CN103219562A - 一种废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废旧电池的回收技术领域，其特征在于包括：步骤一、先对废旧三元聚合物动力锂电池进行放电；步骤二、然后拆解电池获得电池单元片并用0.5-2mol/l的NaOH溶液浸泡电池单元片1-3h；步骤三、再采用乙酸（HAc）处理单元片，并将正负极相互剥开；步骤四、将剥离的正极片加入到丙酮中，在40-70℃恒温0.5-2h，然后用抽滤漏斗进行抽滤，100℃烘干后用纱筛筛选出三元正极材料；步骤五、将剥离的负极片进行粉碎后过40-160目筛，再加入到丙酮中在40-70℃恒温0.5-2h，然后用抽滤漏斗进行抽滤，100℃烘干，得到碳负极材料。本发明具有经济合理、回收效率高且环境友好等优点，为废旧三元聚合物动力锂电池资源化提供了一条新的途径，从而实现废旧三元聚合物动力锂电池资源化。
Description
技术领域
本发明涉及废旧电池的回收技术领域，具体地说是一种操作方便、工艺简单、环保节能的废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法。
背景技术
众所周知，锂离子电池与其他电池相比，具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势，目前主要用于手机、笔记本电脑、电动工具、电子产品等方面，但随着新能源汽车上升至国家战略，电池产量在电动汽车领域呈现爆发式增长。由于三元聚合物动力锂电池在比能量、低温特性以及一致性方面具有磷酸铁锂电池无法比拟的优势，在电动汽车和电动工具领域已开始绽露头角。相应地，对于废旧的三元聚合物动力锂电池的回收利用也已经得到人们的广泛关注。
目前，国内外研究者对锂电池中电池材料资源化工艺研究有很多，并取得了一定的成效。LI Jin-hui等人（LI Jin-hui,
SHI Pi-xing, WANG Ze-feng,
CHEN Yao, CHANG Chein-chi.
[J]. Chemosphere, 2009, 77(8): 1132 −1136）采用超声清洗将活性物质与集流体分离，然后用盐酸浸出钴元素，沉淀回收钴。此工艺存在活性物质与集流体分离能耗大，盐酸浸出钴对设备要求高等缺点，制约了工业化方面的应用。Wang Rong-chi等人（WANG Rong-chi,
LIN Yu-chuan, WU She-huang [J]. Hydrometallurgy,
2009, 99(3/4): 194 −201）针对三元锂电池，首先用高浓度盐酸浸出有价金属，然后采用高锰酸钾氧化沉锰，丁二酮肟萃取镍，氢氧化钠沉淀回收钴。该方法不但采用的化学试剂昂贵，而且工艺流程太长，不具备经济可行性，很难实现工业化。因此寻找一种经济合理、回收效率高且环境友好的废旧锂电池资源化方法是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提出一种操作方便、工艺简单、经济合理、回收效率高且环境友好的废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法。
本发明可以通过如下措施达到：
一种废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、先用动力电池测试系统对废旧三元聚合物动力锂电池放电至2.75V，以保证拆解过程中的安全；
步骤二、然后拆解电池获得电池单元片并用浓度为0.5-2mol/l 的NaOH溶液浸泡电池单元片1-3h，NaOH溶液与单元片的重量比为1:8-15，NaOH溶液不但能消除大部分电解液，而且破坏铜集流体与负极材料的接触面，剥离铜集流体；
步骤三、再采用HAc溶液处理电池单元片，将单元片加入到浓度为2-5mol/l酸溶液中加热到60-100℃，单元片与酸溶液的重量比为1:1-3，处理0.5-1h后，单元片的正极片和负极片分开；
步骤四、将剥离的正极片加入到丙酮液中，在40-70℃恒温0.5-2h，然后用抽滤漏斗进行抽滤，100℃烘干后用纱筛筛选出三元正极材料；
步骤五、将剥离的负极片进行粉碎过40-160目筛，再加入到丙酮中，在40-70℃恒温0.5-2h，然后用抽滤漏斗进行抽滤，100℃烘干得到碳负极材料。
上述所用的丙酮可以溶解正负极材料中粘结剂使正负极材料自动脱落，而且可以循环利用。
本发明直接采用以物理方法为主、辅以简单的化学方法，前处理获得铜集流体，再采溶解粘结剂和粉碎-过筛等工艺，获得正极材料和负极材料，不但回收了电池材料，而且材料的形貌和晶型都保存较好，本发明不存在镍、钴、锰三元素相互分离的大能耗问题，回收率高，能得到了85%的正极材料、80%负极材料和90%的铜集流体，经扫描电镜和X射线衍射表征：回收正极和负极材料形貌和晶型都保存较好，而且具有经济合理、回收效率高且环境友好等优点，为废旧三元聚合物动力锂电池资源化提供了一条新的途径，从而实现废旧三元聚合物动力锂电池资源化。
附图说明
图1为本发明的废旧三元聚合物动力锂电池资源化方法的工艺流程示意图。
图2为回收得到的正极材料的X射线谱图。
图3为回收得到的正极材料的扫描电镜图。
图4为回收得到的负极材料的X射线谱图。
图5为回收得到的负极材料的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图所示，本实施例的废旧三元聚合物动力锂电池回收的详细步骤为：首先将废旧的三元动力60Ah电池用动力电池测试系统放电到2.75V，然后对电池进行拆解，获得单元片。将单元片加入到1mol/l的稀碱中浸泡2h，剥离得到铜集流体，然后将在100℃烘干的单元片加入到3mol/l醋酸溶液中80℃热处理30min，取出单元片手工分离得到正极片和负极片。然后分别对正、负极片进行烘干。
取正极片加入到丙酮中，其中固液比为1:5，然后抽滤-过筛，获得正极材料。将负极片粉碎，过60目筛，然后加入到丙酮中，其中固液比为1:5。最后抽滤，获得碳负极材料。其中正极材料回收效率达到85%，负极材料回收效率达到80%。
回收的正极材料和负极材料分别做扫描电镜和X射线衍射表征：如图2、3所示，回收的正极材料具有标准的a-NaFeO2层状结构，而且形貌没变化，只是晶化程度降低。如图4、5所示，回收的负极材料晶型没有发生变化，形貌保存较好。
Claims (3)
1.一种废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、先用动力电池测试系统对废旧三元聚合物动力锂电池放电至2.75V以下；
步骤二、然后拆解电池获得电池单元片并用浓度为0.5-2mol/l 的NaOH溶液浸泡电池单元片1-3h，NaOH溶液与单元片的重量比为1:8-15，破坏铜集流体与负极材料的接触面，剥离铜集流体；
步骤三、再采用HAc溶液处理电池单元片，将单元片加入到浓度为2-5mol/l酸溶液中加热到60-100℃，单元片与酸溶液的重量比为1:1-3，处理0.5-1h后，单元片的正极片和负极片分开；
步骤四、将剥离的正极片加入到丙酮液中，固液比为1：3-8，在40-70℃恒温下0.5-2h，然后用抽滤漏斗进行抽滤，100℃烘干后用纱筛筛选出三元正极材料；
步骤五、将剥离的负极片进行粉碎过40-160目筛，再加入到丙酮液中，固液比为1:3-8，然后用抽滤漏斗进行抽滤，100℃烘干后用纱筛筛选出碳负极材料。
2.如权利要求1所述的废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法，其特征在于：丙酮液溶循环对正负极材料中粘结剂溶解，使正负极材料自动脱落。
3.如权利要求1所述的废旧三元聚合物动力锂电池资源化的方法，其特征在于：步骤四中正极材料回收效率达85%，步骤五中负极材料回收效率达80%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 264200 Qu Qu Industrial Park, sheep town, Huancui District, Shandong, Weihai Applicant after: Weihai Tosun Energy Technology Co., Ltd. Address before: 264204 Qu Qu Industrial Park, sheep town, Huancui District, Shandong, Weihai Applicant before: Shandong Weigao Dongsheng New Energy Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHANDONG WEIGAO DONGSHENG NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. TO: WEIHAI TOSUN ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 264200 Qu Jia He Industrial Park, Yang Ting Town, Huancui District, Weihai, Shandong Applicant after: Shandong Weigao New Energy Technology Co., Ltd. Address before: 264200 Qu Jia He Industrial Park, Yang Ting Town, Huancui District, Weihai, Shandong Applicant before: Weihai Tosun Energy Technology Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190201 Termination date: 20210410 |