CN108736091A - 一种锂电池的拆解回收工艺 - Google Patents

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刘毅
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Abstract

本发明提供了一种锂电池的拆解回收工艺，属于电池回收及环境保护领域。本发明提供的一种锂电池的拆解回收工艺，该方法先将电池进行分粉碎，将电池的金属壳体和内容物进行筛分，然后通过热解的方式将金属箔与电极粘结剂、挥发性气体进行分离，通过筛分金属箔以及处理挥发性气体，就能全面处理锂电池的各类污染物，起到有效处理的效果，减小环境污染。

Description

一种锂电池的拆解回收工艺
技术领域
本发明涉及电池回收及环境保护领域，具体而言，涉及一种锂电池的拆解回收工艺。
背景技术
面对日益严峻的能源危机和环境问题，新能源电动汽车替代传统汽车已成为人类社会发展的必然趋势。根据三部委联合发布《汽车产业中长期发展规划》，到2020年新能源汽车产销要达到200万辆，为完成这一目标，2018-2020年新能源汽车销量预计将维持37％以上增速；规划还提出到2025年新能源汽车占汽车产销20％以上，届时新能源汽车年销量有望超过600万辆。伴随新能源汽车产销量的快速增长，其重要组件废旧动力锂电池的退役报废量与日俱增。电动乘用车电池的有效寿命在4-6年，而电动商用车由于日行驶里程长，充放电频率高，有效寿命仅3年左右。据估算，2018年退役动力锂电池达到1106GWh，其中三元电池0.16GWh，磷酸铁锂电池10.93GWh，共计11.01万吨，对应65.91亿市场空间容量，2020年市场空间达148.2亿。
动力锂电池在其生命周期中具有分散性大的特点，面对即将到来的废旧动力锂电池退役报废潮，如若不对其进行回收集中处理，将会给社会和环境带来重大安全环保隐患。另外，各类动力锂电池中都含有大量可回收利用的Co、Ni、Mn、Cu、Li、Al、Fe等有价金属，如果这些元素得到回收利用，会使自然界的资源得到极大的保护，并具有较好的经济效益。鉴于此，2018年2月26日，工信部等七部委联合发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，办法明确废旧动力锂电池生产企业产品的设计要求、生产要求和回收责任等。作为废旧动力锂电池的纲领性指导文件，将加强新能源汽车动力蓄电池回收利用管理，规范行业发展，加速我国废旧动力锂电池回收产业的发展。
当前我国动力锂电池回收利用技术存在重大短板。在缺乏专业机构和专业技术的情况下，绝大部份到达退役报废期的废旧动力锂电池流入不具备回收利用资质的小作坊，不仅回收利用率低，浪费资源，也为安全环保埋下重大隐患。随着动力锂电池退役报废期的大规模到来，资源浪费与安全环保隐患日趋严重。因此，发展新能源汽车废旧动力锂电池循环利用产业是十分重要而迫切的。
目前的回收工艺中，不能深度分选电极材料，有机废液也不能很好的处理，依然存在环境污染的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种锂电池的拆解回收工艺，对电极材料进行深度授粉，并较好的处理有机废液的问题。
为了实现本发明的上述目的，采用以下技术方案：
一种锂电池的拆解回收工艺，包括以下步骤：
粉碎锂电池单体并筛分得到金属箔和电极材料的混合物，热解混合物并筛分得到金属箔、电极粉末和挥发性气体；
通过磁分选电极粉末得到正极粉末和负极粉末；
金属箔经过分选得到铜箔和铝箔；
挥发性气体经过蓄热燃烧处理并除尘后进行尾气排放。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种锂电池的拆解回收工艺，该方法先将电池进行分粉碎，将电池的金属壳体和内容物进行筛分，然后通过热解的方式将金属箔与电极粘结剂、挥发性气体进行分离，通过筛分金属箔以及处理挥发性气体，就能全面处理锂电池的各类污染物，起到有效处理的效果，减小环境污染。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种锂电池的拆解回收工艺进行具体说明。
一种锂电池的拆解回收工艺，包括以下步骤：
粉碎锂电池单体并筛分得到金属箔和电极材料的混合物，热解混合物并筛分得到金属箔、电极粉末和挥发性气体；
通过磁分选电极粉末得到正极粉末和负极粉末；
金属箔经过分选得到铜箔和铝箔；
挥发性气体经过蓄热燃烧处理并除尘后进行尾气排放。。
先通过放电处理，将电池的余电处理掉，避免在后期的处理中，由于温度或者机械压力的作用下导致锂电池的爆炸等事故，保证整个处理过程发的安全。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，热解的温度为300-500℃，时间为5-30min。
热解过程中，电解液、粘结剂等就会受热分解，达到分解内容物的效果。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，筛分分选采用磁分选的方式进行。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，磁分选的磁感应强度为10000-16000GS。
通过磁分选的物理筛分方式，可以提高筛分的效率，采用强度较高的磁感应方式，避免化学等方法的投入，降低投入的成本。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，蓄热燃烧的温度为300-500℃。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，蓄热燃烧过程中采用复合催化剂进行催化反应，复合催化剂包括主催化剂和助催化剂。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，主催化剂包括Fe2O3、CuO和MnO2。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，助催化剂包括La2O3和TiO2。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，主催化剂和助催化剂的孔密度为50孔/英寸2-200孔/英寸2。
在蓄热分解的过程中，通过使用催化剂，能起到降低反应温度、提高反应效率的目的；如果不使用催化剂，就需要较高的温度参与，对反应设备的要求就较高；因此，通过主催化剂和助催化剂使用，能有效降低生产的成本；选用合适孔径的催化剂，增大催化剂与其他的接触面积，也能提高催化反应效果。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，尾气中的有机物浓度小于10mg/m3。
对尾气进行处理，使得尾气中有机物浓度小于10mg/m3符合尾气排放标准，减小空气的污染；因此，是一种环境友好型的处理方法。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种锂电池的拆解回收工艺，包括以下步骤：
1.1破碎：将经过放电处理的锂电池(尤其是废旧锂电池单体)经过破碎机破碎，得到破碎料；
1.2分选I：将破碎后的破碎料经过振动筛分出电池的金属壳体得到金属箔和电极材料的混合料；
1.3热解：将混合料加入热解设备中进行热解，热解温度为300℃，时间30min，得到金属箔和电极粉料混合物，以及挥发性气体；
1.4分选II：将金属箔与电极粉料混合物经待遇撞击构件的振动筛分选，得到金属箔和电极粉料；
1.5磁选：电极粉料经过连续磁感应强度为10000GS的磁分选，得到正极粉末和负极粉末；
1.6分选III：经过比重分选，金属箔筛分成铜箔和铝箔；
1.7净化：将得到的挥发性气体通入放置催化剂，催化剂的孔密度为50孔/英寸2；催化剂包括主催化剂为Fe2O3、CuO和MnO2，助催化剂为La2O3和TiO2的蓄热燃烧设备中进行净化处理；蓄热燃烧的温度为300℃；
1.8尾气排放：蓄热燃烧后进行除尘处理后，尾气中有机物浓度小于10mg/m3；可以进行排放。
实施例2
本实施例提供一种锂电池的拆解回收工艺，包括以下步骤：
1.1破碎：将经过放电处理的锂电池(尤其是废旧锂电池单体)经过破碎机破碎，得到破碎料；
1.2分选I：将破碎后的破碎料经过振动筛分出电池的金属壳体得到金属箔和电极材料的混合料；
1.3热解：将混合料加入热解设备中进行热解，热解温度为500℃，时间5min，得到金属箔与电极粉末混合物，以及挥发性气体；
1.4分选II：将金属箔与电极粉末混合物经待遇撞击构件的振动筛分选，得到金属箔和电极粉料；
1.5磁选：电极粉料经过连续磁感应强度为16000GS的磁分选，得到正极粉末和负极粉末；
1.6分选III：经过比重分选，金属箔筛分成铜箔和铝箔；
1.7净化：将得到的挥发性气体通入放置催化剂，催化剂的孔密度为200孔/英寸2；催化剂包括主催化剂为Fe2O3、CuO和MnO2，助催化剂为La2O3和TiO2的蓄热燃烧设备中进行净化处理；蓄热燃烧的温度为500℃；
1.8尾气排放：蓄热燃烧后进行除尘处理后，尾气中有机物浓度小于10mg/m3；可以进行排放。
实施例3
本实施例提供一种锂电池的拆解回收工艺，包括以下步骤：
1.1破碎：将经过放电处理的锂电池(尤其是废旧锂电池单体)经过破碎机破碎，得到破碎料；
1.2分选I：将破碎后的破碎料经过振动筛分出电池的金属壳体得到金属箔和电极材料的混合料；
1.3热解：将混合料加入热解设备中进行热解，热解温度为400℃，时间15min，得到金属箔与电极粉末混合物，以及挥发性气体；
1.4分选II：将金属箔与电极粉末混合物经待遇撞击构件的振动筛分选，得到金属箔和电极粉料；
1.5磁选：电极粉料经过连续磁感应强度为12000GS的磁分选，得到正极粉末和负极粉末；
1.6分选III：经过比重分选，金属箔筛分成铜箔和铝箔；
1.7净化：将得到的挥发性气体通入放置催化剂，催化剂的孔密度为100孔/英寸2；催化剂包括主催化剂为Fe2O3、CuO和MnO2，助催化剂为La2O3和TiO2的蓄热燃烧设备中进行净化处理；蓄热燃烧的温度为400℃；
1.8尾气排放：蓄热燃烧后进行除尘处理后，尾气中有机物浓度小于10mg/m3；可以进行排放。
实施例4
本实施例提供一种锂电池的拆解回收工艺，包括以下步骤：
1.1破碎：将经过放电处理的锂电池(尤其是废旧锂电池单体)经过破碎机破碎，得到破碎料；
1.2分选I：将破碎后的破碎料经过振动筛分出电池的金属壳体得到金属箔和电极材料的混合料；
1.3热解：将混合料加入热解设备中进行热解，热解温度为450℃，时间15min，得到金属箔、电极粉粉料和挥发性气体；
1.4分选II：将金属箔与电极粉末混合物经待遇撞击构件的振动筛分选，得到金属箔和电极粉料；
1.5磁选：电极粉料经过连续磁感应强度为13000GS的磁分选，得到正极粉末和负极粉末；
1.6分选III：经过比重分选，金属箔筛分成铜箔和铝箔；
1.7净化：将得到的挥发性气体通入放置催化剂，催化剂的孔密度为150孔/英寸2；催化剂包括主催化剂为Fe2O3、CuO和MnO2，助催化剂为La2O3和TiO2的蓄热燃烧设备中进行净化处理；蓄热燃烧的温度为350℃；
1.8尾气排放：蓄热燃烧后进行除尘处理后，尾气中有机物浓度小于10mg/m3；可以进行排放。
实验例
本实验例采用实施例1-4提供的拆解回收工艺分别命名为例1到例4，对废旧锂电池进行拆解回收，常规的方法作为对比(命名为对比例)。拆解回收的结果如表1所示。
表1拆解回收结果比较
回收例 正极回收率 负极回收率 铜回收率 铝回收率
例1 97％ 96％ 91％ 93％
例2 97％ 99％ 94％ 93％
例3 95％ 97％ 92％ 94％
例4 98％ 98％ 92％ 95％
对比例 71％ 65％ 76％ 81％
从表1可以看出，本发明听过的拆解回收工艺在正负极粉末回收率、铜回收率和氯回收率上明显高于常规的方法的回收率。
综上所述，本发明实施例提供的锂电池的拆解回收工艺，通过多层重复筛分，以及热解、磁分选和蓄热燃烧等方法配合使用，能明显提高废旧锂电池的正负极材料、铜箔和铝箔的回收效率，具备较高的生产实用价值。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
粉碎锂电池单体并筛分得到金属箔和电极材料的混合料，热解所述混合料并筛分得到金属箔、电极粉末和挥发性气体；
通过磁分选所述电极粉末得到正极粉末和负极粉末；
所述金属箔经过分选得到铜箔和铝箔；
所述挥发性气体经过蓄热燃烧处理并除尘后进行尾气排放。
2.根据权利要求1所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述热解的温度为300-500℃，时间为5-30min。
3.根据权利要求2所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述筛分分选采用磁分选的方式进行。
4.根据权利要求3所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述磁分选的磁感应强度为10000-16000GS。
5.根据权利要求4所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述蓄热燃烧的温度为300-500℃。
6.根据权利要求1所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述蓄热燃烧过程中采用复合催化剂进行催化反应，所述复合催化剂包括主催化剂和助催化剂。
7.根据权利要求6所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述主催化剂包括Fe2O3、CuO和MnO2。
8.根据权利要求7所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述助催化剂包括La2O3和TiO2。
9.根据权利要求8所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述主催化剂和所述助催化剂的孔密度为50孔/英寸2-200孔/英寸2。
10.根据权利要求1所述的锂电池的拆解回收工艺，其特征在于，所述尾气中的有机物浓度小于10mg/m3。
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