循环利用具有碱性电解质的电池制造技术

本发明专利技术公开了关于循环利用碱性电池的实施例。在一个公开的实施例中，一种循环利用具有碱性电解质的电池的方法包括在无氧条件下断裂该电池并且在无氧腔室内使用二氧化碳充满该电池的内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及存储-电池循环利用和金属回收的领域。
技术介绍
每个电池都具有有限的寿命周期，超过这一周期它存储和输送电荷的能力会显著降低。现代可充电电池(例如，镍金属氢化物(NiMH)电池)的寿命周期可包括上百次充电 /放电过程，而一般的碱性电池仅具有一次放电过程。在寿命周期的末期，尽管化学变化和结构变化已经降低了它们存储和输送电荷的能力，但电池的材料成分依然存在。在此阶段循环利用电池可提供经济的、安全性相关的和环境的效益。这种效益可能来源于如下事实，即循环利用至少一些电池材料成分(特别是金属)比从原料那里获得会更便宜并且具有更少的环境干扰。此外，一些电池成分可能是有毒的和/或不适合丢弃于清洁的垃圾填埋场或者下水道系统。此外，一些电池(例如NiMH 电池)的内部成分可能是空气敏感的(air sensitive)并且如果被包括在一般废物组中可能产生火灾危险。在消费类电子装置和便携装置的驱动下，电池量在世界范围内快速增长，并且电池驱动的车辆进入了运输行业，所以电池循环利用的各种益处被进一步放大。
技术实现思路
因此，在此，公开了循环利用具有碱性电解质的电池的一系列方法。一种此方法包括在无氧/缺氧条件下断裂电池并且在无氧腔室内使用二氧化碳充满电池的内部。应该理解，提供上述概要以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的选择性概念。它不是意味着指出要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护的主题的范围仅由权利要求限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上提到的或者在本公开的任何部分中指出的任何缺点。附图说明图1图示说明根据本公开的实施例的电池循环利用方法。图2显示根据本公开的实施例的电池循环利用的预处理方法。图3图示说明根据本公开的实施例的使用二氧化碳(CO2)处理废旧电池的方法。图4显示根据本公开的实施例的电池循环利用的后处理方法。具体实施例方式术语“电池/电池组(battery)”在本文中被应用为指代电化学原电池，其包括阳极、阴极和中间的电解质。其同样被应用为被配置成并联和/或串联并且共享同一封闭体的多个此种电池单元(cell)。图1显示了针对具有碱性(pH > 7)电解质的电池的循环利用的示例方法100。 此类示例电池可包括普通的碱性电池(例如，AA，AAA，C和D电池)、镍氢(NiMH)电池和各类型的多单元电池组。这种电池组可包含水、基于氢氧化物的电解质例如包括IA族氢氧化物(例如，LiOH)或者季铵氢氧化物(例如，四正丁基氢氧化铵)。这种电池组可以被用于对消费类电子装置(相机、手机、电脑等)、便携式电子器械(工具、牙刷、真 空吸尘器等)以及车辆(电动自行车、混合动力和纯电动机动车辆等)提供能量。方法100从预处理方法200开始，方法200在图2中被进一步说明。其继续进行到 CO2处理方法300，方法300在图3中被进一步说明，并且然后继续进行到后处理方法400， 方法400在图4中被进一步说明。图2显示了一个示例实施例中的预处理方法200。该方法在202处开始，在此，具有碱性电解质的电池被接收。电池可在从完全放电至完全带电的任何电荷状态下被接收。 在一个实施例中，可通过在电池的端电极之间连接电阻性负载并测量流过电阻性负载的电流来测试电池的电荷状态。如果该测试显示出电池没有被完全放电，则在204处，可在电池的端电极之间连接电阻性负载(与在测试中使用的电阻性负载相同或不同)一段时间，以确保完全放电。一些多单元电池组(例如那些在混合动力和纯电动机动车辆中使用的电池组)可被配置为易于分离成独立的电池单元。对于如此配置的电池组，电池单元可在206处彼此分离。预处理方法中的电池单元分离可以通过允许CO2更迅速地到达电池单元的内部部件而增加随后处理方法300的效率。此外，多单元电池组分离成独立电池单元可使得能够更有效地在处理方法300中使用的压力容器中封装电池单元，如以下说明的。在图2中继续，方法200进行至208，在此，电池或从电池组中分离的电池单元基于它们被认为包含和/或不包含的金属而被分类成组(bins)。因此，在一个实施例中，包含镍的电池被分成一组。在另一实施例中，同时包含镍和锰的电池被分成一组并且与包含镍但不包含锰的电池分离。本领域的技术人员将理解几乎无限数目的分类策略是可能的，并且被选择的策略可依赖于所接收的不同类型电池的分布、回收金属的价值以及当金属被交叉污染时那些价值的降低程度。然后，方法200进行至210，在此，电池组和/或来自相同组或等同组的分离电池单元的样本被组装用于随后的处理。可以基于在处理方法300中使用的压力容器的容量来选择样本的尺寸。然后，方法200进行至212，在此，确定任何形式的渗透协助对于样本中的任何电池组和/或电池单元是否合适。术语“渗透协助”在本文中被应用为指代使流体加速渗透进入电池组或电池单元中所采取的任何动作，例如在处理方法300期间的CO2渗透。渗透协助可包括在无氧条件下机械地或者化学地(例如，借助于溶剂)断裂电池。在一个实施例中， 渗透协助可包括钻入或者刺穿穿过电池组或电池单元的侧壁的一个或多于一个小孔，以便增加CO2渗透到电池单元中的速率。在另一实施例中，渗透协助可包含移除密封螺钉或者螺纹帽，或者打开阀门以暴露电池单元的内含物。在这些或者其他实施例中，渗透协助可以在无氧条件下实施。如在本文中使用的，“无氧条件”表示相对普通空气具有明显降低的氧气部分压力的环境。更具体地，无氧条件是氧气含量太低而不能支持一般存在于电池中的各种可自燃材料(例如包含锂的阳极材料)的燃烧的条件。不管怎样，一些较小但可测量的氧气量可在这种无氧条件下存在，这包括但不限于所有氧气被严格排出的环境。在本公开的背景下， 无氧条件包括容器中的空气已经被例如氮气或CO2等另一气体或者具有适当低浓度的溶解氧的液体替代的环境。这种容器在本文中被称为“无氧腔室”。 继续参考图2，在212处考虑的渗透协助在一些示例中是合适的，因为其将提高处理方法的整体效率，因为其可被简单、安全、不昂贵等地完成。在其他示例中，渗透协助可能是不合适的，因为其对于完成来说是不必要的、有有限益处的、困难的或者昂贵的。如果确定渗透协助是合适的，则在214处，渗透协助被实施。然后，在实施渗透协助之后或者当确定渗透协助不合适时，方法200返回。图3图示说明了在一个示例实施例中用CO2处理废旧电池的方法300。该方法在 302处开始，在此包括废旧电池的样本被装载到压力容器中。该样本可以被支撑在调色板上，以易于装载到压力容器中和/或从压力容器中卸载。在一些实施例中，该调色板可包括滤网、筛子、网孔或者过滤器，从而被处理样本的固体成分可在处理方法完成之后简单地与液体成分分离。然后，方法300进行至304，在此来自任何适当的静止或者移动的CO2源的CO2被输入压力容器中。在一些实施例中，该源可包括加压箱和/或冷冻箱，从这里CO2作为液体或者气体被供给。相应地，CO2的输入可充满样本中的电池组和电池单元的内部。在一些实施例中，在214处实施的渗透协助可实现或者加速充满过程(flooding)。在其他实施例中， 将电池暴露于CO2本身就可导致电池断裂并且充满CO2。CO2可通过阀门、调整器或一系列的阀门和/或调整器被输入压力容器中。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种循环利用具有碱性电解质的电池的方法，所述方法包括：在无氧条件下断裂所述电池；以及在无氧腔室内使用二氧化碳充满所述电池的内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·斯鲁普，
申请(专利权)人：S·E·斯鲁普，
类型：发明
国别省市：US