CN108832214B - 一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，涉及锂电池材料回收技术领域，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经粉碎机制成金属碎屑，再利用摩擦打散机制成金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。本发明分离方法使用设备少，分离效率达99％以上，可快速实现锂电池电芯正负极极耳切割废料的大规模处理。

Description

一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法
技术领域：
本发明涉及锂电池材料回收技术领域，具体涉及一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法。
背景技术：
极耳，是锂离子聚合物电池产品的一种原材料。电池是分正负极的，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。这个接触点并不是我们看到的电池外表的那个铜片，而是电池内部的一种连接。极耳分为三种材料，电池的正极使用铝材料，负极使用镍材料，负极也有铜镀镍材料，它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。
随着锂离子聚合物电池的广泛应用，对锂离子聚合物电池材料的回收处理成为一项重要的工作。由于极耳是采用金属材质制成，为了避免资源浪费和直接废弃对环境的污染，我们可以对从电池上拆解下来的正负极极耳进行回收处理，通过分离工序逐步分离出金属铝、镍、铜。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用设备少、分离效率达99％以上、可快速实现大规模处理的锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经粉碎机制成金属碎屑，再利用摩擦打散机制成金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
所述粉碎机为剪切式粉碎机。
所述金属碎屑的尺寸为0.4-3mm。
所述金属颗粒的粒径为0.1-0.8mm。
所述正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清洗液中，5-10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干。
所述清洗液由如下重量份数的原料混合而成：焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物15-25份、羧甲基-β-环糊精1-5份、PEG-60氢化蓖麻油1-5份、聚天门冬氨酸0.5-2份、聚葡萄糖0.5-2份、水150-300份。
所述焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物由焦谷氨酸与鲸蜡醇经酯化反应制得，其具体制备方法为：先将焦谷氨酸和鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
所述焦谷氨酸、鲸蜡醇的摩尔比为1:1-1.1。
以水溶性的焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物作为清洗液的主要成分，有效清除正负极极耳混合料表面附着的灰尘和油污。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用粉碎机对正负极极耳混合料进行粉碎，再利用摩擦打散机将微小金属箔片摩擦卷曲成颗粒状，最后经比重分选机逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒；该分离方法使用设备少，分离效率达99％以上，可快速实现锂电池电芯正负极极耳切割废料的大规模处理；
(2)本发明通过清洗操作高效清除正负极极耳混合料表面附着的灰尘和油污，提高分离出的金属颗粒纯度；并且避免因油污的存在而使粉碎过程中产生的金属新截面受到污染，从而影响分离所得金属颗粒的外观色泽，进而降低所得金属颗粒的出售质量。
附图说明：
图1为本发明分离方法的工艺流程框图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1-1.5mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
实施例2
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1.25-2mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
实施例3
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1-1.5mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清洗液中，10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干。
清洗液由20g焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物、2g羧甲基-β-环糊精、2g PEG-60氢化蓖麻油、0.5g聚天门冬氨酸、0.5g聚葡萄糖和300g水混合而成。
焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物的制备：先将1mol焦谷氨酸和1mol鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
实施例4
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1-1.5mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清洗液中，10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干。
清洗液由20g焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物、3g羧甲基-β-环糊精、1g PEG-60氢化蓖麻油、1g聚天门冬氨酸、0.5g聚葡萄糖和300g水混合而成。
焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物的制备：先将1mol焦谷氨酸和1mol鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
对照例1
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1-1.5mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清洗液中，10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干。
清洗液由20g焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物、3g羧甲基-β-环糊精、1g PEG-60氢化蓖麻油、1g聚天门冬氨酸和300g水混合而成。
焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物的制备：先将1mol焦谷氨酸和1mol鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
对照例2
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1-1.5mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清洗液中，10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干。
清洗液由7g焦谷氨酸、13g鲸蜡醇、3g羧甲基-β-环糊精、1g PEG-60氢化蓖麻油、1g聚天门冬氨酸、0.5g聚葡萄糖和300g水混合而成。
焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物的制备：先将1mol焦谷氨酸和1mol鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
对照例3
如图1所示，一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经剪切式粉碎机制成尺寸1-1.5mm的金属碎屑，再利用摩擦打散机制成粒径0.3-0.5mm的金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒。
正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清水中，10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干。
实施例5
以实施例4为基础，设置在制备清洗液时不添加聚葡萄糖的对照例1、在制备清洗液时以等量焦谷氨酸和鲸蜡醇替代焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物的对照例2、在进行正负极极耳混合料清洗时直接以等量清水作为清洗液的对照例3。
分别利用实施例3、实施例4、对照例1、对照例2、对照例3对同批等量正负极极耳混合料进行清洗，清洗液用量相等，并对清洗效果进行测试，测试结果如表1所示。
表1本发明清洗液对正负极极耳混合料的清洗效果
测试项目 实施例3 实施例4 对照例1 对照例2 对照例3
污垢清除率/％ 99.48 99.76 98.51 74.63 50.25
由表1可知，实施例3和实施例4所制清洗液的清洗效果最好，能够使正负极极耳混合料的污垢清除率达到99％以上；在制备清洗液时不添加聚葡萄糖的对照例1将清除率降至98.5％左右，说明聚葡萄糖的添加能够提高清除率；在制备清洗液时以等量焦谷氨酸和鲸蜡醇替代焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物的对照例2将清除率进一步降至74％左右，说明焦谷氨酸和鲸蜡醇通过酯化反应能够提高清除率；直接以清水作为清洗液的对照例3由于只能清除正负极极耳混合料上附着的灰尘，不能有效清除油污，因此清除率低至50％左右。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，其特征在于：包括粉碎、摩擦打散和比重分离三道工序，先将正负极极耳混合料经粉碎机制成金属碎屑，再利用摩擦打散机制成金属颗粒，最后利用比重分选机从金属颗粒中逐一分离出铝粒、铜粒和镍粒；
所述正负极极耳混合料在粉碎前需要进行清洗操作，具体操作是：将正负极极耳混合料浸没于清洗液中，5-10min后取出，经清水冲洗后利用50-60℃热风风干；
所述清洗液由如下重量份数的原料混合而成：焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物15-25份、羧甲基-β-环糊精1-5份、PEG-60氢化蓖麻油1-5份、聚天门冬氨酸0.5-2份、聚葡萄糖0.5-2份、水150-300份；
所述焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物由焦谷氨酸与鲸蜡醇经酯化反应制得，其具体制备方法为：先将焦谷氨酸和鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
2.根据权利要求1所述的锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，其特征在于：所述粉碎机为剪切式粉碎机。
3.根据权利要求1所述的锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，其特征在于：所述金属碎屑的尺寸为0.4-3mm。
4.根据权利要求1所述的锂电池电芯正负极极耳切割废料的分离方法，其特征在于：所述金属颗粒的粒径为0.1-0.8mm。
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