CN102009054A - 一种废旧锂离子电池高效粉碎新工艺 - Google Patents
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Abstract
一种废旧锂离子电池高效粉碎新工艺，所述工艺由释放余电、湿式破碎、筛分工艺组成；所述释放余电是将待处理的废旧锂离子电池用5％NaCl溶液进行浸泡2h处理；所述湿式破碎是将释放余电后的废旧锂离子电池在刀片式冲击式破碎机中加水进行破碎；所述筛分是将破碎后的浆料在振动筛上进行筛分，筛网下富集的物料进行沉淀，沉淀物用于后续钴酸锂提纯处理；筛网上的物质可分类进行处理。本发明实现了废旧锂离子电池的高效粉碎和选择性粉碎，破碎时间短，破碎效果好，能使钴酸锂和碳素材料等物质全部富集在-0.25mm以下，为后续处理等回收钴酸锂提供了优良的原料，而且大大降低了钴酸锂的回收成本。本发明适用于废旧锂离子电池的回收处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种废旧锂离子电池高效粉碎新工艺，属废旧物资回收技术领域。
背景技术
锂离子电池广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码照相机等移动电子产品领域，其平均寿命在500～1000次循环，使用2～3年后锂离子电池将失效。废旧锂离子电池主要由正极材料(钴酸锂活性物质)、隔离膜(聚乙烯或聚丙烯膜)、负极材料(活性碳素物质)、有机电解液、电子电路元件、薄金属层内芯和塑料外壳等组成，其中活性物质钴酸锂最值得回收再利用，再生方法主要有高温烧结法、湿化学方法和生物处理方法。
从废旧锂离子电池中得到活性物质钴酸锂，主要有拆解法和直接分离法。
(1)拆解法：拆解法就是利用人工先将废旧锂离子电池中的外层塑料和包裹内芯的金属壳层剥离，得到钴铝膜。然后将钴铝膜浸入N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)或者N-甲基吡咯烷酮(NMP)中数小时，取出铝箔，过滤得到活性物质。这个过程耗时耗力较长，且难于保证拆解锂离子电池的安全和高效，这也是制约废旧锂离子电池回收产业化的重要因素。
(2)直接分离法：直接分离法就是先用立式剪碎机对废旧锂离子电池进行破碎，对粉碎的产物进行筛分(10目)，筛上产物用风力摇床进行分选，分离得到合成树脂隔板和Al箔、Cu箔、Al外壳片；筛下产物用65目振动筛进行筛分，筛上产物为Al箔、Cu箔、Al外壳片，筛下产物即是LiCoO2和石墨粉末。从LiCoO2和石墨粉末混合物中回收LiCoO2，常用浮选法、沉浮分离法和灼烧法。
直接分离法有效地分离了钴与铝，使铝箔、铜箔以金属形式进行回收，比拆解法相比，废旧锂离子电池正极材料回收处理工艺流程大大简化了。但得到LiCoO2和石墨粉末混合物时过程时间长，干法破碎产生的粉尘污染大，对设备的密封性要求较高。
发明内容
本发明的目的是，为了克服了现有处理旧锂离子电池采用的干法粉碎工艺的缺点，设计出一种采用刀片式冲击式破碎机进行湿式破碎的新工艺。
本发明的技术方案是，本发明提出的用于废旧锂离子电池湿式高效粉碎新工艺流程，主要由释放余电、湿式破碎、筛分等工艺组成。
释放余电是将待处理的废旧锂离子电池用5％NaCl溶液进行浸泡2h处理，通过盐水浸泡，废旧锂离子电池中的余电将自然释放；
湿式破碎在刀片式冲击式破碎机中加水进行破碎，破碎时，可直接将释放余电后的废旧锂离子通过进料漏斗进入刀片式冲击式破碎机中进行湿式破碎处理，并在处理过程中不断从高位水池向破碎机定量供水。
筛分是在破碎后的浆料在振动筛上进行筛分。振动筛筛网采用0.25mm筛孔的筛网，LiCoO2和石墨粉末混合物等-0.25mm以下物质全部富集在筛网下，而包括电池的内芯和塑料外壳、铜箔、铝箔、隔离膜等+0.25mm以上物质一般富集在筛网上。对筛网下富集的物料进行沉淀，其上清液可以作为回用水返回破碎机使用，沉淀物用于后续钴酸锂提纯处理；筛网上的物质可分类进行处理。
本发明工艺流程如附图所示。其中1为高位水箱，2为阀门，3为转子流量计，4为刀片式冲击破碎机，5为振动筛，6为进料漏斗；高位水箱的水通过阀门、转子流量计进入刀片式冲击破碎机，废旧锂离子电池经过释放余电处理，通过进料漏斗进入刀片式冲击破碎机并在其内进行湿式粉碎，粉碎后的固液混合物从破碎机筛板中排出，进入0.25mm筛孔的振动筛进行筛分，0.25mm以下的LiCoO2和石墨粉末混合物等物质过筛进行富集、沉淀后用于后续钴酸锂提纯处理；，0.25mm以上的电池内芯和塑料外壳、铜箔、铝箔、隔离膜等+0.25mm以上物质一般富集在筛网上，分拣后分类进行处理。
本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明实现了废旧锂离子电池的高效粉碎和选择性粉碎，破碎时间短，破碎效果好，能使钴酸锂和碳素材料等物质全部富集在-0.25mm以下，不仅为后续湿法处理、化学处理和物理处理等回收钴酸锂提供了优良的原料，而且大大降低了钴酸锂的回收成本。湿式破碎时能充分利用水流的冲力使粉碎后的物料及时排出，减少了过粉碎。同时能消除干式破碎时的粉尘污染，环境效益好。湿式破碎还有助于设备的降温，保护破碎机。
本发明适用于废旧锂电池的回收处理。
附图说明
图1为废旧锂离子电池高效粉碎工艺流程图；
图2为-0.25+0.125mmSEM图谱；
图3为-0.25+0.125mm XRD图谱；
图4为-0.125+0.075mmSEM图谱；
图5为-0.125+0.075mm XRD图谱；
图6为-0.075mmSEM图谱；
图7为-0.075mm XRD图谱；
图中图号为：1是高位水池；2是阀门；3是转子流量计；4是刀片式冲击破碎机；5是振动筛；6是进料漏斗。
具体实施方式
本发明具体实施方式如图1所示
将要破碎的废旧锂离子电池用5％NaCl溶液进行浸泡2h处理后，充分释放余电，依次启动破碎机和水流阀门，由进料漏斗6将释放余电后的废旧锂离子电池送入破碎腔，在刀片式破碎机的高速运动冲击下，废旧锂离子电池被击打成矿浆从破碎机的筛板中排出。将排出的矿浆用0.25mm筛孔的振动筛进行分级，钴酸锂和碳素材料等物质全部富集在-0.25mm以下。而包括电池的内芯和塑料外壳、铜箔、铝箔、隔离膜等物质通常富集在+0.25mm中。
实施例：
取待破碎的废弃锂离子电池4块，每块大小为55.58mm×41.52mm，共重为84.64g，设置水流量为500L/h，破碎时间40s后，得到-0.25mm筛下产物的产率47.47％。
通过对-0.25mm以下物料进行筛分，分成-0.25+0.125mm、-0.125+0.075mm和-0.075mm三个级别进行SEM和XRD分析，分别如图2～7所示，证实了废旧锂离子电池经冲击式破碎后，-0.25mm以下物料中主要是钴酸锂和石墨的混合物。
Claims (2)
1.一种废旧锂离子电池高效粉碎新工艺，其特征在于，所述工艺由释放余电、湿式破碎、筛分工艺组成；所述释放余电是将待处理的废旧锂离子电池用5％NaCl溶液进行浸泡2h处理；所述湿式破碎是将释放余电后的废旧锂离子电池在刀片式冲击式破碎机中加水进行破碎；所述筛分是将破碎后的浆料在振动筛上进行筛分。
2.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池高效粉碎新工艺，其特征在于，所述筛分工艺采用0.25mm筛孔的筛网，筛网下富集的物料进行沉淀，沉淀物用于后续钴酸锂提纯处理；筛网上的物质可分类进行处理。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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