CN114614074B - 一种废旧锂离子电池回收方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种废旧锂离子电池回收方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质。废旧锂离子电池回收方法包括：将废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，第一电池破碎物包括废旧锂离子电池的电解质；将第一电池破碎物进行第一裂解，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，第二电池破碎物包括氟化锂，所述第一尾气包括五氟化磷；将第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐；将第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物。这样解决废旧锂离子电池电解液不能完全回收问题，提高回收效益，避免尾气处理成本过高以及污染环境。本发明还提供一种废旧锂离子电池回收装置、电子设备和计算机可读存储介质。

Description

一种废旧锂离子电池回收方法及装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种废旧锂离子电池回收方法、废旧锂离子电池回收装置、电子设备、计算机可读存储介质。
背景技术
废旧锂离子电池中主要含有外包装物、电解液、正极极片、负极极片以及塑料膜，目前在针对电池中的外包装物、正极极片、负极极片以及塑料膜的回收都有相当多的方法，一般采用破碎-分选-热解-再分选-除杂-沉淀-置换的步骤来实现回收。但是对电解液中各组份的回收往往是通过热分解或热挥发后，将其做尾气直接燃烧后进过除尘、吸附的步骤后排放处理。这些方式会导致尾气处理量加大，增加了处理难度和处理成本，且浪费了价值较高的组分，同时，如处理不当，还会造成环境污染。
发明内容
为解决废旧锂离子电池电解液不能完全回收，而导致回收效益降低，尾气处理成本过高以及造成污染环境可能性增大等问题，本发明提供了一种废旧锂离子电池回收方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质。
第一方面，本发明提供一种废旧锂离子电池回收方法，包括：
步骤S11，将废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，所述第一电池破碎物包括所述废旧锂离子电池的电解质；
步骤S12，将所述第一电池破碎物进行第一裂解，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，所述第二电池破碎物包括氟化锂，所述第一尾气包括五氟化磷；
步骤S13，将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐；
步骤S14，将所述第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物。
在一些实施例中，所述第一裂解在温度为170℃～300℃进行。
在一些实施例中，所述第一裂解进行20分钟～180分钟裂解反应。
在一些实施例中，所述第一裂解在惰性气体保护环境下进行，惰性气体为氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的一种或多种。
在一些实施例中，所述将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，包括：将所述第一尾气通入第一吸收液，得到六氟磷酸盐和第二尾气，其中，所述第一吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液。
在一些实施例中，所述第一吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液，其中，所述氟化盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种；所述氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L；所述氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％。
在一些实施例中，所述将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，还包括：将所述第二尾气通入第二吸收液，得到六氟磷酸盐和第三尾气，其中，所述第二吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液。
在一些实施例中，所述第二吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液，其中，所述氟化盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种；所述氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L；所述氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％。
在一些实施例中，所述步骤S11，将所述废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，包括：
步骤S111，将所述废旧锂离子电池进行破碎，得到第三电池破碎物，其中，所述第三电池破碎物包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解液；
步骤S112，将所述第三电池破碎物进行挥发，得到第四电池破碎物和第四尾气，其中，所述第四电池破碎物包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解质，所述第四尾气包括所述气态的电解液溶剂；
步骤S113，将所述第四尾气进行冷凝，得到液态的电解液溶剂和第五尾气；
步骤S114，将所述第四电池破碎物进行第一分选，得到所述第一电池破碎物和第二回收物，其中，所述第一电池破碎物包括正负极极片、电解质，所述第二回收物包括外壳、桩头、塑料膜。
在一些实施例中，所述步骤S14，将所述第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物，包括：
步骤S141，将所述第二电池破碎物进行第二裂解，得到第五电池破碎物和第六尾气；
步骤S142，将所述第五电池破碎物进行第二分选，得到黑粉、铜、铝，其中所述黑粉包括正负极粉、氟化锂、少量的铜和少量的铝；
步骤S143，将所述黑粉加入物料进行反应及过滤，得到磷酸铁、负极活性材料、铜、氢氧化铝、碳酸锂、滤液；
其中，所述第一回收物包括铜、铝、磷酸铁、负极活性材料、氢氧化铝、碳酸锂、滤液。
第二方面，本发明提供一种废旧锂离子电池回收装置，包括：
前处理装置21，用于将所述废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，所述第一电池破碎物包括所述废旧锂离子电池的电解质；
第一裂解装置22，用于将所述第一电池破碎物，进行裂解处理，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，所述第二电池破碎物包括氟化锂，所述第一尾气包括五氟化磷；
吸收装置23，用于将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐；
后处理装置24，用于将所述第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储指令；以及处理器，用于调用所述存储器存储的指令执行如第一方面所述的废旧锂离子电池回收方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，存储有指令，所述指令被处理器执行时，执行如第一方面所述的废旧锂离子电池回收方法。
为解决废旧锂离子电池电解液不能完全回收，而导致回收效益降低，尾气处理成本过高以及造成污染环境可能性增大的问题。本发明有以下优点：
通过裂解的方式，对废旧锂离子电池中的电解液中的电解质进行回收，电解液中的电解质六氟磷酸锂发生裂解，裂解后得到固体氟化锂和气体五氟化磷；气态的五氟化磷和吸收液反应后得到六氟磷酸盐溶液。从而更加全面的回收废旧锂离子电池中的物质成分，提高了回收效率，降低了环境污染，实现了节能减排。
附图说明
图1示出了一些实施例的废旧锂离子电池回收方法流程示意图；
图2示出了另一些实施例的废旧锂离子电池回收方法流程示意图；
图3示出了一些实施例的废旧锂离子电池回收装置图；
图4示出了另一些实施例的废旧锂离子电池回收装置图；
图5示出了一种电子设备示意图；
图6示出了一种废旧锂离子电池的结构组成示意图。
具体实施方式
现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
锂离子电池具有电压高、体积小、比能量高、自放电小、安全性高等优点，被广泛地应用于消费类电子产品、电动交通工具、工业储能等领域。随着新能源汽车行业迅猛发展，我国新能源汽车保有量的快速增长，锂离子电池的退役量不断的上升，根据中国生态环境部固体废物与化学品管理技术部门统计，2020年中国退役锂离子电池累计约为20万吨，2025年估计会超过70万吨。因此，对废旧锂离子电池进行回收变得至关重要。
本实施例公开了本发明提出一种废旧锂离子电池回收方法10，用于对废旧锂离子电池各个组成成份进行回收，如图1所示，可以包括步骤S11～步骤S14，下文分别对上述步骤进行详细的说明：
步骤S11,将废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，第一电池破碎物包括废旧锂离子电池的电解质。
在本公开实施例中，对需要进行回收的废旧锂离子电池首先进行前处理，主要对废旧锂离子电池进行破碎处理、挥发处理、分选处理，得到包括废旧锂离子电池电解质在内的第一电池破碎物。破碎可以是先对废旧锂离子电池放电后进行破碎，避免安全隐患；也可以是在惰性气体环境下直接进行破碎，无需进行放电处理，提高回收效率。挥发处理对废旧锂离子电池电解液中的溶剂进行挥发，再冷凝回收电解液溶剂。分选处理将第四电池破碎物进行分选，分离回收包括外壳、桩头、塑料膜，减少下一步骤中需要处理的物质量，提高效率。
在本公开实施例中，如图2所示，步骤S11还可以包括：步骤S111～步骤S114。具体来说，步骤S111废旧锂离子电池进行破碎，得到第三电池破碎物，其中，第三电池破碎物包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解液。首先将废旧锂离子电池投入撕裂装置内，在惰性气体保护下将废旧锂离子电池撕裂破碎，得到包含正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解液的初级破碎物，初级破碎物的尺寸为3.5cm～4.5cm。初级破碎物投入到一级破碎装置内，在惰性气体保护下破碎，得到包含正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解液的中级破碎物，中级碎物的尺寸为1.5cm～3cm。中级破碎物投入到二级破碎装置内，在惰性气体保护下破碎，得到包含正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解液的第三电池破碎物，第三电池破碎物的尺寸为0.6cm～1.2cm。通过这三步的破碎，可以将电池按不同破碎精度来破碎，这样使得第三电池破碎物的尺寸大小均匀，以便于破碎物之间的分离，以达到挥发步骤和第一分选步骤进行的更彻底。包括圆柱形钢壳电池、方形铝壳电池、方形软包电池在内的锂离子电池均可在废旧锂离子电池进行前处理过程中进行破碎处理处理。步骤S111产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
在本公开实施例中，步骤S112将第三电池破碎物进行挥发，得到第四电池破碎物和第四尾气，其中，第四电池破碎物包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解质，第四尾气包括所述气态的电解液溶剂。首先将第三电池破碎物投入挥发装置中，在温度为50℃～150℃和惰性气体的环境下，第三电池破碎物中的电解液经过40分钟～120分钟挥发出气态的电解液溶剂，得到包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解质的第四电池破碎物和包括气态电解液溶剂的第四尾气。挥发装置自身的运动让第三电池破碎物在其内部不停的翻滚，在翻滚的过程中，让电解液溶剂挥发的更彻底。在一些实施例中，挥发温度为80℃～120℃，在节省能耗的前提下，能更彻底的完成挥发。在另一些实施例中，经过80分钟～100分钟挥发，在缩短时间的前提下，挥发进行最彻底。
在本公开实施例中，步骤S113将第四尾气进行冷凝，得到液态的电解液溶剂和第五尾气。首先将包括气态的电解液溶剂的第四尾气在温度为-20℃～30℃环境下冷凝回收，得到液态的电解液溶剂。在一些实施例中，温度为1℃～6℃，这样在节省能耗的前提下，能使气态电解液溶剂大量冷凝。步骤S113产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
在本公开实施例中，步骤S114将第四电池破碎物进行第一分选，得到第一电池破碎物和第二回收物，其中，第一电池破碎物包括正负极极片、电解质，第二回收物包括外壳、桩头、塑料膜。首先将所述第四电池破碎物投入到封闭弯曲的输送管道中，输送管道入口通入氮气气流，输送管道上侧排布许多的孔，上侧孔连接负压通风管道，负压通风管道中的气流将密度较小的塑料膜、电解质和正负极极片带走。通过弯曲的输送管道加大了破碎物在管道中翻滚，使此步骤的分离更彻底。这样得到外壳和桩头。由气流带走的塑料膜、电解质和正负极极片经过较小负压的气流分选，将密度更小的塑料膜通过负压气流分离出来，剩余为包括电解质和正负极极片的第一电池破碎物。步骤S114产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
步骤S12，将第一电池破碎物进行第一裂解，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，第二电池破碎物包括氟化锂，第一尾气包括五氟化磷。
在本公开实施例中，可以首先将包括正负极极片、电解质的第一电池破碎物投入第一裂解装置中，对第一电池破碎物裂解反应，其中，电解质六氟磷酸锂分解为固态的氟化锂和气态的五氟化磷，从而得到包括正负极极片和氟化锂的第二电池破碎物，同时还会得到包括气态五氟化磷其的第一尾气。第一裂解可以是在如下条件下进行，如170℃～300℃，惰性气体保护下，时间可以在20分钟～180分钟，时间越长，裂解的越充分，时间短则能够提高效率。在本公开实施例中将电解质中的成份分成两部分来分别回收，而不是将分解的气态五氟化磷混合别的气体当做尾气高温燃烧后处理排放，这样既增加了回收的经济效益，又降低了尾气处理成本。步骤S12产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
步骤S13，将第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐。
在本公开实施例中，可以将包括五氟化磷在内的第一尾气通入吸收液中，吸收液可以包含氟化盐，五氟化磷与氟化盐反应可以得到包括六氟磷酸盐。在一些实施例中，第一尾气通入吸收液进行吸收反应，其中，吸收液可以是含有氟化钾的溶液，气态五氟化磷和氟化钾反应生成六氟磷酸钾，这样回收得到的六氟磷酸盐。因为氟化钾可快速溶于水中形成氟化钾溶液，气态五氟化磷通入溶液中，气态五氟化磷在溶液中翻滚，可以与氟化钾溶液充分的接触，可以使得反应迅速，提高回收效率。这样就可以完成对废旧锂离子电池中电解质的回收，增加了回收的经济效益。
在本公开实施例中，如图2所示，步骤S13还可以包括：步骤S131～步骤S132。具体来说，步骤S131将第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，包括：将第一尾气通入第一吸收液，得到六氟磷酸盐和第二尾气，其中，第一吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液。将第一尾气通入氟化盐溶液或氟化盐两相分散液的第一吸收液中，得到六氟磷酸盐和第二尾气。这样就可以完成电解质分解的气态五氟化磷回收。其中，液相成分为：水、甲醇、乙醇、丙醇、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二甲基亚砜、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、N,N-二甲基甲酰胺等中的一种或多种组合。在一些实施例中，第一吸收液可以是氟化盐的溶液。将第一尾气通入氟化盐溶液时，第一尾气在溶液中翻滚，使得第一尾气与氟化盐溶液充分接触，这样反应充分且迅速，提高回收效率。步骤S131产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
在本公开实施例中，步骤S132将第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，还包括：将第二尾气通入第二吸收液，得到六氟磷酸盐和第三尾气，其中，第二吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液。将第二尾气通入氟化盐溶液或氟化盐两相分散液的第二吸收液中，得到六氟磷酸盐和第三尾气。这样是将第二尾气中没有被完全吸收得气态五氟化磷再次进行吸收，这样回收的更彻底。在一些实施例中，第二吸收液选用氟化盐溶液。将第二尾气通入氟化盐溶液时，第二尾气在溶液中翻滚，使得第二尾气与氟化盐溶液充分接触，这样反应充分且迅速，提高回收效率。步骤S132产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
步骤S14，将第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物。
在本公开实施例中，可以将包括正负极极片和氟化锂的第二电池破碎物进行第二裂解、第二分选、黑粉处理，进一步得到包括铜、铝、磷酸铁、负极活性材料、氢氧化铝、碳酸锂、滤液的第一回收物。第二裂解可以对包括正负极极片和氟化锂的第二电池破碎物裂解，除去正负极极片中的粘合剂，这样便于将负极极片中的铜箔和负极黑粉(负极黑粉为负极极片中除铜箔之外的粉末料)分离，同时也将正极极片中的铝箔与正极黑粉(正极黑粉为正极极片中除铝箔之外的粉末料)分离；第二分选可以将包括氟化锂、铜箔、铝箔、负极活性材料和磷酸铁锂的第五电池破碎物分选，得到铜、铝，提高回收的经济效应；黑粉处理可以将包括氟化锂、负极活性材料、磷酸铁锂、少量铜、少量铝的黑粉分步分离，得到包括磷酸铁、负极活性材料、铜、氢氧化铝、碳酸锂、滤液在内的回收物，更进一步达到回收的经济和环保的目的。
在本公开实施例中，如图2所示，步骤S14还可以包括：步骤S141～步骤S143。具体来说，步骤S141将第二电池破碎物进行第二裂解，得到第五电池破碎物和第六尾气。首先将包括正负极极片和氟化锂的第二电池破碎物在温度为350℃～800℃惰性气体保护的环境下，经过50分钟～150分钟的第二裂解除去正负极极片中的粘合剂，将负极极片中的铜箔和负极黑粉分离，同时也将正极极片中的铝箔与正极黑粉分离，剩余为包括氟化锂、铜箔、铝箔、负极活性材料和磷酸铁锂的第五电池破碎物和第六尾气。惰性气体为氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的一种或多种。在一些实施例中，温度可以为550℃～600℃，裂解时间可以为90分钟～110分钟，惰性气体可以为氮气，这样能充分裂解粘合剂并防止其它组分发生氧化等副反应。步骤S141产生尾气，产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为850℃～1200℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
在本公开实施例中，步骤S142将第五电池破碎物进行第二分选，得到黑粉、铜、铝，其中所述黑粉包括正负极粉、氟化锂、少量的铜和少量的铝。首先将包括氟化锂、铜箔、铝箔、负极活性材料和磷酸铁锂的第五电池破碎物进行筛网分选，将其中的金属铜箔和铝箔分离出来，剩余得到包括氟化锂、负极活性材料、磷酸铁锂、少量铜、少量铝的黑粉。再将铜箔铝箔进行重力分选，进行初次分选分别得到含有少量铜箔的铝箔和含有少量铝箔的铜箔；含有少量铜箔的铝箔再次进行重力分选将少量的铜箔从铝箔中分离，分别得到高纯度的铜箔和高纯度的铝箔；含有少量铝箔的铜箔再次进行重力分选将少量的铝箔从铜箔中分离，分别得到高纯度的铜箔和高纯度的铝箔；在分离过程中铜箔和铝箔形成粒状的铜粒和铝粒。
在本公开实施例中，步骤S143将黑粉加入物料进行反应及过滤，得到磷酸铁、负极活性材料、铜、氢氧化铝、碳酸锂、滤液；其中，第一回收物包括铜、铝、磷酸铁、负极活性材料、氢氧化铝、碳酸锂、滤液。将黑粉投放至第一反应釜，加入水搅拌制成浆，再加入可溶性三价铁盐反应，然后过滤装置过滤，得到包括磷酸铁、负极活性材料的固体和包括Li+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Fe3+的第一滤液。这样回收了磷酸铁和负极活性材料。第一滤液投放至第二反应釜，加入还原剂铁粉反应，然后过滤装置过滤，得到固体为海绵状的铜和含有Li+、Al3+、Fe2+的第二滤液。这样回收了铜。第二滤液投放至第三反应釜，加入碱溶液反应，然后过滤装置过滤，得到固体为氢氧化铝和含有Li+、Fe2+的第三滤液。这样回收了氢氧化铝。第三滤液投放至第四反应釜，加入氧化剂和磷酸盐反应，然后过滤装置过滤，得到固体为磷酸铁和含有Li+的第四滤液。这样回收了磷酸铁。第四滤液投放至第五反应釜，加入可溶性碳酸盐反应，然后过滤装置过滤，固体为碳酸锂和第五滤液。这样回收了碳酸锂。第五滤液代替黑粉制浆步骤中的水循环使用。
在一些实施例中，第一裂解在温度为170℃～300℃进行。
在本实施例中，第一裂解在温度为170℃～300℃，完成电解液中六氟磷酸锂的裂解，温度在170℃～300℃这一范围，能够保证裂解的充分。在另一些实施例中，第一裂解的温度可以为200℃～280℃，这样裂解的更加彻底，综合能耗更低。
在一些实施例中，第一裂解进行20分钟～180分钟裂解反应。
在本实施例中，第一裂解进行20分钟～180分钟裂解反应，完成电解液中六氟磷酸锂的裂解，裂解的时间在20分钟～180分钟能够保证裂解的充分，避免残留。在另一些实施例中，第一裂解的时间可以为100分钟～150分钟，这样裂解的更加彻底，综合能耗更低。
在一些实施例中，第一裂解在惰性气体保护环境下进行，惰性气体为氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的一种或多种。
在本实施例中，第一裂解在惰性气体保护环境下进行是为了防止发生燃烧、爆炸情况，因此在回收废旧锂离子电池时无需进行放电处理，回收成本更低，效率更高。其中，惰性气体可以为氮气，氮气的成本低，易获得。
在一些实施例中，第一吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液和第二吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液，其中，氟化盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种；氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L；氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％。
在本实施例中，氟化盐可以为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种。气态五氟化磷通入含有氟化盐的吸收液中，气态五氟化磷和氟化盐反应生成六氟磷酸盐，这样完成回收五氟化磷。氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L或氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％，可完成气态五氟化磷的吸收。在另一些实施例中，吸收液可以为氟化钾溶液，气态五氟化磷和氟化钾反应生成六氟磷酸钾，这样回收得到六氟磷酸盐。因为氟化钾可快速溶于水中形成氟化钾溶液，气态五氟化磷通入溶液中，气态五氟化磷在溶液中翻滚，可以与氟化钾溶液充分的接触，可以使得反应迅速，提高回收效率。氟化盐溶液的浓度为1.8mol/L，这样吸收速度快，吸收更彻底。
本实施例公开了一种废旧锂离子电池回收方法实施步骤：
如图6所示，一种废旧磷酸铁锂电池由外包装1、金属外壳2、桩头3、绝缘件4、第一塑料膜5、负极极片6、第二塑料膜7、正极极片8和电解液9组成。
将1t废旧磷酸铁锂电池投放到破碎装置中，在氮气保护下破碎，获得第三电池破碎物，破碎物的直径为10mm。
第三电池破碎物在温度为140℃和氮气保护环境下的低温挥发回转窑中挥发90分钟，挥发气体在冷凝温度为5℃冷凝回收装置冷凝，得到77.9kg废旧磷酸铁锂电池电解液的溶剂，剩余为第四电池破碎物。
第四电池破碎物输送到封闭弯曲的输送管道中，输送管道入口通入氮气气流，输送管道上侧设置多个吸气孔，上侧吸气孔连接负压通风管道，负压通风管道中的气流将含有密度较小的塑料膜、电解质和正负极极片分离带走。通过弯曲的输送管道加大了破碎物在管道中翻滚，使此步骤的分离更彻底。这样得到125.5kg外壳和桩头的混合物。由气流带走的塑料膜、电解质和正负极极片进入较小负压的分选装置中，将密度更小的塑料膜通过负压气流分离出来，得到56.3kg的塑料膜，剩余为含有电解质和正负极极片的第一电池破碎物。
第一电池破碎物在温度为250℃和氮气保护的环境下，在第一裂解装置中经过90分钟的裂解，使得电解质六氟磷酸锂裂解得到固体氟化锂和气体五氟化磷。气体五氟化磷经过氮气气流带到含有氟化钾溶液的吸收装置内，其氟化钾溶液浓度为1.8mol/L，与氟化钾反应得到六氟磷酸钾，这样回收得到六氟磷酸盐，剩余的为第二尾气。第二尾气再次通入含有氟化钾溶液的吸收装置内，其氟化钾溶液浓度为1.8mol/L，与氟化钾反应得到六氟磷酸钾，这样回收得到六氟磷酸盐，剩余的为第三尾气。两次吸收液吸收回收得到4.2kg六氟磷酸钾。第一裂解完成后，剩余为含有氟化锂和正负极极片的第二电池破碎物。
第二电池破碎物在温度为560℃和氮气保护的环境下，在第二裂解装置中，经过90分钟裂解除去正负极极片中的粘合剂，将负极极片中的铜箔和负极黑粉分离，同时也将正极极片中的铝箔与磷酸铁锂黑粉分离，剩余为含有氟化锂、铜箔、铝箔、石墨和磷酸铁锂的第五电池破碎物。
第五电池破碎物经过筛网筛选，将含有氟化锂、石墨、磷酸铁锂、少量铜、少量铝杂质的黑粉分离出来，得到540.5kg的黑粉。剩余的铜箔铝箔进入重力分选装置中，进行初次分选分别得到含有少量铜箔的铝箔和含有少量铝箔的铜箔；含有少量铜箔的铝箔进入重力分选装置中再次分选将少量的铜箔从铝箔中分离，分别得到铜箔和铝箔；含有少量铝箔的铜箔进入重力分选装置中再次分选将少量的铝箔从铜箔中分离；两次重力分选分别得到96.3kg铜箔和36.8kg铝箔；在分离过程中铜箔和铝箔形成粒状的铜粒和铝粒。
将540.5kg黑粉投入第一反应釜，加入3t的水搅拌制成浆，再加入582.1kg六水合硫酸铁和25.5kg浓盐酸，在55℃搅拌反应180分钟，然后过滤装置过滤，得到484.8kg磷酸铁和石墨的混合物和含有Li+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Fe3+的第一滤液。在此步骤中还加入少量硫酸调节pH值为1.2～2，这样可以使黑粉中残留的铜和铝变为Cu2+和Al3+溶于水中，防止其混在过滤后的固体物中并有利于下一步方法中单独分离。
第一滤液投入第二反应釜，加入35.0kg还原剂铁粉在55℃搅拌反应2小时，然后过滤装置过滤，得到10.8kg海绵状的铜和含有Li+、Al3+、Fe2+的第二滤液。
第二滤液投入第三反应釜，加入5％的氢氧化钠溶液30℃下搅拌反应0.5小时，控制反应终点pH在5.0，然后过滤装置过滤，得到18.7kg氢氧化铝和含有Li+、Fe2+的第三滤液。
第三滤液投入第四反应釜，加入120.5kg硫酸和131.5kg双氧水55℃搅拌反应2小时，再加入270.1kg磷酸锂55℃搅拌反应2小时，然后过滤装置过滤，得到351.6kg磷酸铁和含有Li+的第四滤液。
第四滤液投入第五反应釜，先加入5％的氢氧化钠溶液30℃搅拌反应0.5小时，控制反应终点pH在10.6，再加入58.7kg碳酸钠在55℃搅拌反应2小时，然后过滤装置过滤，得到319.7kg碳酸锂和第五滤液；第五滤液可以代替黑粉制浆步骤中的水循环使用。
以上步骤中最后产生的尾气均需要经过收集装置收集后在温度为1100℃的燃烧装置内燃烧，燃烧后的气体进入除尘装置除尘，最后经过含有活性碳吸附装置吸收完成无害化处理后排放至大气中。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体案例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
基于同一发明构思，本公开还提供一种废旧锂离子电池回收装置20，用于对废旧锂离子电池各个组成成份进行回收，如图3所示：
前处理装置21，用于将废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，第一电池破碎物包括废旧锂离子电池的电解质。
在本公开实施例中，如图4所示，前处理装置21还可以包括：破碎装置211将废旧锂离子电池破碎得到第三电池破碎物；挥发装置212将第三电池破碎物挥发得到第四电池破碎物和第四尾气；冷凝装置213将通入的第四尾气冷凝得到液态的电解液溶剂；第一分选装置214将第四电池破碎物分离，回收了塑料膜、外壳、桩头，剩余为包括电解质和正负极极片的第一电池破碎物。
第一裂解装置22，用于将第一电池破碎物，进行裂解处理，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，第二电池破碎物包括氟化锂，第一尾气包括五氟化磷。
在本公开实施例中，第一裂解装置22将包括电解质和正负极极片的第一电池破碎物，进行裂解处理，将电解质裂解为固态氟化锂和气态五氟化磷，得到包括氟化锂和正负极极片的第二电池破碎物和包括五氟化磷的第一尾气。
吸收装置23，用于将第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐。
在本公开实施例中，如图4所示，吸收装置23还可以包括：第一吸收装置231内装有的第一吸收液将通入其中的第一尾气吸收，反应得到六氟磷酸盐和第二尾气；还可有，第二吸收装置232内装有的第二吸收液将通入其中的第二尾气吸收，反应得到六氟磷酸盐和第三尾气。
后处理装置24，用于将第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物。
在本公开实施例中，如图4所示，后处理装置24还可以包括：第二裂解装置241将第二电池破碎物裂解，除去正负极极片中的粘合剂，得到包括氟化锂、铜、铝、负极活性材料、磷酸铁锂的第五电池破碎物和第六尾气；第二分选装置242将第五电池破碎物分选，回收铜、铝，剩余为包括氟化锂、负极活性材料、磷酸铁锂、少量铜、少量铝的黑粉；黑粉处理装置243，将黑粉投放至第一反应釜，加入水搅拌制成浆，再加入可溶性三价铁盐反应，经过过滤装置过滤，得到包括磷酸铁、负极活性材料，剩余为包括Li+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Fe3+的第一滤液。这样回收了磷酸铁和负极活性材料。第一滤液投放至第二反应釜，加入还原剂铁粉反应，经过过滤装置过滤，得到固体为海绵状的铜，剩余为包括Li+、Al3+、Fe2+的第二滤液。这样回收了铜。第二滤液投放至第三反应釜，加入碱溶液反应，经过过滤装置过滤，得到固体为氢氧化铝，剩余为包括Li+、Fe2+的第三滤液。这样回收了氢氧化铝。第三滤液投放至第四反应釜，加入氧化剂和磷酸盐反应，经过过滤装置过滤，得到固体为磷酸铁，剩余为包括Li+的第四滤液。这样回收了磷酸铁。第四滤液投放至第五反应釜，加入可溶性碳酸盐反应，经过过滤装置过滤，固体为碳酸锂，剩余为第五滤液。这样回收了碳酸锂。第五滤液代替黑粉制浆步骤中的水循环使用。
如图5所示，本公开的一个实施方式提供了一种电子设备400。其中，该电子设备400包括存储器401、处理器402、输入/输出(Input/Output，I/O)接口403。其中，存储器401，用于存储指令。处理器402，用于调用存储器401存储的指令执行本公开实施例的废旧锂离子电池回收方法。其中，处理器402分别与存储器401、I/O接口403连接，例如可通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)进行连接。存储器401可用于存储程序和数据，包括本公开实施例中涉及的废旧锂离子电池回收方法的程序，处理器402通过运行存储在存储器401的程序从而执行电子设备400的各种功能应用以及数据处理。
本公开实施例中处理器402可以采用数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现，所述处理器402可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元中的一种或几种的组合。
本公开实施例中的存储器401可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等。
本公开实施例中，I/O接口403可用于接收输入的指令(例如数字或字符信息，以及产生与电子设备400的用户设置以及功能控制有关的键信号输入等)，也可向外部输出各种信息(例如，图像或声音等)。本公开实施例中I/O接口403可包括物理键盘、功能按键(比如音量控制按键、开关按键等)、鼠标、操作杆、轨迹球、麦克风、扬声器、和触控面板等中的一个或多个。
可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
本公开实施例涉及的方法和装置能够利用标准编程技术来完成，利用基于规则的逻辑或者其他逻辑来实现各种方法步骤。还应当注意的是，此处以及权利要求书中使用的词语“装置”和“模块”意在包括使用一行或者多行软件代码的实现和/或硬件实现和/或用于接收输入的设备。
此处描述的任何步骤、操作或程序可以使用单独的或与其他设备组合的一个或多个硬件或软件模块来执行或实现。在一个实施方式中，软件模块使用包括包含计算机程序代码的计算机可读介质的计算机程序产品实现，其能够由计算机处理器执行用于执行任何或全部的所描述的步骤、操作或程序。
出于示例和描述的目的，已经给出了本公开实施的前述说明。前述说明并非是穷举性的也并非要将本公开限制到所公开的确切形式，根据上述教导还可能存在各种变形和修改，或者是可能从本公开的实践中得到各种变形和修改。选择和描述这些实施例是为了说明本公开的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于构思的特定用途来以各种实施方式和各种修改而利用本公开。

Claims (8)

1.一种废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池回收方法包括：
步骤S11，将所述废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，所述第一电池破碎物包括所述废旧锂离子电池的电解质；
步骤S12，将所述第一电池破碎物进行第一裂解，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，所述第二电池破碎物包括氟化锂，所述第一尾气包括五氟化磷；
步骤S13，将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐；
步骤S14，将所述第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物；
所述第一裂解在温度为170℃-280℃进行；
所述将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，包括：将所述第一尾气通入第一吸收液，得到六氟磷酸盐和第二尾气，其中，所述第一吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液；
所述氟化盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种；所述氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L；所述氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％。
2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述第一裂解进行20分钟～180分钟裂解反应。
3.根据权利要求2所述的废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述第一裂解在惰性气体保护环境下进行，惰性气体为氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，还包括：将所述第二尾气通入第二吸收液，得到六氟磷酸盐和第三尾气，其中，所述第二吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液。
5.根据权利要求4所述的废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述第二吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液，其中，所述氟化盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种；所述氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L；所述氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％。
6.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述步骤S11，将所述废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，包括：
步骤S111，将所述废旧锂离子电池进行破碎，得到第三电池破碎物，其中，所述第三电池破碎物包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解液；
步骤S112，将所述第三电池破碎物进行挥发，得到第四电池破碎物和第四尾气，其中，所述第四电池破碎物包括正负极极片、塑料膜、外壳、桩头、电解质，所述第四尾气包括气态的电解液溶剂；
步骤S113，将所述第四尾气进行冷凝，得到液态的电解液溶剂和第五尾气；
步骤S114，将所述第四电池破碎物进行第一分选，得到所述第一电池破碎物和第二回收物，其中，所述第一电池破碎物包括正负极极片、电解质，所述第二回收物包括外壳、桩头、塑料膜。
7.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，所述步骤S14，将所述第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物，包括：
步骤S141，将所述第二电池破碎物进行第二裂解，得到第五电池破碎物和第六尾气；
步骤S142，将所述第五电池破碎物进行第二分选，得到黑粉、铜、铝，其中所述黑粉包括正负极粉、氟化锂、少量的铜和少量的铝；
步骤S143，将所述黑粉加入物料进行反应及过滤，得到磷酸铁、负极活性材料、铜、氢氧化铝、碳酸锂、滤液；
其中，所述第一回收物包括铜、铝、磷酸铁、负极活性材料、氢氧化铝、碳酸锂、滤液。
8.一种废旧锂离子电池回收装置，其特征在于，所述废旧锂离子电池回收装置包括：
前处理装置，用于将所述废旧锂离子电池进行前处理，得到第一电池破碎物，其中，所述第一电池破碎物包括所述废旧锂离子电池的电解质；
第一裂解装置，用于将所述第一电池破碎物，进行裂解处理，得到第二电池破碎物和第一尾气，其中，所述第二电池破碎物包括氟化锂，所述第一尾气包括五氟化磷；
吸收装置，用于将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，吸收装置还包括：第一吸收装置内装有的第一吸收液将通入其中的第一尾气吸收；
后处理装置，用于将所述第二电池破碎物进行后处理，得到第一回收物；
所述裂解处理在温度为170℃-280℃进行；
所述将所述第一尾气通入吸收液，得到六氟磷酸盐，包括：将所述第一尾气通入第一吸收液，得到六氟磷酸盐和第二尾气，其中，所述第一吸收液为氟化盐溶液或氟化盐两相分散液；
所述氟化盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁中的一种；所述氟化盐溶液的浓度为0.1mol/L～10mol/L；所述氟化盐两相分散液中固含量为0.1％～40％。
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