CN107492695A - 一种锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法 - Google Patents

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王楠
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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，属于锂离子电池回收技术领域。本发明的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，包括以下步骤：采用磁感应强度大于9000Gs的磁场对锂离子电池回收过程中得到的正极碎片和负极碎片的混合碎片进行磁选，选出正极碎片；所述正极碎片的正极材料含有钴、锰、铁和镍中的至少一种元素。本发明的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，简单、高效，并且回收成本低，不会有任何污染物产生。采用该分离方法对混合极片进行一次磁选，正极碎片的分离率能达到95％以上；进行两次以上磁选，正极碎片的分离率能达到98％以上，能显著提高后续正负极粉和铜铝颗粒的回收率和回收纯度。

Description

一种锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，属于锂离子电池回收技术领域。
背景技术
随着国家对电动汽车的大力推广，未来将面临大量动力锂电池报废的问题，而根据中国汽车技术研究中心的预计，未来我国废弃电池的回收率将不足2％。废旧锂离子电池中含有可重复利用的资源，例如铝、铜等有价金属以及石墨、正极材料等，同时含有大量的电解质溶液；如果这些废旧锂电池处理不当，将造成资源浪费极大浪费，以及严重的环境污染。
现有技术中，对锂离子电池的回收主要有价回收物质为铜、铝、正极粉料及负极粉料，并且90％以上有价回收物质都在锂离子电池正负极片上，其中锂离子电池正极片为铝箔涂敷正极材料，锂离子电池负极片为铜箔涂敷负极材料；如何在保证回收物料纯度前提下，实现有价物料的高效回收成为废旧锂电池回收技术的关键；现有技术有两种回收方法：一种是拆除电池外壳，然后手工或用复杂机械设备分离开正负极极片，分离好的负极片和正极片后，分别破碎制粉并风选分离铜和负极粉及铝和正极粉，该正负极片分离方法效率特别低，不适合大批量生产；第二种是将锂离子电池不拆壳整体破碎制粉，然后分离出铜、铝的混合物和正极粉、负极粉的混合物，但将铜铝的混合物和正负极粉的混合物再分离比较困难，且物料纯度无法保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效地锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，包括以下步骤：采用磁感应强度大于9000Gs的磁场对正极碎片和负极碎片的混合碎片进行磁选，选出正极碎片；所述正极碎片的正极材料含有钴、锰、铁和镍中的至少一种元素。
优选的，所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂中至少一种。
所述混合碎片的尺寸为5～70mm。
所述混合碎片可以采用包括如下步骤的方法制备得到：将锂离子电池放电、排出电解液后，拆解，去除外壳、盖板及盖板上的极柱，将电芯进行破碎，去除隔膜，即得。隔膜可以通过负压风选机去除。
所述混合碎片也可以采用包括如下步骤的方法制备得到：将锂离子电池放电、排出电解液后整体破碎，去除电池壳体和隔膜，得到混合碎片。电池壳体采用涡电流分选机或比重筛去除。塑壳和铝壳电池壳体用涡电流，其他材质用比重筛分选。隔膜可以采用负压风选机去除。
所述磁选采用高梯度强磁磁选机。
磁选时振动给料。振动给料的速度为5～6kg/min。
上述锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法还包括采用磁感应强度大于9000Gs的磁场对选出正极碎片后的剩余混合碎片进行磁选1～2次。
本发明的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，采用高于9000Gs的磁场对混合极片进行磁选，利用涂覆在正极片上的正极活性物质的磁性，从混合碎片中选出正极碎片，从而实现正负极片的分离。
本发明的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，简单、高效，并且回收成本低，不会有任何污染物产生。采用本发明的分离方法对混合碎片进行一次磁选，正极碎片的分离率能达到95％以上；进行两次以上磁选，正极碎片的分离率能达到98％以上，能显著提高后续正负极粉和铜铝颗粒等有价物料的回收率和回收纯度。例如可以将分离后的正极碎片和负极碎片分别破碎制粉，通过气流分选出高纯度的高纯度的铜颗粒、铝颗粒和正、负极粉料。
附图说明
图1为具体实施方式中磁选机对混合极片的磁选过程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
具体实施方式中采用的磁选机对混合极片磁选的过程如图1所示，混合极片2通过磁选机传动皮带1传送到磁辊3磁系范围内，有磁性的正极碎片5吸附在磁辊3上，没有磁性的负极片4由于离心力的作用被抛出，正极碎片5传送脱离磁辊磁系落入正极碎片收集区，通过以上步骤将有磁性的正极碎片和无磁性的负极碎片分离开。
各实施例中采用的磁选机为高梯度强磁磁选机，高梯度强磁磁选机的磁辊的长度为1000mm。磁选过程为振动给料，给料的速度为5～6kg/min。通过振动给料，能够混合极片均匀地分布在传送皮带上。
实施例1
本实施例的锂离子电池回收过程中的正负极片的分离方法，包括以下步骤：
1)将磷酸铁锂锂离子电池放电、排出电解液，然后拆解，去除外壳、盖板及盖板上的极柱，再将电芯进行破碎，得到尺寸约为5mm的碎片；
2)分选：将步骤1)得到的碎片通过负压风选去除隔膜后，得到正极碎片和负极碎片的混合碎片；
3)将混合碎片通过传送皮带输送至磁选机的磁辊上，采用磁感应强度为9500Gs的磁场对混合极片进行磁选，将有磁性的正极碎片和无磁性的负极碎片分离开。
采用本实施例的锂离子电池回收过程中的正负极片的分离方法，正极碎片的分离率为95％。
实施例2
本实施例的锂离子电池回收过程中的正负极片的分离方法，包括以下步骤：
1)将钴酸锂锂离子电池放电、排出电解液，然后拆解，去除外壳、盖板及盖板上的极柱，再将电芯进行破碎，得到尺寸约为40mm的碎片；
2)分选：将步骤1)得到的碎片通过负压风选去除隔膜后，得到正极碎片和负极碎片的混合碎片；
3)将混合碎片通过传送皮带输送至磁选机的磁辊上，采用磁感应强度为10000Gs的磁场对混合碎片进行磁选，选出有磁性的正极碎片，得到剩余混合碎片；
4)将步骤3)得到的剩余混合碎片再次通过传送皮带输送至磁选机的磁辊上，采用磁感应强度为10000Gs的磁场进行磁选，选出正极碎片，得到剩余混合碎片；
5)再次将步骤4)中得到的剩余混合碎片通过传送皮带输送至磁选机的磁辊，采用磁感应强度为12000Gs的磁场进行磁选，选出正极碎片，剩余碎片即为负极碎片；
6)收集步骤3)、步骤4)和步骤5)中选出的正极碎片
采用本实施例的锂离子电池回收过程中的正负极片的分离方法，经过三次磁选，正极碎片的分离率为98％。
实施例3
本实施例的锂离子电池回收过程中的正负极片的分离方法，包括以下步骤：
1)将铝壳镍钴锰酸锂锂离子电池放电、排出电解液，然后整体破碎，得到尺寸约为70mm的碎片；
2)分选：将步骤1)得到的碎片先采用负压风选机去除隔膜，再通过涡电流分选机去除锂离子电池壳体，得到正极碎片和负极碎片的混合碎片；
涡电流分选机去除锂离子电池壳体的步骤为：去除隔膜后的碎片混合物，以3kg/min给料速度，通过场强5400Gs，磁辊宽度500mm涡电流分选机；涡电流磁辊顺时针旋转，导电强的大块铝壳即被分选出；
3)将混合碎片通过传送皮带输送至磁选机的磁辊上，采用磁感应强度为12000Gs的磁场对混合碎片进行磁选，选出正极碎片后，得到剩余混合碎片；
4)将剩余混合碎片再次通过传送皮带输送至磁选机的磁辊上，采用磁感应强度为12000Gs的磁场进行磁选，选出正极碎片，剩余碎片即为负极碎片；
5)收集步骤3)和步骤4)中选出的正极碎片。
采用本实施例的锂离子电池回收过程中的正负极片的分离方法，经过两次磁选，正极碎片的分离率为98％。

Claims (8)

1.一种锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：包括以下步骤：采用磁感应强度大于9000Gs的磁场对正极碎片和负极碎片的混合碎片进行磁选，选出正极碎片；所述正极碎片的正极材料含有钴、锰、铁和镍中的至少一种元素。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂中至少一种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：所述混合碎片的尺寸为5～70mm。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：所述混合碎片采用包括如下步骤的方法制备得到：将锂离子电池放电、排出电解液后，拆解，去除外壳、盖板及盖板上的极柱，将电芯进行破碎，去除隔膜，即得。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：所述混合碎片采用包括如下步骤的方法制备得到：将锂离子电池放电、排出电解液后整体破碎，去除电池壳体和隔膜，得到混合碎片。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：所述磁选采用高梯度强磁磁选机。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：磁选时振动给料。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池回收过程中正负极片的分离方法，其特征在于：还包括采用磁感应强度大于9000Gs的磁场对选出正极碎片后的剩余混合碎片进行磁选1～2次。
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