将混合物料F给料到两级分选设备进行两级分选，两级分选设备的滤网孔径为1mm。
[0025]本专利技术公开了以下技术效果：
[0026]本专利技术将带电的报废单体锂离子电池投入冷盐水撕碎机中，利用冷盐水撕碎机中的冷盐水将报废单体锂离子电池的放电和撕碎过程合二为一，实现高效破碎的同时避免电池热量剧烈释放导致的高温燃烧甚至爆炸，可以免去效率低下的放电环节，低能耗的快速分离富集报废锂离子电池中的资源性组分，得到高纯度产物；还可以吸收电池释放出来的热量，大大节约处理时间，提高效率；
[0027]本专利技术中带电的报废单体锂离子电池经过冷盐水浸泡后，负极的水性粘结剂会部分分解，提高后续分离富集的效率；电池中的有害溶剂可以被冷盐水吸收，防止有害物质释放到空气中；
[0028]本专利技术通过冷盐水撕碎、超声、多级过滤、烘干、磁选、风选、热解、研磨破碎、两级分选的组合工艺，实现锂离子电池的放电、破碎和石墨、钢壳、隔膜、铜箔和正极黑粉的分离与富集，实现锂离子电池成分的回收，分离富集过程无污染，工艺流程简单，分离和富集效果好，适合废弃锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种报废锂离子电池的资源化回收方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将带电的报废单体锂离子电池投入冷盐水撕碎机中，得到混合物料A，之后将混合物料A进行超声处理；步骤二、多级过滤混合物料A，得到石墨和混合物料B；步骤三、将混合物料B烘干后磁选，分离得到钢壳和混合物料C；步骤四、风选混合物料C，分离得到隔膜材料和混合物料D；步骤五、热解混合物料D，通过加热将正极集流体脆化并将正极粘结剂碳化，得到混合物料E；步骤六、研磨破碎混合物料E，将正极集流体和正极材料研磨破碎，得到混合物料F；步骤七、将混合物料F进行两级分选，分离得到铜箔和正极黑粉。2.根据权利要求1所述的报废锂离子电池的资源化回收方法，其特征在于：所述步骤一中，冷盐水撕碎机中NaCl溶液的浓度为14％～23％，NaCl溶液的温度不高于
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10℃；将带电的报废单体锂离子电池浸没在NaCl溶液中；冷盐水撕碎机的齿距为1mm～2mm；冷盐水撕碎机的顶部留有出气口，用于撕碎过程中的废气排出，将废气通入活性炭吸附尾气处理装置净化后排出。3.根据权利要求1所述的报废锂离子电池的资源化回收方法，其特征在于：所述步骤一中，带电的报废单体锂离子电池经冷盐水撕碎机撕碎，得到混合物料A，混合物料A的粒径2mm～5mm。4.根据权利要求1所述的报废锂离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓毅，韦洪莲，侯贵光，
申请(专利权)人：生态环境部固体废物与化学品管理技术中心，
类型：发明
国别省市：