CN101916890B - 废旧锂离子电池回收集流体的方法 - Google Patents
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Abstract
一种废旧锂离子电池回收集流体的方法，主要步骤为：1)将废旧锂离子电池机械粉碎成电芯碎片，加入到配制好的KOH乙醇溶液中搅拌，过滤得到滤渣；2)向滤渣中加入NaHSO3水溶液进行搅拌；3)加入蒸馏水加热搅拌后过滤，得到Al和Cu的混合物。本发明通过简单的化学处理使不溶于水的粘合剂PVDF转变成易溶于水的物质。这样就减少了为了剥离集流体而使用大量的NMP等有机溶剂。从而降低了回收成本，减小了由于NMP引入造成的对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及废旧锂离子电池回收和利用，特别涉及废旧锂离子电池集流体与电极活性物质的分离。
背景技术
锂离子电池具有比能量大、自放电小、对环境污染小等优点，对它的使用也应用越来越广泛。随着锂离子电池的产量和消费量的逐年攀升，报废量也不断的增加。这些报废的锂离子电池多数被当做垃圾来处理，这不仅是对资源的浪费而且，这些报废的锂离子电池对环境也会产生污染。因此，废旧锂离子电池的回收就显得至关重要。
锂离子电池的外层为塑料、铝、铁质的外壳包裹，内层分别为正极活性物质、负极活性物质、铝箔和铜箔集流体、粘合剂和隔膜、电解液及其电解质盐。废旧锂离子电池分离回收工艺要经历三个步骤：
(1)将废旧锂离子电池放电、剥离外壳、简单破碎、筛选后得到电极材料；
(2)将第一步获得的材料进行溶解浸出使电极活性材料中的各种金属进入溶液中；
(3)对溶解后溶液中的金属元素进行分离回收或者将该溶液直接合成正极材料。
不论采用哪种方法回收锂离子电池，都必须将正、负极集流体进行剥离。目前剥离正、负极集流体主要有两种方法一种是高温煅烧，高温处理电极会使粘合剂PVDF分解，从而使集流体剥离。但是，粘合剂PVDF分解会产生大量的污染性气体，这会对环境造成污染。一种是用有机溶剂溶解粘合剂。Contestabile等在2001年的Journal of Power Sources92(2001)65-69报道了用NMP溶解粘合剂剥离集流体，这种方法虽然能很好的剥离集流体，但是NMP具有毒性，对环境污染很大，而且大量使用 NMP会致使回收成本很高。如何采用低成本、环保的方法剥离集流体，对废旧锂离子电池的回收十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池回收中集流体的方法，以解决目前锂离子电池回收集流体剥离对环境污染大、成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供的废旧锂离子电池回收集流体的方法，主要步骤为：
1)将废旧锂离子电池机械粉碎成电芯碎片，加入到配制好的质量比浓度为2％-10％的KOH乙醇溶液中，在20-80℃下搅拌1-8小时后过滤得到滤渣，其中电芯碎片和KOH乙醇溶液的固液比为10-50g/ml；
2)向滤渣中加入质量比浓度为2％-50％的NaHSO3水溶液，在20-80℃下搅拌1-8小时，其中滤渣和NaHSO3水溶液的固液比为15-45g/ml；
3)加入蒸馏水后加热，在50-100℃下搅拌2-6小时后过滤，得到Al和Cu的混合物。
所述的方法，其中将步骤3)所得的Al和Cu的混合物溶解在1％-10％的HCl溶液中，过滤，从溶液中以氯化铝的形式回收铝，从滤渣中回收铜。
本发明通过简单的化学处理使不溶于水的粘合剂PVDF转变成易溶于水的物质。这样就减少了为了剥离集流体而使用大量的NMP等有机溶剂。从而降低了回收成本，减小了由于NMP引入造成的对环境的污染。
本发明提出的低成本、绿色环保、高效的剥离废旧锂离子电池集流体的方法，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池经过放电、剥壳，取出电芯机械粉碎。
(2)将粉碎好的电芯碎片加入到质量比浓度为2％-10％的KOH乙醇溶液中，电芯与溶液的固液比为10-50g/ml，混合物在20-80℃进行搅拌，搅拌1h-8h之后，过滤的搭配滤渣，将质量比浓度为2％-50％NaHSO3水溶液加入到集流体碎片中，滤渣和NaHSO3水溶液固液比为15-45g/ml，悬浊 液在20-80℃进行搅拌1h-8h；最后加入蒸馏水，50-100℃下搅拌2h-6h后，过滤得到Al和Cu的混合物。如果需要将Al和Cu分离，则将Al和Cu的混合物溶解在1％-10％的HCl溶液中，然后过滤，从溶液中以氯化铝的形式回收铝，从滤渣中回收铜。
综上所述，本发明在整个过程中没有有机污染物的引入，所用的材料对环境友好，为废旧锂离子电池集流体的回收提供了一种绿色环保的方法，通过上述处理，将溶于NMP等有机溶剂的PVDF变成了易溶于水的物质，使用清洁廉价的蒸馏水就可以将电极材料和集流体轻松的分离。此法不仅有效的将集流体和电极活性材料分离，而且降低了剥离成本、解决了NMP等有机溶剂对环境的污染的问题。
下面结合实施例对本发明作详细说明。
实施例1
废旧锂离子电池，经过放电处理，去壳，取出电池电芯，将电芯粉碎。得到的电芯碎片。称取100g电芯碎片，加入到1L质量比浓度为2％的KOH乙醇溶液中，在80℃条件下，搅拌1h。过滤得到滤渣，称取50g滤渣，向滤渣中加入750ml质量比浓度为2％的NaHSO3水溶液中，在20℃条件下搅拌1h后，加入蒸馏水，50℃下搅拌2h后，过滤得到Al屑和Cu屑。将Al屑和Cu屑。溶解在质量比浓度为1％的HCl中，然后过滤，滤液经过重结晶得到干燥的氯化铝；滤渣为铜屑。
具体实施方式
实施例2
废旧锂离子电池，经过放电处理，去壳，取出电池电芯，将电芯粉碎。得到的电芯碎片。称取电芯碎片1Kg加入到50L质量比浓度为10％的KOH乙醇溶液中，在20℃条件下，搅拌8h。过滤得到滤渣，称取滤渣450g，向滤渣中加入20.25L质量比浓度为50％的NaHSO3水溶液中，在80℃条件下搅拌8h后，加入蒸馏水，100℃下搅拌6h后，过滤得到Al屑和Cu屑。将Al屑和Cu屑。溶解在质量比浓度为10％的HCl中，然后过滤，滤液经过重结晶得到干燥的氯化铝；滤渣为铜屑。
实施例3
废旧锂离子电池，经过放电处理，去壳，取出电池电芯，将电芯粉碎。得到的电芯碎片。称取电芯碎片200g加入到5L质量比浓度为8％的KOH 乙醇溶液中，在40℃条件下，搅拌4h。过滤得到滤渣，称取滤渣80g，向滤渣中加入2.4L质量比浓度为25％的NaHSO3水溶液中，在60℃条件下搅拌7h后，加入蒸馏水，90℃下搅拌5h后，过滤得到Al屑和Cu屑。将Al屑和Cu屑。溶解在质量比浓度为7％的HCl中，然后过滤，滤液经过重结晶得到干燥的氯化铝；滤渣为铜屑。
实施例4
废旧锂离子电池，经过放电处理，去壳，取出电池电芯，将电芯粉碎。得到的电芯碎片。称取10kg电芯碎片，加入到250L质量比浓度为3％的KOH乙醇溶液中，在70℃条件下，搅拌2h。过滤得到滤渣，称取1kg滤渣，向滤渣中加入40L质量比浓度为5％的NaHSO3水溶液中，在30℃条件下搅拌2h后，加入蒸馏水，60℃下搅拌3h后，过滤得到Al屑和Cu屑。将Al屑和Cu屑。溶解在质量比浓度为6％的HCl中，然后过滤，滤液经过重结晶得到干燥的氯化铝；滤渣为铜屑。
Claims (2)
1.一种废旧锂离子电池回收集流体的方法，主要步骤为：
1)将废旧锂离子电池机械粉碎成电芯碎片，加入到配制好的质量比浓度为2％-10％的KOH乙醇溶液中，在20-80℃下搅拌1-8小时后过滤得到滤渣，其中电芯碎片和KOH乙醇溶液的固液比为10-50g/ml；
2)向滤渣中加入质量比浓度为2％-50％的NaHSO3水溶液，在20-80℃下搅拌1-8小时，其中滤渣和NaHSO3水溶液的固液比为15-45g/ml；
3)加入蒸馏水后加热，在50-100℃下搅拌2-6小时后过滤，得到Al和Cu的混合物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将步骤3)所得的Al和Cu的混合物溶解在1％-10％的HCl溶液中，过滤，从溶液中以氯化铝的形式回收铝，从滤渣中回收铜。
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