CN105244560B - 一种锂离子电池的资源化回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池的资源化回收方法，所述方法包括如下步骤：将经分离得到的隔膜放入到高温液体A中，通过高温液体A的加热作用使隔膜分解为气和/或油排出，得到含有正极材料和负极材料的高温液体A，过滤得到被分离的正极材料和负极材料；将经分离得到的正极和负极的混合物放入到高温液体B中，通过高温液体B的加热作用使正极材料和负极材料从正极集流体和负极集流体上脱离下来，然后将高温液体B溶于水中，过滤得到正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物，进一步分离可分别得到正极材料、正极集流体和负极集流体。本发明方法具有分离效率高、工艺简单、无污染、成本低等优点，可解决废弃锂离子电池的污染和资源化问题。

Description

一种锂离子电池的资源化回收方法

技术领域

本发明涉及一种电池的回收方法，具体说，是涉及一种锂离子电池的资源化回收方法。

背景技术

现在由于电子产品的报废越来越多，用于电子产品的锂离子电池的报废量也越来越大，如何环保回收锂离子电池也越来越重要。现有技术中已有关于锂离子电池的相关回收技术，如：中国专利申请CN01130735.8、发明名称为《从废锂离子电池中回收金属的方法》的发明中公开了一种回收方法，该发明虽然也能达到回收其中金属的目的，但在回收过程中采用了高温炉焙烧，并且还采用了加入酸溶蚀的手段，回收过程中不仅产生了新的环境污染，而且成本高、工艺复杂，不适合规模化回收要求！因此，研发一种效率高、无污染、成本低的关于锂离子电池的资源化回收方法，将对解决废弃锂离子电池的污染和资源化问题具有重要价值和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种分离效率高、工艺简单、无污染、成本低的锂离子电池的资源化回收方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池的资源化回收方法，所述锂离子电池包括正极、负极和隔膜，所述的正极包括正极材料和正极集流体，所述的负极包括负极材料和负极集流体；所述的资源化回收方法包括如下步骤：

a)将经分离得到的含有正极材料和负极材料的隔膜放入到高温液体A中，通过高温液体A的加热作用使其中的隔膜分解为气和/或油排出，得到含有正极材料和负极材料的高温液体A，然后进行水溶过滤，得到被分离的正极材料和负极材料的混合物滤饼；所述高温液体A的温度不低于隔膜的分解温度；

b)将经分离得到的含有正极材料和正极集流体、负极材料和负极集流体的正极与负极的混合物放入到高温液体B中，通过高温液体B的加热作用使正极材料和负极材料分别从正极集流体和负极集流体上脱离下来，然后将含有正极材料、正极集流体、负极材料、负极集流体的高温液体B溶于水中，过滤得到正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物滤饼，或过滤得到正极集流体和负极集流体的混合物滤饼及正极材料和负极材料与高温液体B的混合滤液；所述高温液体B的温度不低于用于粘接正极材料和负极材料的粘结剂的分解或分离温度。

本发明所述的锂离子电池的资源化回收方法还具有如下改进：

1、在盛放高温液体A的容器上方设置有气和/或油的回收装置。

2、所述高温液体A的温度介于隔膜分解温度至450度之间。

3、当正极集流体为铝箔、负极集流体为铜箔时，所述高温液体B的温度介于铝的熔点与铜的熔点之间。

4、在盛放高温液体B的容器中设置有隔离网。

5、所述高温液体A或高温液体B为熔融盐。

6、所述高温液体A或B与正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体之间均不发生化学反应。

7、对过滤得到的正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物滤饼进行水溶过滤和烘干后筛分处理，使正极材料和负极材料从混合物中分离出。

8、当得到的正极集流体和负极集流体的混合物为铜和铝的混合物时，利用两者间的熔点差异或比重差异进行分离处理。

9、当分离出的正极材料与负极材料的混合物为锂盐与石墨粉的混合物时，通过加热使石墨粉发生氧化挥发以分离得到锂盐。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、环保：在回收过程中，没有废水、废气及废渣产生。

2、资源化：对其中的正极集流体、负极集流体、正极材料、隔膜都进行了回收利用。

附图说明

图1是实施例1提供的一种对锂离子电池的正、负极混合物进行资源化回收的工艺流程图。

图2是实施例2提供的一种对锂离子电池的隔膜进行资源化回收的工艺流程图。

图3是实施例3提供的另一种对锂离子电池的正、负极混合物进行资源化回收的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细阐述：

本发明提供的一种锂离子电池的资源化回收方法，包括如下步骤：

a)将经分离得到的含有正极材料和负极材料的隔膜放入到高温液体A中，通过高温液体A的加热作用使其中的隔膜分解为气和/或油排出，得到含有正极材料和负极材料的高温液体A，然后进行水溶过滤，得到被分离的正极材料和负极材料的混合物滤饼；所述高温液体A的温度不低于隔膜的分解温度；

b)将经分离得到的含有正极材料和正极集流体、负极材料和负极集流体的正极与负极的混合物放入到高温液体B中，通过高温液体B的加热作用使正极材料和负极材料分别从正极集流体和负极集流体上脱离下来，然后将含有正极材料、正极集流体、负极材料、负极集流体的高温液体B溶于水中，过滤得到正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物滤饼，或过滤得到正极集流体和负极集流体的混合物滤饼及正极材料和负极材料与高温液体B的混合滤液；所述高温液体B的温度不低于用于粘接正极材料和负极材料的粘结剂的分解或分离温度。

当过滤得到正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物滤饼时，可对混合物滤饼进行清洗烘干处理，由于正极材料和负极材料呈粉状而正极集流体和负极集流体呈颗粒或块状，因而可以通过调整筛网的网孔大小，采用筛分方法将正极材料和负极材料与正极集流体和负极集流体分离，得到含正极材料和负极材料的混合物与正极集流体和负极集流体的混合物。当然也可以通过其它方式，如：利用比重差异采用风选等方法进行分离。

当过滤得到正极集流体和负极集流体的混合物滤饼及正极材料和负极材料与高温液体B的混合滤液时，可对混合滤液进行再次过滤，得到正极材料和负极材料的混合物滤饼和含高温液体B的滤液；对得到的正极材料和负极材料的混合物滤饼再进行清洗烘干处理，即得到正极材料和负极材料的混合物；对含高温液体B的滤液进行蒸发可回收高温液体B。将正极集流体和负极集流体的混合物滤饼进行清洗烘干处理，如当正极集流体是铝、负极集流体为铜时，即铝和铜的混合物时，可利用两者间的熔点差异或比重差异进行分离处理，分别得到金属铝和铜。

本发明所述的锂离子电池的资源化回收方法还具有如下改进：

1、在盛放高温液体A的容器上方设置有气和/或油的回收装置，通过回收装置可以防止分解产生的气和/或油排入到空气中造成空气污染，同时还可以回收利用，形成资源化回收。

2、所述高温液体A的温度介于隔膜分解温度至450度之间。在这种温度范围内，分解成油的比例更高，经济效益更好。

3、当正极集流体为铝箔、负极集流体为铜箔时，所述高温液体B的温度介于铝的熔点与铜的熔点之间。当所述高温液体B的温度高于铝的熔点时，铝箔就会熔化成颗粒状铝，容易与铜箔进行分离。

4、在盛放高温液体B的容器中设置有隔离网，隔离网可以让钴酸锂粉和颗粒状铝从中漏下，而将铜箔拦住，当将隔离网从高温液体B中拿出时，就可以实现铜的分离。

5、所述高温液体A或高温液体B为熔融盐。因为熔融盐可以耐高温，成本低。如当高温液体B是氯化盐，如：氯化钠和/或氯化钾的混合物时，具有成本低、容易回收优点。

6、所述高温液体A或B与正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体之间均不发生化学反应。现在的正极集流体通常采用铝箔、负极集流体采用铜箔，如果发生化学反应铜箔就会生成铜盐，而将铜盐转化成金属铜又会增加回收成本。而铝箔如果发生化学反应将变成没有经济价值的铝盐，排放还会污染环境。正极材料如钴酸锂如果与高温液体A或B发生化学反应就不能直接得到钴酸锂，从而会降低其经济价值。

7、对过滤得到的正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物进行水溶过滤和烘干后筛分处理，可使正极材料和负极材料从混合物中分离出。当得到的正极集流体和负极集流体的混合物为铜和铝的混合物时，可利用两者间的熔点差异或比重差异进行分离处理。如：利用两者的比重差异通过选矿技术进行分离；利用两者的熔点差异将铝熔化而铜仍然保持固体状态进行分离。

9、当分离出的正极材料和负极材料为锂盐和石墨粉的混合物时，可通过加热使石墨粉发生氧化挥发以分离得到锂盐。因为钴酸锂在900℃时仍然保持稳定，而在同样温度下石墨粉已经碳化，变成二氧化碳气体挥发。当然，如果加入氧气效果会更好。

实施例1

参照图1，本实施例提供的一种对锂离子电池的正、负极混合物进行资源化回收的工艺流程如下：将废旧锂离子电池通过分离后所得到的正、负极混合物放入到高温液体中，所述高温液体的温度大于铝的熔点低于铜的熔点。通过高温液体的加热作用，其中的正极集流体铝箔熔化，粘附在正极集流体上面的正极材料锂盐如钴酸锂就会脱离正极集流体铝箔进入到高温液体里。负极集流体铜箔上的石墨粉在高温的作用下会脱离进入高温液体里。向高温液体里加入水，通过水的溶解形成水溶液，过滤，得到滤饼和滤液。对滤液进行蒸发处理可回收得到高温液体，以循环使用。将滤饼进行清洗烘干，然后进行筛分，由于正、负极材料是细粉状，而正、负极集流体是颗粒状和片状，因而可以通过筛分的方式将两者进行分离，筛分后分别得到细粉状的正、负极材料的混合物和颗粒状及片状的正、负极集流体的混合物。将正、负极材料的混合物进行加热氧化处理，使其中的石墨粉氧化成二氧化碳挥发，即可分离得到钴酸锂粉。将正、负极集流体的混合物进行物理分离，如利用两者之间的比重差异或两者的熔点差异，即可分离得到金属铝块和金属铜箔。

实施例2

参照图2，本实施例提供的一种对锂离子电池的隔膜进行资源化回收的工艺流程如下：将废旧锂离子电池拆分得到隔膜，隔膜的两面分别粘附有正、负极材料，将此隔膜加入到高温液体里，高温液体的温度一般控制在400℃～450℃之间，在这种温度下隔膜分解后所得到的油的回收率最高，通过高温液体的加热作用，可使隔膜分解成气体和/或油得到回收。向高温液体里加入水，通过水的溶解作用，形成水溶液，过滤得到滤液和滤饼。将滤液进行蒸发处理可回收得到高温液体，以循环使用。将滤饼进行清洗烘干后，对得到的正、负极材料的混合物进行加热氧化处理，使其中的石墨粉氧化成二氧化碳挥发，即可分离得到钴酸锂粉。

实施例3

参照图3，本实施例提供的另一种对锂离子电池的正、负极混合物进行资源化回收的工艺流程如下：将拆解废旧锂离子电池所得到的正、负极混合物投入到高温液体里，高温液体的温度高于铝的熔点低于铜的熔点。通过高温液体的加热作用，其中的正极集流体铝箔熔化，粘附在正极集流体上面的正极材料锂盐如钴酸锂就会脱离正极集流体铝箔进入到高温液体里。负极集流体铜箔上的石墨粉在高温的作用下就会脱离进入高温液体里。向高温液体里加入水，通过水的溶解形成水溶液，一次过滤得到滤饼和滤液。所得到的滤饼是颗粒状和片状的正、负极集流体的混合物。由于正、负极材料是细粉状而正、负极集流体是颗粒状和片状，因而可通过调整过滤网的滤孔大小，让细粉状的正、负极材料通过滤网而正、负极集流体无法通过。对滤液进行二次过滤，将滤液中的正、负极材料过滤出来，分别得到含正、负极材料的混合物滤饼和含高温液体的滤液，对滤液进行蒸发处理可回收得到高温液体，以循环使用；对含正、负极材料的混合物滤饼进行清洗烘干，可得到正、负极材料的混合物，对正、负极材料的混合物进行加热氧化处理，使其中的石墨粉氧化成二氧化碳挥发，即可分离得到钴酸锂粉。将含正、负极集流体的混合物滤饼进行清洗烘干，即可得到正、负极集流体的混合物，对正、负极集流体的混合物进行物理分离，如利用两者之间的比重差异或两者的熔点差异，即可分离得到金属铝块和金属铜箔。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种锂离子电池的资源化回收方法，所述锂离子电池包括正极、负极和隔膜，所述的正极包括正极材料和正极集流体，所述的负极包括负极材料和负极集流体，其特征是，所述的资源化回收方法包括如下步骤：

a)将经分离得到的含有正极材料和负极材料的隔膜放入到高温液体A中，通过高温液体A的加热作用使其中的隔膜分解为气和/或油排出，得到含有正极材料和负极材料的高温液体A，然后进行水溶过滤，得到被分离的正极材料和负极材料的混合物滤饼；所述高温液体A是温度介于隔膜分解温度至450度之间的熔融盐；

b)将经分离得到的含有正极材料和正极集流体、负极材料和负极集流体的正极与负极的混合物放入到高温液体B中，通过高温液体B的加热作用使正极材料和负极材料分别从正极集流体和负极集流体上脱离下来，然后将含有正极材料、正极集流体、负极材料、负极集流体的高温液体B溶于水中，过滤得到正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物滤饼，或过滤得到正极集流体和负极集流体的混合物滤饼及正极材料和负极材料与高温液体B的混合滤液；当正极集流体为铝箔、负极集流体为铜箔时，所述高温液体B是温度介于铝的熔点与铜的熔点之间的熔融盐；

并且，所述高温液体A或B与正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体之间均不发生化学反应；在盛放高温液体A的容器上方设置有气和/或油的回收装置，在盛放高温液体B的容器中设置有隔离网。

2.根据权利要求1所述的资源化回收方法，其特征是：对过滤得到的正极材料、正极集流体、负极材料和负极集流体的混合物滤饼进行水溶过滤和烘干后筛分处理，使正极材料和负极材料从混合物中分离出。

3.根据权利要求1或2所述的资源化回收方法，其特征是：当得到的正极集流体和负极集流体的混合物为铜和铝的混合物时，利用两者间的熔点差异或比重差异进行分离处理。

4.根据权利要求1或2所述的资源化回收方法，其特征是：当分离出的正极材料与负极材料的混合物为锂盐与石墨粉的混合物时，通过加热使石墨粉发生氧化挥发以分离得到锂盐。