CN105006589A - 一种锂离子电池的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池的回收方法，该回收方法包括：对待回收的锂离子电池进行电压及内阻测试，若测试结果在预定范围内，对该锂离子电池进行修复激活，否则进行报废；对修复激活后的锂离子电池依次进行自放电静置、放电及定容处理，然后对定容处理后的锂离子电池进行梯级分选；对梯级分选不合格的锂离子电池进行报废，对梯级分选合格的锂离子电池进行梯级电池成组测试，以将完成梯级电池成组测试的锂离子电池入库回收。本发明的锂离子电池的回收方法能够令锂离子电池价值得到充分发挥，从而能够降低锂离子电池的使用成本。

Description

一种锂离子电池的回收方法
技术领域
本发明涉及电池技术，尤其涉及一种锂离子电池的回收方法。
背景技术
锂离子电池在一般环境中的使用寿命约为20年，但用于汽车动力时，如果电池容量衰减至初始容量的80％以下时，电动汽车的续驶里程会明显减少，因此，实际使用时间约为3～8年。这些废旧电池有的仍有利用价值，比如用于电网储能，或作为电动场地车等低速车的动力源。目前，用于回收锂离子电池的现有技术的回收效率较差，利用率较低。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池的回收方法，以至少解决用于回收锂离子电池的现有技术的回收效率较差、利用率较低的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池的回收方法，该回收方法包括：对待回收的锂离子电池进行电压及内阻测试，若测试结果在预定范围内，对该锂离子电池进行修复激活，否则进行报废；对修复激活后的锂离子电池依次进行自放电静置、放电及定容处理，然后对定容处理后的锂离子电池进行梯级分选；对梯级分选不合格的锂离子电池进行报废，对梯级分选合格的锂离子电池进行梯级电池成组测试，以将完成梯级电池成组测试的锂离子电池入库回收。
进一步地，上述回收方法还包括：对报废后的锂离子电池进行脉冲放电后静置，在静置预定时间后的锂离子电池上开导液孔；对该锂离子电池进行抽真空；将抽真空后的锂离子电池进行壳体拆解，以将电芯出壳后去除极柱与盖板；挤压电芯并拆掉聚丙烯板，以进行电芯拆解；在电芯拆解后，进行隔膜转移后入库回收。
进一步地，上述回收方法还包括：在电芯拆解后，进行负极片洗脱与铜箔烘干，并将烘干后的铜箔出料收集后入库。
进一步地，上述回收方法还包括：在负极片洗脱后，进行负极固液分离，将负极湿料分装入库。
进一步地，上述回收方法还包括：在电芯拆解后，进行正极片洗脱与铝箔烘干，并将烘干后的铝箔出料收集后入库。
进一步地，上述回收方法还包括：在正极片洗脱后，进行正极固液分离，经正极活性物质烘干分装入库。
上述根据本发明实施例的锂离子电池的回收方法，可以令锂离子电池价值得到充分发挥，从而能够降低锂离子电池的使用成本；运用冶金工艺技术回收报废的锂离子电池中的铜、铝、镍、钴等元素，不仅可以避免废旧电池对环境的潜在威胁，同时还能有效控制电池成本；能够实现对锂离子电池的梯次利用，即，对未报废的锂离子电池执行图1所示的处理，而对报废的锂离子电池执行图2(选择性地还包括图3)所示的处理，进而使得电池价值得到充分利用，进一步降低电池的使用成本。
通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1是示出本发明的锂离子电池的回收方法的一个示例处理的流程图；
图2是示出本发明的锂离子电池的回收方法的另一个示例中的部分处理的流程图；
图3是示出本发明的锂离子电池的回收方法的又一个示例中的部分处理的流程图；
图4是示出本发明的锂离子电池的回收方法的一个应用示例的处理工艺流程图。
本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明的实施例提供了一种锂离子电池的回收方法，该回收方法包括：对待回收的锂离子电池进行电压及内阻测试，若测试结果在预定范围内，对该锂离子电池进行修复激活，否则进行报废；对修复激活后的锂离子电池依次进行自放电静置、放电及定容处理，然后对定容处理后的锂离子电池进行梯级分选；对梯级分选不合格的锂离子电池进行报废，对梯级分选合格的锂离子电池进行梯级电池成组测试，以将完成梯级电池成组测试的锂离子电池入库回收。
本发明的锂离子电池的回收方法，可以令锂离子电池价值得到充分发挥，从而能够降低锂离子电池的使用成本。
图1示出了本发明的锂离子电池的回收方法的一个示例处理的流程图。上述回收方法的示例性处理开始于步骤S110。
在步骤S110中，对待回收的锂离子电池进行电压及内阻测试：若测试结果在预定范围内，执行步骤S120；否则，对该锂离子电池进行报废。
例如，如果待回收的锂离子电池的电压在预设电压值的±50mV(或±100mV)以内(条件一)，而且其内阻在预设内阻值的±0.5mΩ以内(条件二)，则判定该锂离子电池的测试结果合格，继续执行步骤S120；否则，若其不满足以上条件一、条件二中的任一个，则将该锂离子电池报废。
上述预设电压值可以根据经验值来设定，或者，也可以通过试验的方法来确定，这里不再详述。此外，在其他例子中，当待回收的锂离子电池有多个的时候，上述预设电压值也可以替换为多个锂离子电池的电压的平均值，而预设内阻值可以替换为多个锂离子电池的内阻的平均值。需要说明的是，在计算电压或内阻的平均值的时候，可以先去除最高值和最低值之后再求平均。
其中，待回收的锂离子电池例如可以是返厂的锂离子电池、丢弃的废旧锂离子电池等。
此外，待回收的锂离子电池也可以预先经过初步筛选，但该步骤并非必要的，初步筛选可以根据电池的外观完好程度来实现。例如，本领域技术人员可以根据电池外观一些参数来确定电池的破损率，如果破损率达到一定值(例如表面破损率大于99.8％)则将该锂离子电池进行报废。
破损率应按表面积计算，破损率大于99.8％，就应认为不合格
在步骤S120中，对该锂离子电池进行修复激活。然后，执行步骤S130。其中，修复激活可以使用较小的电流(例如用0.1C充电，收流0.01C)对放完电的电池进行充满电。其中，1C为20AH。
在步骤S130中，对修复激活后的锂离子电池依次进行自放电静置(以下称为“自放电静置”步骤)、放电(以下称为“放电”步骤)及定容(以下称为“定容”步骤)处理，然后对定容处理后的锂离子电池进行梯级分选：若梯级分选不合格，则对锂离子电池进行报废；若梯级分选合格，则执行步骤S140。其中，自放电是电池在开路状下电池自身放电；而放电是加入外界条件给电池放电，一般采用化成设备和负载，放电至2V。此外，梯级分选是在满足其他测试条件下，按容量1％差进行分选。
在一个例子中，在“自放电静置”步骤中，可以先令锂离子电池在开路状下自身放电静置24小时后测试其电压，记为V1，再静止15天测试其电压，记为V2，如果V1和V2之差大于30mV则对该锂离子电池放电报废；若V1和V2之差小于30mV则对该锂离子电池继续进行“放电”步骤。
此外，在“定容”步骤中，例如可以用分容设备对电池分容，达到标称容量85％以上的进行分选，容量分选标准±2％，85％以下报废。
在步骤S140中，对梯级分选合格的锂离子电池进行梯级电池成组测试，以将完成梯级电池成组测试的锂离子电池入库回收。其中，梯级电池成组测试的目的是通过将待测试的电池串联组成电池组(例如每5只锂离子电池串联为一组)，然后检测电池组的容量是否达到单只电池容量的99％或以上，若是则为合格，否则报废。
如图1所示，在多个步骤中，不合格的锂离子电池被执行了报废。其中，作为报废的锂离子电池可以不再进行回收，也可以继续进行如图2所示的回收处理。
也就是说，如图1所示，当锂离子电池进行报废之后，可以继续执行如图2所示的步骤S210～S250。
在步骤S210中，对报废后的锂离子电池进行脉冲放电后静置，在静置预定时间(例如24小时)后的锂离子电池上开导液孔。然后，执行步骤S220。
在步骤S220中，对经过步骤S210处理后的锂离子电池利用其上的导液孔进行抽真空。然后，执行步骤S230。
在步骤S230中，将抽真空后的锂离子电池进行壳体拆解，以将电芯出壳后去除极柱与盖板。然后，执行步骤S240。
在步骤S240中，挤压电芯并拆掉聚丙烯(Polypropylene，PP)板，以进行电芯拆解。然后，执行步骤S250。
在步骤S250中，在电芯拆解后，将拆解得到的隔膜入库回收。
在以上处理中，在抽真空及挤压电芯后，还可以通过锂离子电池上的导液孔进行电解液收集，并对收集后的电解液进行无害化处理。此外，在电池拆解过程中的环境控制中，可以执行废气、废液、废渣净化处理。
此外，根据其他实现方式，本发明的锂离子电池的回收方法除了包括图1所示的步骤S110～S140以及图2所示的步骤S210～S250之外，还可以选择性地包括图3所示的步骤S310、S320中的一个或多个步骤。下面，以该回收方法包括图3所示的全部步骤为例来进行描述。
如图3所示，在步骤S310中，在电芯拆解后，进行负极片洗脱与铜箔烘干，并将烘干后的铜箔出料收集后入库。
根据一种实现方式，在步骤S310中，在负极片洗脱后，可以进行负极固液分离，将负极湿料分装入库。
在步骤S320中，在电芯拆解后，进行正极片洗脱与铝箔烘干，并将烘干后的铝箔出料收集后入库。
根据一种实现方式，在步骤S320中，在正极片洗脱后，进行正极固液分离，经正极活性物质烘干分装入库。
其中，步骤S320的处理可以在步骤S310的处理之后执行，也可以在步骤S310的处理之前执行，或者这两个步骤可以并行执行。此外，步骤S310和S320可以在图2所示的步骤S250中执行，也可以在步骤S250之后执行。
由此，运用冶金工艺技术回收报废的锂离子电池中的铜、铝、镍、钴等元素，不仅可以避免废旧电池对环境的潜在威胁，同时还能有效控制电池成本。例如废旧镍氢动力电池，中镍含量为30％～50％，钴含量为2％～5％、稀土含量为5％～10％，具有很高的回收经济价值。由此，通过如图2所示对报废锂离子电池的回收处理，能够实现对锂离子电池的梯次利用，即，对未报废的锂离子电池执行图1所示的处理，而对报废的锂离子电池执行图2(选择性地还包括图3)所示的处理，进而使得电池价值得到充分利用，进一步降低电池的使用成本。
下面，结合图4来描述本发明的上述锂离子电池的回收方法的一个应用示例。
如图4所示，对返厂电池进行梯及分选方法，运用外观挑选出报废电池进行下一步处理，外观合格的电池进行电压内阻测试，电压内阻测试不合格的电池进行报废处理，电压内阻测试合格的电池进行修复激活，然后进行自放电静置、放电、定容到梯级分选，选出不合格的电池进行报废处理，合格电池进行梯级电池进行成组测试，测试合格后入库再利用。
在报废电池的拆解工艺中，是对废旧电池先通过脉冲放电后进行静置再开导液孔，再进行抽真空然后进行壳体拆解，电芯出壳后去极柱与盖板，挤压电芯，拆PP板再进行电芯拆解。电芯拆解后进行隔膜转移后入库，实现隔膜回收。
此外，在电芯拆解后，进行负极片洗脱，然后进行铜箔烘干，烘干后铜箔出料收集、转移入库。负极片洗脱后，进行负极固液分离，负极湿料分装入库。
另外，电芯拆解后，还进行正极片洗脱，然后进行铝箔烘干，铝箔料出料收集后入库。正极片洗脱后，正极固液分离，然正极活性物质烘干分装、封袋入库。
在电池拆解过程环境控制中，可以对废气、废液、废渣净化处理。另外，在抽真空及挤压电芯后进行电解液收集，收集后进行无害化处理。
本发明的锂离子电池的回收方法，电池分选部分运用电池梯级分选方法分选返厂的废旧电池，速度快、准确率高，为重新利用的电池以及报废拆解的电池打下了坚实基础。拆解电池过程通过机械自动化手段使拆解过程安全可靠，电解液收集无害化处理达到国家标准，电芯金属收集率高。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种锂离子电池的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：
对待回收的锂离子电池进行电压及内阻测试，若测试结果在预定范围内，对该锂离子电池进行修复激活，否则进行报废；
对修复激活后的锂离子电池依次进行自放电静置、放电及定容处理，然后对定容处理后的锂离子电池进行梯级分选；
对梯级分选不合格的锂离子电池进行报废，对梯级分选合格的锂离子电池进行梯级电池成组测试，以将完成梯级电池成组测试的锂离子电池入库回收。
2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括：
对报废后的锂离子电池进行脉冲放电后静置，在静置预定时间后的锂离子电池上开导液孔；
对该锂离子电池进行抽真空；
将抽真空后的锂离子电池进行壳体拆解，以将电芯出壳后去除极柱与盖板；
挤压电芯并拆掉聚丙烯板，以进行电芯拆解；
在电芯拆解后，进行隔膜转移后入库回收。
3.根据权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括：
在电芯拆解后，进行负极片洗脱与铜箔烘干，并将烘干后的铜箔出料收集后入库。
4.根据权利要求3所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括：
在负极片洗脱后，进行负极固液分离，将负极湿料分装入库。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括：
在电芯拆解后，进行正极片洗脱与铝箔烘干，并将烘干后的铝箔出料收集后入库。
6.根据权利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述回收方法还包括：
在正极片洗脱后，进行正极固液分离，经正极活性物质烘干分装入库。
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