CN103146922A

CN103146922A - 一种废锂负极片的回收系统及方法

Info

Publication number: CN103146922A
Application number: CN2012105541442A
Authority: CN
Inventors: 张艳华; 谢亨华; 刘士励; 薛璐; 戴宁; 李莹港
Original assignee: DONGJIANG ENVIRONMENTAL Co Ltd
Current assignee: Qingyuan Dongjiang Environmental Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: CN103146922B

Abstract

本发明涉及一种废锂负极片回收系统及方法，其系统包括洗锂槽（1）、洗锂罐（9）、循环泵（4）和加热器（5）；循环泵（4）与加热器（5）连通，加热器（5）与洗锂槽（1）和洗锂罐（9）连通，洗锂槽（1）循环泵（4）连通；先将废锂负极片放入洗锂罐（9）内，再将洗锂罐（9）悬空置于洗锂槽（1）中，开始对洗锂槽（1）中的导热液体（100）循环冲动搅拌加热；当导热液体（100）温度接近金属锂的熔点时，导热液体（100）经加热后进入洗锂罐（9），继续加热升温，使洗锂罐（9）中的废锂负极片上的金属锂片全部熔化，熔化的金属锂进入洗锂槽（1）并集成液滴团往上浮升，经溢流口（7）采出回收。本系统和方法回收废锂安全可靠、资源回收价值高。

Description

一种废锂负极片的回收系统及方法

技术领域本发明涉及废物再生综合回收利用，特别是涉及废锂负极片的回收系统及方法。

背景技术随着锂电池技术的快速发展，其广泛应用于各行各业，随之而来的是废弃锂电池的数量增长惊人。采取适当的技术对废弃锂电池进行资源化回收利用，不仅能减少其对环境的潜在污染，而且具有很好的经济效益。

锂负极片典型的构造见图1和图2所示，其主体部分为锂片11，另外还包括压合在锂片上的集流网12和铆接在锂片上的极耳13；集流网12是由金属镍或不锈钢加工而成的金属网，极耳13是一带状金属片，其材质也是金属镍或不锈钢。

锂属于碱金属，其性质活泼，能与空气中的氮气、氧气、水、二氧化碳等发生反应，将其暴露于空气中有燃烧的危险。目前，锂负极片的回收工艺一般采用与水反应的工艺，即用水将金属锂反应转化为氢氧化锂溶液进行回收再利用。从资源价值最大化的角度观察，目前金属锂的价格大概是氢氧化锂价格的10～11倍，虽然理论上1吨的金属锂与水反应能转化为3.45吨的氢氧化锂，但总体价值上，显然1吨的金属锂比3.45吨的氢氧化锂要高得多。可见，将金属锂转化为氢氧化锂进行回收，损失了相当大一部分的资源价值。此外，金属锂与水反应释放出大量氢气以及产生大量热量，处理过程具有一定的危险性，且加入的水量要适量，水量不足，则体系温度飙升，增加处理过程的危险性，水量过多，则处理后得到的氢氧化锂溶液浓度太稀，储运成本进一步增加。

发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种废锂负极片的回收系统及方法，采用该系统和方法，在回收废锂过程中，安全可靠、绿色环保，无废气废水废渣产生，且金属锂以单质的形式回收，资源回收价值高。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

设计、使用一种废锂负极片回收系统，包括洗锂槽、洗锂罐、循环泵和加热器；所述洗锂槽上配有槽盖，所述洗锂罐为闭合式多孔金属容器；所述洗锂槽内盛装有导热液体，洗锂槽的竖壁上方开有溢流口；所述循环泵借助管道与加热器连通，所述加热器经第一路进液管道与洗锂槽连通，加热器经第二路进液管道连通至洗锂罐，所述洗锂槽借助出液管道与循环泵连通；所述出液管道上设有第一阀门，所述第一路进液管道上设有第二阀门，所述第二路进液管道设有第三阀门；回收废锂负极片时，先将废锂负极片放入洗锂罐内，再将整个洗锂罐悬空置于洗锂槽中，使洗锂罐的上表面低于导热液体面，启动循环泵和加热器，在开始加热阶段，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门，此时导热液体为直接循环，对整个洗锂槽中的导热液体循环冲动搅拌加热；当导热液体温度接近金属锂的熔点时，关闭第二阀门，打开阀门第三阀门，导热液体经加热器加热后进入洗锂罐，在泵压下对废锂负极片进行冲刷搅拌熔化，继续加热，维持导热介质温度在230℃～260℃，使洗锂罐中的废锂负极片上的金属锂片全部熔化，熔化的金属锂在液压下从小孔进入洗锂槽，熔化后的金属锂汇集成液滴团往上浮升，经洗锂槽上部的溢流口采出回收。

所述洗锂槽竖壁外侧设有保温夹套层，该保温夹套层内填充有保温介质。

所述保温夹套层上设有保温介质入口和保温介质出口，所述保温介质可以是矿物型或合成型导热油。所述导热液体是矿物型或合成型导热油、或离子液体。

还包括储存罐，用于储装导热液体，该储存罐借助管道与循环泵连通，储存罐与循环泵之间的管道上设有第四阀门。

所述洗锂罐上的孔径为1mm-5mm。

本发明的另一目的是：

提出一种废锂负极片回收方法，包括如下步骤：

A.设置竖壁上方开有溢流口的洗锂槽,并配有槽盖；

B.设置循环泵和加热器，两者借助管道连通；将所述加热器经第一路进液管道与洗锂槽连通；设置洗锂罐，为闭合式多孔金属容器；将加热器经第二路进液管道连通至洗锂罐，将所述洗锂槽借助出液管道与循环泵连通；在所述出液管道上设置第一阀门，在所述第一路进液管道上设置第二阀门，在所述第二路进液管道设置第三阀门；在洗锂槽内盛装导热液体；

C. 回收废锂负极片时，先将废锂负极片放入洗锂罐内，再将整个洗锂罐悬空置于洗锂槽中，使洗锂罐的上表面低于导热液体面，启动循环泵和加热器，在开始加热阶段，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门，此时导热液体为直接循环，对整个洗锂槽中的导热液体循环冲动搅拌加热；当导热液体温度接近金属锂的熔点时，关闭第二阀门，打开阀门第三阀门，导热液体经加热器加热后进入洗锂罐，在泵压下对废锂负极片进行冲刷搅拌熔化，继续加热，维持导热介质温度在230℃～260℃，使洗锂罐中的废锂负极片上的金属锂片全部熔化，熔化的金属锂在液压下从小孔进入洗锂槽，熔化后的金属锂汇集成液滴团往上浮升，经洗锂槽上部的溢流口采出回收。

本发明废锂负极片回收方法还包括步骤D，经溢流口采出回收的液态金属锂冷却后用液体石蜡保存。

同现有技术相比较，本发明废锂负极片回收系统及方法的有益效果在于：1.金属锂以单质的形式回收，资源回收价值高；2.整个回收过程中在封闭的环境下进行，且不产生化学反应，不发生剧烈放热反应，不排放废气废液废渣，绿色环保且安全可靠；3. 巧妙利用液力搅拌，无需设置机械搅拌装置，系统设备成本低；4.设置保温夹套层，保证了洗锂槽内温度的均匀和稳定性。

附图说明

图1是一种类型锂负极片的结构示意图；

图2是另一种类型锂负极片的结构示意图；

图3是本发明废锂负极片回收系统的原理结构示意图。

具体实施方式以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。

一种废锂负极片回收系统，如图3所示，包括洗锂槽1、洗锂罐9、循环泵4和加热器5；所述洗锂槽1上配有槽盖3，所述洗锂罐9为闭合式多孔金属容器，孔径一般设置为1mm-5mm；所述洗锂槽1内盛装有导热液体100，洗锂槽1的竖壁上方开有溢流口7；所述循环泵4借助管道与加热器5连通，所述加热器5经第一路进液管道30与洗锂槽1连通，加热器5经第二路进液管道31连通至洗锂罐9，所述洗锂槽1借助出液管道32与循环泵4连通；所述出液管道32上设有第一阀门61，所述第一路进液管道30上设有第二阀门62，所述第二路进液管道31设有第三阀门63；还包括储存罐8，用于储装导热液体100，该储存罐8借助管道与循环泵4连通，储存罐8与循环泵4之间的管道上设有第四阀门64。

如图3所示，所述洗锂槽1竖壁外侧设有保温夹套层2，该保温夹套层2内填充有保温介质；所述保温夹套层2上设有保温介质入口21和保温介质出口22，所述保温介质可以是矿物型或合成型导热油。这样可以有效保证洗锂槽1内的导热液体温度的均匀和稳定性。

下面结合图3说明下采用本发明废锂负极片回收系统回收废锂负极片的过程，也即对本发明废锂负极片回收方法的说明。回收步骤如下：

A. 设置竖壁上方开有溢流口7的洗锂槽1,并配有槽盖3；

B. 设置循环泵4和加热器5，两者借助管道连通；将所述加热器5经第一路进液管道30与洗锂槽1连通；设置洗锂罐9，为闭合式多孔金属容器，孔径一般设置为1mm-5mm；将加热器5经第二路进液管道31连通至洗锂罐9；将所述洗锂槽1借助出液管道32与循环泵4连通；在所述出液管道32上设置第一阀门61，在所述第一路进液管道30上设置第二阀门62，在所述第二路进液管道31设置第三阀门63；在洗锂槽1内盛装导热液体100；设置储存罐8，用于储装导热液体100，该储存罐8借助管道与循环泵4连通，储存罐8与循环泵4之间的管道上设有第四阀门64；还包括设置储存罐8的步骤，用于储装导热液体100，该储存罐8借助管道与循环泵4连通，储存罐8与循环泵4之间的管道上设有第四阀门64；

C. 回收废锂负极片时，先将废锂负极片放入洗锂罐9内，再将整个洗锂罐9悬空置于洗锂槽1中，使洗锂罐9的上表面低于导热液体面，启动循环泵4和加热器5，在开始加热阶段，打开第一阀门61和第二阀门62，关闭第三阀门63，此时导热液体100为直接循环，对整个洗锂槽1中的导热液体100循环冲动搅拌加热；当导热液体100温度接近金属锂的熔点时，关闭第二阀门62，打开阀门第三阀门63，导热液体100经加热器加热后进入洗锂罐9，在泵压下对废锂负极片进行冲刷搅拌熔化，继续加热，维持导热介质温度在230℃～260℃，使洗锂罐9中的废锂负极片上的金属锂片全部熔化，熔化的金属锂在液压下从小孔进入洗锂槽1，熔化后的金属锂汇集成液滴团往上浮升，经洗锂槽1上部的溢流口7采出回收；

D. 经溢流口7采出回收的液态金属锂冷却后用液体石蜡保存。

所述第四阀门64一般都是出于关闭状态，只有在洗锂槽1内的导热液体100损耗后须补充时，才打开第四阀门64，由储存罐8给洗锂槽1内补充导热液体。

本发明中，所述导热液体100是矿物型或合成型导热油，例如甲基硅油，也可以是其他类型的导热载体，例如:离子液体。

所述导热液体必须经过严格的脱水预处理，可以先进行分阶段加热脱水，再使用分子筛等干燥剂脱水，将导热液体含水率降低到1ppm以下，以避免金属锂与导热液体所含水分发生反应。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种废锂负极片回收系统，其特征在于：包括洗锂槽（1）、洗锂罐（9）、循环泵（4）和加热器（5）；所述洗锂槽（1）上配有槽盖（3），所述洗锂罐（9）为闭合式多孔金属容器；所述洗锂槽（1）内盛装有导热液体（100），洗锂槽（1）的竖壁上方开有溢流口（7）；所述循环泵（4）借助管道与加热器（5）连通，所述加热器（5）经第一路进液管道（30）与洗锂槽（1）连通，加热器（5）经第二路进液管道（31）连通至洗锂罐（9），所述洗锂槽（1）借助出液管道（32）与循环泵（4）连通；所述出液管道（32）上设有第一阀门（61），所述第一路进液管道（30）上设有第二阀门（62），所述第二路进液管道（31）设有第三阀门（63）；回收废锂负极片时，先将废锂负极片放入洗锂罐（9）内，再将整个洗锂罐（9）悬空置于洗锂槽（1）中，使洗锂罐（9）的上表面低于导热液体面，启动循环泵（4）和加热器（5），在开始加热阶段，打开第一阀门（61）和第二阀门（62），关闭第三阀门（63），此时导热液体（100）为直接循环，对整个洗锂槽（1）中的导热液体（100）循环冲动搅拌加热；当导热液体（100）温度接近金属锂的熔点时，关闭第二阀门（62），打开阀门第三阀门（63），导热液体（100）经加热器加热后进入洗锂罐（9），在泵压下对废锂负极片进行冲刷搅拌熔化，继续加热，维持导热介质温度在230℃～260℃，使洗锂罐（9）中的废锂负极片上的金属锂片全部熔化，熔化的金属锂在液压下从小孔进入洗锂槽（1），熔化后的金属锂汇集成液滴团往上浮升，经洗锂槽（1）上部的溢流口（7）采出回收。

2.如权利要求1所述的废锂负极片回收系统，其特征在于：所述洗锂槽（1）竖壁外侧设有保温夹套层（2），该保温夹套层（2）内填充有保温介质。

3.如权利要求2所述的废锂负极片回收系统，其特征在于：所述保温夹套层（2）上设有保温介质入口（21）和保温介质出口（22），所述保温介质是矿物型或合成型导热油；所述导热液体是矿物型或合成型导热油、或离子液体。

4.如权利要求1所述的废锂负极片回收系统，其特征在于：还包括储存罐（8），用于储装导热液体（100），该储存罐（8）借助管道与循环泵（4）连通，储存罐（8）与循环泵（4）之间的管道上设有第四阀门（64）。

5.如权利要求1所述的废锂负极片回收系统，其特征在于：所述洗锂罐（9）上的孔径为1mm-5mm。

6.一种废锂负极片回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.设置竖壁上方开有溢流口（7）的洗锂槽（1）,并配有槽盖（3）；

B.设置循环泵（4）和加热器（5），两者借助管道连通；将所述加热器（5）经第一路进液管道（30）与洗锂槽（1）连通；设置洗锂罐（9），为闭合式多孔金属容器，将加热器（5）经第二路进液管道（31）连通至洗锂罐（9）；将所述洗锂槽（1）借助出液管道（32）与循环泵（4）连通；在所述出液管道（32）上设置第一阀门（61），在所述第一路进液管道（30）上设置第二阀门（62），在所述第二路进液管道（31）设置第三阀门（63）；在洗锂槽（1）内盛装导热液体（100）；

C. 回收废锂负极片时，先将废锂负极片放入洗锂罐（9）内，再将整个洗锂罐（9）悬空置于洗锂槽（1）中，使洗锂罐（9）的上表面低于导热液体面，启动循环泵（4）和加热器（5），在开始加热阶段，打开第一阀门（61）和第二阀门（62），关闭第三阀门（63），此时导热液体（100）为直接循环，对整个洗锂槽（1）中的导热液体（100）循环冲动搅拌加热；当导热液体（100）温度接近金属锂的熔点时，关闭第二阀门（62），打开阀门第三阀门（63），导热液体（100）经加热器加热后进入洗锂罐（9），在泵压下对废锂负极片进行冲刷搅拌熔化，继续加热，维持导热介质温度在230℃～260℃，使洗锂罐（9）中的废锂负极片上的金属锂片全部熔化，熔化的金属锂在液压下从小孔进入洗锂槽（1），熔化后的金属锂汇集成液滴团往上浮升，经洗锂槽（1）上部的溢流口（7）采出回收。

7.如权利要求6所述的废锂负极片回收方法,其特征在于: 所述洗锂槽（1）竖壁外侧设有保温夹套层（2），该保温夹套层（2）内填充有保温介质。

8.如权利要求7所述的废锂负极片回收方法,其特征在于: 所述保温夹套层（2）上设有保温介质入口（21）和保温介质出口（22），所述保温介质是矿物型或合成型导热油；所述导热液体是矿物型或合成型导热油、或离子液体。

9.如权利要求6所述的废锂负极片回收方法,其特征在于: 所述步骤B中，还包括设置储存罐（8）的步骤，用于储装导热液体（100），该储存罐（8）借助管道与循环泵（4）连通，储存罐（8）与循环泵（4）之间的管道上设有第四阀门（64）。

10.如权利要求6所述的废锂负极片回收方法,其特征在于: 还包括步骤D，经溢流口（7）采出回收的液态金属锂冷却后用液体石蜡保存。