CN105977568B - 一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法及设备 - Google Patents

一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法与设备；该方法的主要步骤包括：1、废旧锂离子电池卷芯的粉碎；2、粉碎后的碎片进入到盛水的容器中；3、于容器内通过搅拌以及打捞分离隔膜以及正负极集流体；4、打捞后的正负极集流体经再粉碎后进入到具有一定流速的循环水管进行分离回收。本发明所涉及到的废旧锂离子电池正负极片的分离方法，简单实用，且所用到的分离介质均为水，后续处理方便，不会产生污染问题，具有废旧锂离子电池正、负极集流体与隔膜分离高效、安全以及低成本的特点。

Description

一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法及 设备
技术领域
本发明涉及废旧锂离子电池回收技术，特别是一种用于废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法及设备。
背景技术
随着社会的发展，人们对自然资源的需求逐渐加大，从而造成能源的耗竭以及环境的污染，从而加强了人们对可再生能源的需求，然而可再生能源受地域和时间的限制，无法储存多于的能量，以备这些能源供应不足的时候使用，这也促进了储能器件的发展。
锂电池作为新型储能器件，具有工作电压高、能量密度大、自放电小、寿命长、无记忆效应等优点，被寄予厚望。2013年我国锂离子电池的产量已达到55.98亿只，同比增长5.88%。随着人们对新能源汽车的热烈追求，动力电池的产量将大幅增长。虽然锂离子电池循环寿命长，但也有寿命终止的时候，所废弃的锂离子电池势必会造成环境的污染以及材料的浪费。
现阶段，应用于锂离子电池的回收技术主要包括萃取法、熔融法、化学沉淀法以及电化学方法，上述方法使用了大量的有机物，易产生有毒有害物质，造成危害员工健康以及环境污染等问题；如何设计一种安全、高效的锂离子电池分离回收方法，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于填补现有技术的不足，解决废旧锂离子电池正负极集流体及隔膜的分离的难题，相对于现有的分离方法，本发明具有安全、高效以及无环境污染的优点。
为此，本发明具体方案如下：
一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法，包括以下步骤：
1）将放电后的废旧锂离子电池除壳得到卷芯，将卷芯粉碎，粉碎后的碎片送入盛水的容器中搅拌；
2）碎片经搅拌分离后，隔膜碎片漂浮于容器的水面上，正、负极片上的电极料与集流体分离，电极料分散于水中，正、负极集流体碎片沉降至容器底部；
3）将水面上的隔膜碎片打捞回收后，再将容器底部的正、负极集流体碎片打捞回收；
4）采用具有一段在水平方向上有稳定流速的循环水管的循环水系统，将正、负极集流体碎片自循环水管上方送入，并沿循环水管内水流方向在循环水管的下方依次设置两个水槽，在水流推力及重力的作用下，正极集流体碎片与负极集流体碎片根据自身密度的不同分别沉降于两个水槽内，通过两个水槽分别回收正极集流体碎片与负极集流体碎片。
进一步，所述步骤1）中卷芯的粉碎程度为使得正负极片与隔膜分散而不团聚。
进一步，所述步骤3）中打捞回收的正、负极集流体碎片需进一步粉碎成毫米级的颗粒。
一种用于实现上述废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法的设备，包括初级分离装置和次级分离装置，所述初级分离装置包括搅拌分离罐，所述搅拌分离罐包括蓄水罐，位于蓄水罐上部的隔膜打捞部件，位于蓄水罐内下部的正负极集流体打捞部件，位于蓄水罐底部的慢速搅拌部件以及位于蓄水罐内的快速搅拌部件；所述次级分离装置，包括循环水管以及安装于循环水管内的水泵，所述循环水管的上方与其进水口相邻的位置装有带开关的漏斗，所述循环水管的下方沿循环水管内水流方向依次设有两个水槽。
进一步，所述隔膜打捞部件为打捞网，所述正负极集流体打捞部件为具有升降功能的第一网架。
进一步，慢速搅拌部件为磁力搅拌装置，所述快速搅拌部件为具有升降功能的搅拌桨。
进一步，所述水槽内放置有具有升降功能的第二网架。
进一步，所述两个水槽上方的循环水管上对应设有两个供第二网架通过的回收门。
本发明的有益效果如下：本发明方法的整个分离回收过程无需利用有机溶剂，以及化学方法来实现，所用到的分离介质为水，后续处理方便，只需通过物理方法即可达到正、负极集流体及隔膜的分离回收的效果，有效解决了资源浪费以及环境污染等问题。同时本发明设计配套的分离设备，简化了操作流程，提高了分离效率，安全可靠，成本投入低。
附图说明
图1是本发明的初级分离装置结构示意图；
图2为本发明的次级分离装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
参照图1和图2所示的一种用于废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离设备，包括初级分离装置100和次级分离装置200。
所述初级分离装置100包括搅拌分离罐，所述搅拌分离罐包括蓄水罐101，位于蓄水罐101上部的隔膜打捞部件1，位于蓄水罐101内下部的正负极集流体打捞部件2，位于蓄水罐101底部的慢速搅拌部件3以及位于蓄水罐101内的快速搅拌部件4。
所述隔膜打捞部件1为打捞网，所述正负极集流体打捞部件2为具有升降功能的第一网架。打捞网的网口可以为各种形状，大小适中即可，打捞网的网眼尺寸须比隔膜碎片小；第一网架可在蓄水罐101内升降（以手动或机械带动升降，可参照现有升降架设计，本发明不做详述）以及升出蓄水罐101外，在蓄水罐101搅拌时，第一网架须固定在蓄水罐101中偏下处，第一网架的网孔尺寸须比正负极集流体碎片小。
所述慢速搅拌部件3为磁力搅拌装置，用于水面上隔膜的聚集以及溶液内正负极集流体碎片的聚集，以便于打捞，所述快速搅拌部件4为具有升降功能的搅拌桨（以手动或机械带动升降，可参照现有搅拌桨设计，本发明不做详述）。
所述次级分离装置200，包括循环水管201以及安装于循环水管201内的水泵7，水泵7具有较大功率，给循环水管201内水流提供水平方向上稳定的流速，所述循环水管201两端分别设有进水口11和出水口12，在循环水管201的上方与进水口11相邻的位置装有漏斗5，漏斗5容量在1立方米以上，用于承载和释放正负极集流体碎片，漏斗5底部装有旋钮开关6，用于控制漏斗5底部的开口。
所述循环水管201的下方沿循环水管201内水流方向依次设有两个水槽10，具体水槽10距离漏斗5下方的距离，可根据循环水管201的高度以及水流速度、及正负极集流体碎片密度来做出相宜设计。
两个水槽10内分别放置具有升降功能的第二网架8（以手动或机械带动升降，可参照现有升降架设计，本发明不做详述），在两个水槽10的上方对应设有两个供第二网架通过的回收门9，两个第二网架分别收集正极集流体碎片和负极集流体碎片，然后垂直升至循环水管上端的回收门9，工作人员打开回收门9进行碎片收集。
本发明的废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法具体包括以下步骤：
将放电后的废旧锂离子电池经除壳，除壳后得到卷芯，将卷芯粉碎成大小适中的碎片，粉碎程度为使得正负极片与隔膜分散而不团聚。
将粉碎后的碎片送入盛水的搅拌分离罐的蓄水罐101内，经快速搅拌部件4搅拌分离，搅拌后使得隔膜碎片漂浮于水面，同时正负极片上的电极料与集流体分离，电极料分散于水中，正、负极集流体则沉降至底部的正负极集流体打捞部件2上。
随后，首先将位于蓄水罐101中的快速搅拌部件4停止并升至蓄水罐101外，然后通过底部的慢速搅拌部件3（磁力搅拌装置）将水面上的隔膜碎片汇聚至中间，再通过隔膜打捞部件1打捞分离出隔膜碎片。
然后将正、负极集流体通过正负极集流体打捞部件2（第一网架）捞出，随后对正、负极集流体碎片再次粉碎成毫米级的颗粒，然后运送至次级分离装置200的漏斗5内堆积，进而可通过漏斗5进入到具有一段在水平方向上有稳定流速的循环水管的循环水系统。
循环水管201通过调整水泵7的功率来确保水平方向上水流的稳定流速，打开漏斗5上的旋钮开关6，正、负极集流体颗粒一起自循环水管201上方进入，在水平方向水流的推力作用下向出水口12方向移动，因为正、负极集流体的材质不同，故二者的密度不同，在竖直方向上的重力与浮力的合力不同，使二者的沉降速度不同，进而在循环水管201中的沉降位置不同，从而会分别落入预先设置好的两个水槽10内。
两个水槽10分别收集满正、负极集流体后，关闭循环水管201进水口11以及漏斗5底部的旋钮开关6，将第二网架8垂直升至上方的回收门9处，打开回收门9即可分别回收正、负极集流体碎片。
循环水管201每隔一段时间都需清理水槽10，在清理时，须先通过出水口12将循环水管201中的水排干，清理完之后，再通过进水口11将循环水管201中的水充满。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法，其特在于，包括以下步骤：
1）将放电后的废旧锂离子电池除壳得到卷芯，将卷芯粉碎，粉碎后的碎片送入盛水的容器中搅拌；
2）碎片经搅拌分离后，隔膜碎片漂浮于容器的水面上，正、负极片上的电极料与集流体分离，电极料分散于水中，正、负极集流体碎片沉降至容器底部；
3）将水面上的隔膜碎片打捞回收后，再将容器底部的正、负极集流体碎片打捞回收；
4）采用具有一段在水平方向上有稳定流速的循环水管的循环水系统，将正、负极集流体碎片自循环水管上方送入，并沿循环水管内水流方向在循环水管的下方依次设置两个水槽，在水流推力及重力的作用下，正极集流体碎片与负极集流体碎片根据自身密度的不同分别沉降于两个水槽内，通过两个水槽分别回收正极集流体碎片与负极集流体碎片。
2.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法，其特征在于，所述步骤1）中卷芯的粉碎程度为使得正负极片与隔膜分散而不团聚。
3.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法，其特征在于，所述步骤3）中打捞回收的正、负极集流体碎片需进一步粉碎成毫米级的颗粒。
4.一种用于实现如权利要求1所述的废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法的设备，其特征在于，包括初级分离装置和次级分离装置，所述初级分离装置包括搅拌分离罐，所述搅拌分离罐包括蓄水罐，位于蓄水罐上部的隔膜打捞部件，位于蓄水罐内下部的正负极集流体打捞部件，位于蓄水罐底部的慢速搅拌部件以及位于蓄水罐内的快速搅拌部件；所述次级分离装置，包括循环水管以及安装于循环水管内的水泵，所述循环水管的上方与其进水口相邻的位置装有带开关的漏斗，所述循环水管的下方沿循环水管内水流方向依次设有两个水槽。
5.根据权利要求4所述的一种用于实现废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法的设备，其特征在于，所述隔膜打捞部件为打捞网，所述正负极集流体打捞部件为具有升降功能的第一网架。
6.根据权利要求4所述的一种用于实现废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法的设备，其特征在于，慢速搅拌部件为磁力搅拌装置，所述快速搅拌部件为具有升降功能的搅拌桨。
7.根据权利要求4所述的一种用于实现废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法的设备，其特征在于，所述水槽内放置有具有升降功能的第二网架。
8.根据权利要求7所述的一种用于实现废旧锂离子电池正负极集流体以及隔膜的分离方法的设备，其特征在于，所述水槽上方的循环水管上对应设有两个供第二网架通过的回收门。
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