CN104577251B - 一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法及装置。该分离方法为将铝塑复合膜切碎，并收集铝塑复合膜中的残余电解液，与铝塑复合膜一起放入一定浓度的酸溶液中，在60~100℃下搅拌10~120min，从而实现铝塑复合膜中铝和塑料分离。本发明还提供了实施该方法的装置，包括耐酸筒体、具有切割和搅拌作用的装置和加热装置等。本发明提供的方法流程简单，易于实施，且仅消耗少量药剂同时还能解决残留电解液难处置问题，成本较低，回收率及产品纯度高；提供的装置制作简单，造价较低，易于实施。

Description

一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法与装置

技术领域

本发明涉及铝塑复合膜材料的分离与回收技术，具体涉及一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法和装置。

背景技术

软包装锂离子电池是在原有钢壳、铝壳电池的基础上发展起来的第三代锂电池，以其更轻、更薄、安全性能好、环保无污染等优势，受到国内外用户的青睐。产品广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动工具、电动玩具、太阳能光伏发电系统、风力发电系统、移动通讯基站、大型服务器备用UPS电源、应急照明、便携移动电源及矿山安全设备等多种领域。每生产一只软包装锂离子电池，就会生成约占软包装使用量约20%的软包装边角料，而且随着软包装锂离子电池的使用寿命达到，又会生成大量废弃软包装，综合回收这些软包装既是环保的需要，也是走可持续发展道路的必然要求。

铝塑复合膜的典型组成结构为：尼龙层/粘合层/Al箔/粘合层/聚烯烃层。其中，各成分质量分数约为：铝59%，尼龙15%，聚烯烃9%，粘合剂17%。

软包装铝塑复合膜边角料和回收物中一般含有质量分数为20%左右的残留电解液，这些电解液的成分为六氟磷酸锂和各种有机溶剂，如碳酸烯烃酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、甲酯和1,4-丁丙酯等。六氟磷酸锂遇水会生成具有强腐蚀性的氢氟酸，各种有机溶剂大多为易挥发刺激性物质。若将残留电解液直接排放至环境不仅造成严重污染，更是一种资源浪费。

铝塑复合膜软包装材料经过处理，可以回收其中的铝和塑料，具有较高的回收价值。目前，铝塑分离方法常见的有酸溶或碱溶分离法、弱酸分层分离法和溶剂分层分离法等。上述方法均需先将铝塑复合膜料破碎，但采用常规的破碎切割设备时，膜料中残留的电解液将对设备造成严重腐蚀，而且现有方法用于锂离子电池软包装铝塑复合膜的分离回收上，要么不能实现铝塑分离，要么虽能分离但无法解决残留电解液的处置问题，且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流程简单，成本较低，既能实现铝塑分离回收，又能同时利用其中的残留电解液的综合回收方法；同时提供一种制作简单，成本较低，集铝塑复合膜的破碎、分离为一体，既能实现铝塑分离回收，又能同时利用其中的残留电解液的回收装置。

本发明采用如下技术方案：

一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法，其包括以下步骤：

1）将铝塑复合膜切碎成碎片，并收集铝塑复合膜中的残余电解液；

2）将铝塑复合膜碎片和电解液一起放入酸溶液中，在60℃~100℃下搅拌10 min ~120min，即可实现铝塑膜中的塑料与铝的分离，得到漂浮物和沉底物；

3）将步骤2）中的漂浮物分离，并放入水中漂选，即得漂浮物聚烯烃塑料和沉底物尼龙塑料；

4）将步骤2）中的沉底物分离并洗涤得到铝。

上述方案中，所述铝塑复合膜为用于软包装锂离子电池用的铝塑复合膜，铝塑复合膜中残留的电解液的质量分数为1%~30%。

上述方案中，所述步骤1）中的碎片的颗粒大小为1mm~5cm。

上述方案中，所述步骤2）中的的酸溶液为硫酸或盐酸或两种酸的混合溶液，其浓度为5%~40%（质量分数）。

一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的分离回收装置，包括圆形耐酸筒体，筒体内部设有采用在高速转动时具有切割和搅拌作用的装置和传动轴，筒体外部设有套装在筒体外部的加热装置，筒体底部为锥形并设有出料口，筒体中部设有视镜、排料口，两侧设有支耳，筒体顶部设有进料口、排气口、人孔、驱动装置。

上述方案中，所述耐酸筒体为塑料材质，或陶瓷材质，或内衬塑料或陶瓷的金属材质。

上述方案中，所述在高速转动时具有切割和搅拌作用的装置为陶瓷刀片，或不锈钢刀片，或钨钢刀片，或搅拌桨中镶嵌有陶瓷刀片或不锈钢刀片或钨钢刀片。

上述方案中，所述加热装置为夹套式换热器或电热套。

上述方案中，所述在高速转动时具有切割和搅拌作用的装置通过传动轴与筒体顶部的驱动装置连接。

本发明的原理是利用残留电解液中的各种有机溶剂恰恰是铝塑复合膜中的粘合剂层的良好溶剂；电解液中的电解质六氟磷酸锂遇水可生成具有强腐蚀性的氢氟酸，再通过加入廉价的无机酸，在加热搅拌作用下，一方面可腐蚀铝层表面，一方面可溶解粘合剂，从而可以快速实现铝塑自然分离。

本发明集铝塑复合膜的破碎、分离为一体，破碎和分离过程均在水溶液中进行，高效地收集了残留电解液，解决残留电解液腐蚀设备导致铝塑复合膜切割破碎难问题的同时，还将残留电解液用作了分离剂中的一种，以废治废，而且无需使用昂贵有机试剂，溶液可以重复使用。

本发明提供的方法流程简单，易于实施，且仅消耗少量药剂同时还能解决残留电解液难处置问题，成本较低，回收率及产品纯度高；提供的装置制作简单，造价较低，易于实施。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标号：1—筒体；2—排气口；3—进料口；4—驱动装置；5—人孔；6—支耳；7—电热套；8—搅拌切割装置；9—出料口；10—热电偶；11—数显温控仪；12—视镜；13—传动轴；14—排料口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明加以详细描述：

实施例1：

本实施例如图1所示，筒体1为圆形耐酸筒体，其内部设有搅拌切割装置8和传动轴13，筒体外部设有由电热套7、热电偶10和数显温控仪11组成的加热装置，筒体底部为锥形并设有出料口9，筒体中部设有视镜12、排料口14，两侧设有支耳6，筒体顶部设有进料口3、排气口2、人孔5、驱动装置4。本实施例中搅拌切割装置8为采用氧化锆材料制作的陶瓷刀片叶轮。本实施例中加热装置为电热器，由电热套7、热电偶10和数显温控仪11组成，电热套7套装在筒体外部，热电偶置于筒体内壁，数显温控仪置于筒体外部，三者通过导线连接为一体。搅拌切割装置8通过传动轴13与筒体顶部的驱动装置4连接。

运作时，将适量铝塑复合膜料和质量分数为10%的硫酸溶液由进料口3倒入筒体1内，通过视镜12观察使之达到一定液位，开启驱动装置4，使搅拌切割装置8开始切割、搅拌铝塑复合膜；再开启加热装置进行加热，控制温度为80℃；反应过程中生成的氢气气体由排气口2排出进行收集，搅拌1小时后，停止驱动装置4和加热装置。将漂浮在液面上的塑料由排料口14排出，经过滤工序后滤液可返回循环使用，滤渣经水漂选，即得漂浮物聚烯烃，沉底物尼龙；再将筒内剩余物料由出料口9排出，过滤后滤液可返回循环使用，滤渣即为铝片。在本实施例条件下，尼龙回收率为100%，聚烯烃回收率为90.74%，铝片回收率为94.35%。

实施例2：

本实施例所用装置与实施例1相同。

运作时，将适量铝塑复合膜和质量分数为40%的硫酸溶液由进料口3倒入筒体1内，通过视镜12观察使之达到一定液位，开启驱动装置4，使搅拌切割装置8开始切割、搅拌铝塑复合膜；再开启加热装置进行加热，控制温度为100℃；反应过程中生成的氢气气体由排气口2排出进行收集，搅拌10分钟后，停止驱动装置4和加热装置。将漂浮在液面上的塑料由排料口14排出，经过滤工序后滤液可返回循环使用，滤渣经水漂选，即得漂浮物聚烯烃，沉底物尼龙；再将筒内剩余物料由出料口9排出，过滤后滤液可返回循环使用，滤渣即为铝片。在本实施例条件下，尼龙回收率为100%，聚烯烃回收率为87.32%，铝片回收率为97.45%。

实施例3：

本实施例所用装置与实施例1相同。

运作时，将适量铝塑复合膜和质量分数为5%的盐酸溶液由进料口3倒入筒体1内，通过视镜12观察使之达到一定液位，开启驱动装置4，使搅拌切割装置8开始切割、搅拌铝塑复合膜；再开启加热装置进行加热，控制温度为60℃；反应过程中生成的氢气气体由排气口2排出进行收集，搅拌120分钟后，停止驱动装置4和加热装置。将漂浮在液面上的塑料由排料口14排出，经过滤工序后滤液可返回循环使用，滤渣经水漂选，即得漂浮物聚烯烃，沉底物尼龙；再将筒内剩余物料由出料口9排出，过滤后滤液可返回循环使用，滤渣即为铝片。在本实施例条件下，尼龙回收率为100%，聚烯烃回收率为91.24%，铝片回收率为92.85%。

对比例：

本对比例所用装置与实施例1相同。

取适量铝塑复合膜，洗涤并干燥除去其中的电解液，然后与质量分数为20%的硫酸溶液由进料口3倒入筒体1内，通过视镜12观察使之达到一定液位，开启驱动装置4，使搅拌切割装置8开始切割、搅拌铝塑复合膜；再开启加热装置进行加热，控制温度为80℃；反应过程中生成的氢气气体由排气口2排出进行收集，搅拌2小时后，停止驱动装置4和加热装置。可见铝塑复合膜无明显变化，仅个别铝塑复合膜的聚烯烃层自然脱离，不能实现铝塑分离。

Claims (9)

1.一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法，其包括以下步骤：

1）将铝塑复合膜切碎成碎片，并收集铝塑复合膜中的残余电解液；

2）将铝塑复合膜碎片和电解液一起放入酸溶液中，在60℃~100℃下搅拌10 min ~120min，即可实现铝塑膜中的塑料与铝的分离，得到漂浮物和沉底物；

3）将步骤2）中的漂浮物分离，并放入水中漂选，即得漂浮物聚烯烃塑料和沉底物尼龙塑料；

4）将步骤2）中的沉底物分离并洗涤得到铝。

2.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法，其特征在于：所述铝塑复合膜为用于软包装锂离子电池用的铝塑复合膜，铝塑复合膜中残留的电解液的质量分数为1%~30%。

3.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法，其特征在于：所述步骤1）中的碎片的颗粒大小为1mm~5cm。

4.根据权利要求1所述的一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法，其特征在于：所述步骤2）中的酸溶液为硫酸或盐酸或两种酸的混合溶液，其质量浓度为5%~40%。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法的分离回收装置，包括圆形耐酸筒体，筒体内部设有在高速转动时具有切割和搅拌作用的装置和传动轴，筒体外部设有套装在筒体外部的加热装置，筒体底部为锥形并设有出料口，筒体中部设有视镜、排料口，两侧设有支耳，筒体顶部设有进料口、排气口、人孔、驱动装置。

6.根据权利要求5所述的分离回收装置，其特征在于：所述耐酸筒体为塑料材质，或陶瓷材质，或内衬塑料或陶瓷的金属材质。

7.根据权利要求5所述的分离回收装置，其特征在于：所述在高速转动时具有切割和搅拌作用的装置为陶瓷刀片，或不锈钢刀片，或钨钢刀片，或镶嵌有陶瓷刀片或不锈钢刀片或钨钢刀片的搅拌桨。

8.根据权利要求5所述的分离回收装置，其特征在于：所述加热装置为夹套式换热器或电热套。

9.根据权利要求5所述的分离回收装置，其特征在于：所述在高速转动时具有切割和搅拌作用的装置通过传动轴与筒体顶部的驱动装置连接。