一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法技术

本发明专利技术公开一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，包括以下步骤：包括以下步骤：S1.将废旧的锂电池放电后，拆解外壳，分离得到废旧正极片、废旧负极片、塑料隔膜；S2.在空气气氛下，将废旧正极片与无水氯化钙颗粒混匀后，微波烧结，冷却后，分离氯化钙，得到片状混合物；S3.将片状混合物进行筛分，筛上物即为铝箔，筛下物即为正极材料。通过将废旧的锂电池进行放电分离得到废旧正极片，利用无水氯化钙与废旧正极片混合，在一定湿度的空气条件下进行微波烧结，实现正极材料粉末与铝箔片的分离，以及有价元素的选择性Li的回收；本发明专利技术提供的方法操作简单、适用性广、剥离效率高。剥离效率高。剥离效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法


[0001]本专利技术涉及电池回收
，尤其涉及一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)以其优异的性能受到广泛青睐。大量锂离子电池进入市场后，废旧锂离子电池回收和再利用问题必将成为重大挑战。LIBs正极回收一般采用物理法、化学法和生物处理等方法，其中化学法通过无机酸浸、有机酸浸、碱浸或氨浸等方法，分离回收有价成分，是最为常用的方法，但所使用的酸碱等化学物质对环境具有危害。因此，开发适应严格环境保护要求，并具有实用性的废旧LIBs正极材料绿色回收与再利用技术的研究，显得格外迫切。电极的极片(包括正极片和负极片)是由电极材料(正极材料或负极材料)、有机粘结剂和集流体(金属箔片)组成，其中粉状的电极材料通过有机粘接剂(PVDF)粘结在金属箔片上，要实现各有价金属回收就必须将电极材料与金属箔片剥离。
[0003]相关技术中，公开号为CN 107240732A的中国专利，公开了一种通过将电池正极用不同温度的水反复加热和冷激的方法，实现正极材料与集流体之间的高效清洁分离。该方法虽然能得到有效促使磷酸铁锂正极材料与铝箔分离但效率仍有待提升，且无法将三元正极材料中正极材料与铝箔高效分离，有价金属(锂、铝)回收效果差，其原因在于三元正极材料铝箔更薄及加热后铝箔更易变脆，导致三元正极活性材料与铝箔分离相对磷酸铁锂往往要更困难。
[0004]因此，需提供一种方法拓宽锂电池正极材料与铝箔分离的适用范围，且提高剥离效果。

技术实现思路
r/>[0005]有鉴于此，本申请提供一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，用于解决正极材料与铝箔剥离的方法适用范围窄，有价金属回收效果不佳的问题。
[0006]为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]本申请提供一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将废旧的锂电池放电后，拆解外壳，分离得到废旧正极片、废旧负极片、塑料隔膜；
[0009]S2.在空气气氛下，将废旧正极片与无水氯化钙颗粒混匀后，微波烧结，冷却后，得到片状混合物；
[0010]S3.将片状混合物进行筛分，筛上物即为铝箔片，筛下物即为正极材料粉末。
[0011]优选的，微波烧结的微波功率为500
‑
800W。
[0012]优选的，微波烧结的烧结温度为300
‑
500℃。
[0013]优选的，无水氯化钙颗粒与废旧正极片的质量比为2
‑
8:1。
[0014]优选的，无水氯化钙颗粒的粒径为1.5
‑
2.5mm。
[0015]优选的，废旧的锂电池包括废旧的三元锂电池、废旧的磷酸铁锂电池、废旧的钴酸锂电池中的一种或几种。
[0016]更为优选的，废旧的锂电池为废旧的三元锂电池，包括但不限于Li(Ni
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
)O2、Li(Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
)O2、Li(Ni
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
)O2锂电池。
[0017]优选的，筛分的筛网孔径为2
‑
4mm。
[0018]优选的，微波烧结的时间为10
‑
40min。
[0019]优选的，空气气氛的湿度为30
‑
50％。
[0020]第二方面，本申请提供一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法在金属回收中的应用。
[0021]本申请的有益效果如下：本方案通过将废旧的锂电池进行放电分离得到废旧正极片，利用无水氯化钙与废旧正极片混合，在一定湿度和氧气条件下进行微波烧结，粘结剂PVDF(聚偏氟乙烯)被分解，并在分离得到的正极材料粉末表面生成氯化锂，实现正极材料粉末与铝箔片的分离，以及有价元素锂和铝的选择性回收；本专利技术提供的方法操作简单、剥离速度快、效率高，能得到完整的金属箔片和干净的电极材料，不但适用于磷酸铁锂电池及钴酸锂电池，还适用于三元锂电池，三元材料NCM正极片剥离率可达93.41％，剥离方法适用性广、剥离效率高，可实现有价金属的回收。
附图说明
[0022]图1为不同温度下获得的正极材料(CMs)粉末的TG曲线；
[0023]图2为不同温度下正极材料粉末和铝箔的分离实物效果图；
[0024]图3为不同条件下得到的正极材料粉末XRD测试结果；
[0025]图4为不同条件下得到的正极材料粉末电镜扫描图；
[0026]图5为实施例1得到的正极材料粉末的FT
‑
IR光谱图。
具体实施方式
[0027]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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，包括以下步骤：
[0029]S1.将废旧的锂电池放电后，拆解外壳，分离得到废旧正极片、废旧负极片、塑料隔膜；废旧正极片包含结合紧密的正极材料粉末、粘结剂、铝箔片；
[0030]S2.在空气气氛下，将废旧正极片与无水氯化钙颗粒混匀后，微波烧结，冷却后，分离氯化钙，得到片状混合物；在该步骤中，片状混合物中包括铝箔片及附着于铝箔表面焙烧后的正极材料粉末，此时正极材料粉末与铝箔无粘接性；分离氯化钙的方式为，微波烧结后，将片状物从氯化钙颗粒中取出；
[0031]S3.将片状混合物进行筛分，筛上物即为铝箔片，筛下物即为正极材料粉末。
[0032]本方案通过将废旧的锂电池进行放电分离，得到废旧正极片，废旧正极片(包含粘接紧密的正极材料粉末、铝箔、PVDF)与无水氯化钙得到的混合物在一定湿度和氧气条件下(空气气氛)进行微波烧结，PVDF被分解，并在正极材料表面生成氯化锂，实现正极材料粉末
与铝箔片进行分离，以及有价元素Li的选择性回收。
[0033]以锂电池为三元锂电池为例，上述步骤的反应历程如下：无水氯化钙吸收空气中的水分形成水合氯化钙，而具有良好吸波特性的三元正极材料及水合氯化钙因吸收微波导致其表面的温度升高而使自由水分蒸发，形成水蒸气；随着温度的升高，氯化钙与水蒸气在氧气的作用下反应生成钙氧化物(氧化钙或氢氧化物)以及氯化剂(氯气或氯化氢)，这些钙氧化物进一步催化废旧正极片中的PVDF分解，同时也能够原位吸附PVDF分解产生的氟化物(氢氟酸)，当PVDF被分解后，三元正极材料粉末与铝箔即实现脱粘，可利用筛分实现分离。同时，三元正极材料因受热应力作用及晶格氧析出的共同影响下，促进了其颗粒表面裂纹的生成与生长和晶格Li的析出，进而增加了氯化剂与Li的氯化反应几率。最终，焙烧完成后三元正极材料与铝箔实现有效分离，同时三元正极材料表面生成了水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将废旧的锂电池放电后，拆解外壳，分离得到废旧正极片、废旧负极片、塑料隔膜；S2.在空气气氛下，将所述废旧正极片与无水氯化钙颗粒混匀后，微波烧结，冷却后，得到片状混合物；S3.将所述片状混合物进行筛分，筛上物即为铝箔片，筛下物即为正极材料粉末。2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，其特征在于，所述微波烧结的微波功率为500
‑
800W。3.根据权利要求1所述的锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，其特征在于，所述微波烧结的烧结温度为300
‑
500℃。4.根据权利要求1所述的锂电池正极材料与铝箔剥离的方法，其特征在于，所述无水氯化钙颗粒与所述废旧正极片的质量比为2
‑
8:1。5.根据权利要求1所述的锂电池正极材料与铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇平，陈川，朱向阳，郭庆，宋华伟，黄强兵，
申请(专利权)人：荆门动力电池再生技术有限公司，
类型：发明
国别省市：