CN107130113A - 从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法 - Google Patents

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王甲琴
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Abstract

本发明公开了一种从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，属于电极材料的回收技术领域。该方法将废旧锂离子电池放电、拆解后裁剪，得到正极片，然后置于1.0‑3.0mol/L、温度为40‑60℃的硫酸溶液中浸泡2‑10min，使正极活性物料与铝箔分离；将铝箔捞出冲洗、晾干得到铝箔，含正极活性物料的溶液过滤，滤渣经洗涤、干燥得到正极活性物料，进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液循环使用，或作为湿法浸出工序的浆化液。本发明解决了废旧锂离子电池回收中正极活性物料与铝箔无法高效、彻底分离的难题，工艺简单，流程短，回收成本低，易于大规模工业生产，回收过程不产生二次污染，对环境友好。

Description

从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法
技术领域
本发明属于电极材料的的回收技术领域，涉及一种从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法。
背景技术
随着能源需求的增加、电子市场和电动车市场的不断发展，锂离子电池由于其安全、环保、高比能量和良好的电化学性能等受到消费者的青睐。目前广泛应用于手机、手提电脑、玩具等各种便携式电器中。
目前我国已成为锂离子电池的最大生产、消费和出口大国。根据国家统计局数据显示，2013年我国锂离子电池产量约为48亿只，预计到2020年中国锂离子电池生产数量将超过250亿只。未来在电动汽车和储能领域，锂离子电池都有着非常广阔的应用前景，将会有越来越多的锂离子电池涌向市场。但据统计，锂离子电池使用寿命约为2-3年，也就是说在不久以后，将产生大量的废旧锂离子电池。随着锂离子电池出货量和报废量迅猛增加，随之而来的环境问题及资源回收再利用问题引起了社会各界的广泛关注。
废旧锂离子电池经拆解、破碎得到的正极片主要由含有镍、钴、锰、锂等有价金属的活性物料和铝箔构成，将二者进行剥离，然后回收活性物料中有价金属及铝箔的方法主要有焙烧法、有机溶剂或有机酸浸泡法、碱浸法。
授权公告号为CN 103985920 B的发明专利公开了报废锂离子正极片上钴酸锂与铝箔的分离方法，该方法先将废正极片用箱式电阻炉在500-600℃下焙烧，然后在搅拌条件下水浸，最后通过筛分方法得到铝箔和正极活性物料的混合液，该混合液经高温处理后得到钴酸锂。该方法虽然简单，但是能耗高，且存在铝箔正极活性物料分离不彻底的问题。
授权公告号为CN 1332475 C的发明专利中方法为将正极材料剪成小碎片，然后浸泡在有机溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮液体中，加热分离活性物质与铝箔；授权公告号为CN102412430 B的发明专利公开的一种废旧锂离子电池正极片中铝箔的化学分离方法，将正极片加表面活性剂超声振荡处理后也是通过N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合液浸泡来分离活性物质与铝箔；授权公告号为CN 102751549 B的发明专利“一种废旧锂离子电池正极材料全组分资源化回收方法”，采用含氟有机酸水溶液与废旧锂离子电池正极材料混合，以分离其中的活性物质与铝箔。上述方法中使用的有机溶剂和有机酸对环境污染大，对人体有一定的伤害，且同样存在活性物料与铝箔分离不完全，活性物料回收率低的问题。
授权公告号为CN 104124487 B和申请公布号为CN 103334009 A的发明专利均采用氢氧化钠浸出的方法来分离正极材料中的铝箔和活性材料，并回收其中的有价金属。此方法工艺流程长，试剂消耗大，后续除杂工序负担大，回收成本高。
发明内容
本发明的目的是，针对上述活性物料与铝箔分离方法的不足，提出一种工艺简单、流程短、铝箔与活性物料完全分离，从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，在高效回收活性物料和铝箔的同时降低回收成本。
本发明从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，其技术方案具体包括以下步骤：
（1）将废旧锂离子电池进行放电、拆解、人工裁剪或机械破碎，得到正极片；
（2）配制1.0-3.0mol/L的硫酸溶液，水浴加热至40-60℃时放入步骤（1）中裁剪好的正极片，浸泡，直至正极活性物料与铝箔完全分离；
（3）将分离出的铝箔捞出，用水冲洗、晾干后回收再利用；含正极活性物料的溶液过滤，滤渣洗涤、干燥后得到正极活性物料，该正极活性物料进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液用作湿法浸出工序的浆化液。
上述步骤（1）中，放电过程为将废旧锂离子电池置于0.6-6%氯化钠溶液中浸泡24-48h。锂离子电池放电所使用的溶液有多种，本发明选择0.6-6%氯化钠溶液，利用氯化钠溶液强电解质的性质，可以加快锂离子电池放电速度。
步骤（1）和步骤（2）中正极片宽度为5cm，长度为5-10cm，有利于后续的剥离效果。
步骤（2）中，若浸泡时间短于2min，正极片上的正极活性物料与铝箔剥离不彻底，而长于10min会使部分铝溶解进入剥离液。因此，本发明选择浸泡时间为2-10min，保证正极片上的正极活性物料与铝箔彻底剥离，同时铝不进入剥离液。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法解决了废旧锂离子电池回收中正极活性物料与铝箔无法高效、彻底分离的难题，避免了从废旧锂离子电池中通过湿法回收各种有价金属时，铝进入浸出液而增加后续除铝负担的问题。
2、该方法工艺简单，流程短，回收成本低，易于大规模工业生产，回收过程不产生二次污染，对环境友好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法作进一步说明。
实施例1
将废旧锂离子电池置于1.8%氯化钠溶液中浸泡24h进行放电处理，然后人工拆解、裁剪成5cm×5cm小片，共收集得到正极片100g；配制1 mol/L硫酸溶液500mL，置于3000 mL的烧杯中，水浴升温至60℃，放入裁剪好的正极片浸泡10 min，使正极活性物料与铝箔分离；
捞出铝箔用水冲洗2次，自然晾干后称重，共得到铝箔10.2g；含正极活性物料的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥后得到正极活性物料88g，剥离得到的正极活性物料进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液用作湿法浸出工序的浆化液。
实施例2
将废旧锂离子电池置于3.5%氯化钠溶液中浸泡32h进行放电处理，然后人工拆解、裁剪成5cm×8cm小片，共收集得到正极片1Kg；配制2 mol/L硫酸溶液3L，置于5L的烧杯中，水浴升温至50℃，放入裁剪好的正极片浸泡6 min，使正极活性物料与铝箔分离；捞出铝箔用水冲洗2次，自然晾干后称重，共得到铝箔112g；含正极活性物料的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥后得到正极活性物料870.5g，剥离得到的正极活性物料进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液用作湿法浸出工序的浆化液。
实施例3
将废旧锂离子电池置于5%氯化钠溶液中浸泡48h进行放电处理，然后人工拆解、裁剪成5cm×10cm小片，共收集得到正极片1Kg；配制2.5 mol/L硫酸溶液共3.5L，置于5L的烧杯中，水浴升温至60℃，放入裁剪好的正极片浸泡2min，使正极活性物料与铝箔分离；捞出铝箔用水冲洗2次，自然晾干后称重，共得到铝箔120g；含正极活性物料的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥后得到正极活性物料862.5g，剥离得到的正极活性物料进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液用作湿法浸出工序的浆化液。
实施例4
将废旧锂离子电池置于2%氯化钠溶液中浸泡42h进行放电处理，然后机械破碎成5cm×6cm小片，共收集得到正极片20Kg；配制3 mol/L硫酸溶液10L，置于25L的塑料桶中，水浴升温至50℃，放入裁剪好的正极片浸泡6min，使正极活性物料与铝箔分离；捞出铝箔用水冲洗3次，自然晾干后称重，共得到铝箔2.2Kg；含正极活性物料的溶液用布什漏斗过滤，滤渣洗涤、干燥后得到正极活性物料17.6Kg，剥离得到的正极活性物料进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液用作湿法浸出工序的浆化液。
实施例5
本实施例将废旧锂离子电池置于0.6%氯化钠溶液中浸泡48h进行放电处理，然后人工拆解、裁剪成5cm×7cm小片，其他操作及条件同实施例4，共得到铝箔2.23Kg，正极活性物料17.55Kg。
实施例6
本实施例将废旧锂离子电池置于6%氯化钠溶液中浸泡36h进行放电处理，然后人工拆解、裁剪成5cm×9cm小片，其他操作及条件同实施例1，共得到铝箔9.99 g，正极活性物料88.42 g。

Claims (4)

1.从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将废旧锂离子电池进行放电、拆解、人工裁剪或机械破碎，得到正极片；
（2）配制1.0-3.0mol/L的硫酸溶液，水浴加热至40-60℃时放入步骤（1）中正极片，浸泡直至正极活性物料与铝箔完全分离；
（3）将分离出的铝箔捞出，用水冲洗、晾干后回收再利用；含正极活性物料的溶液过滤，滤渣洗涤、干燥后得到正极活性物料，该正极活性物料进入湿法浸出工序回收其中的有价金属，滤液用作湿法浸出工序的浆化液。
2.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述放电为将废旧锂离子电池置于0.6-6%氯化钠溶液中浸泡24-48h。
3.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中正极片宽度为5cm，长度为5-10cm。
4.根据权利要求1所述的从废旧锂离子电池正极材料中回收活性物料与铝箔的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述浸泡时间为2-10min。
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