CN109719117A - 一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池回收技术领域,具体的说是一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法。将去壳后废电池芯采用灭火沙和导电碳黑的混合物包裹，包裹后置于密闭容器中并通入二氧化碳或含二氧化碳的混合气体或在真空氛围下，而后将密闭容器置于光波炉中调至光波微波组合加热档加热5‑500秒；降温后取出电芯、破碎、筛分，得到电极材料粉末和铜铝箔。本发明的热解采用光波炉的光波微波组合加热方式热解，提高了热解效率，短时间内将粘结剂、隔膜和电解液中的有机物热解破坏，实现电极材料与铜铝箔的分离，同时解决了锂电池集流体在微波场的尖端放电问题，提高热解过程安全性。

Description

一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法
技术领域
本发明属于锂离子电池回收技术领域,具体的说是一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法。
背景技术
锂离子电池是具有一系列优良性能的绿色电池，自20世纪末实现商业化以来，以其具有能量密度大、质量轻、寿命长且无记忆性等诸多优点，被广泛应用于电动自行车、电动工具、助力车、高尔夫球车、航模玩具、矿灯等动力电池领域、移动电话、笔记本电脑、照相机等便携式电子设备领域以及电动汽车中。未来该材料在移动通讯基站、储能设备等领域也具有发展空间。
锂离子电池中含有的LiPF6、LiBF4、LiClO4等电解质和EC、EMC、DMC等有机溶剂，对环境和人体有较大危害，被国家定为危险废物。另一方面，由于锂离子电池正极材料多为过渡金属氧化物，如LiFePO4、LiCoO2、Li[Ni1-x-yCoxMny]O2等，其中含有贵重和稀缺金属比如钴、镍、锂等；还有锂离子电池极片集流体如铜、铝箔材料资源等。因此，对废旧锂离子电池进行无害化处理及对其中的金属进行资源化回收再利用意义重大。
随着锂离子电池技术的快速发展，锂离子电池的产量和报废量都呈现快速增加的趋势，研究废旧锂离子电池再资源化的专利和报到也较多，主要有湿法回收和干法回收，其中湿法回收是目前主要的回收方法。在湿法回收技术中，主要通过破碎分选、高温焙烧、酸浸除杂、沉前驱体、回收硫酸盐和碳酸锂等工序对锂电池中的活性部分进行回收。其中热解步骤主要采用高温炉、回转炉等传统加热方式进行，普遍存在加热时间长、加热空间利用率低的问题，降低了锂电回收的工作效率。
为提高热解效率，近年来研究人员在电池热解方面做了大量探索工作，专利CN103247837A公布了一种微波热解处理废旧锂电池的方法，但由于破碎的锂电池集流体铜铝箔在微波场内会产生尖端放电现象，微波热解过程安全风险高。
发明内容
本发明目的在于提供一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
将去壳后废电池芯采用灭火沙和导电碳黑的混合物包裹，包裹后置于密闭容器中并通入二氧化碳或含二氧化碳的混合气体或在真空氛围下，而后将密闭容器置于光波炉中调至光波微波组合加热档加热5-500秒；降温后取出电芯、破碎、筛分，得到电极材料粉末和铜铝箔。其中，密闭容器为真空且欠氧(欠氧为无氧条件)氛围下。
所述光波微波组合加热后降温将电池芯包裹的混合物取出，取出电芯，而后粉碎、筛分。
所述去壳后废电池芯均分切段，待用。
所述灭火沙和导电碳黑的混合物中，导电炭黑的加入量为灭火沙质量的0.1-5.0wt％。
所述包裹灭火沙和导电碳黑混合物的电芯放置于密闭的热解器中，密闭热解器内通入二氧化碳或含二氧化碳的混合气体或真空氛围，而后将热解器置于光波炉中，将光波炉中的接地引线与热解器皿连接。
所述光波微波组合加热为采用光波微波一体炉来实现组合加热方式。所述组合加热方式采用光波微波一体炉的光波微波组合档实现本发明；同时光波微波一体炉功率大加热时间短，功率小加热时间长，直至将电芯中有机物热解完全。
所述热解产生尾气冷凝吸收；热解后电芯破碎后筛分获得灭火沙和导电炭黑回收再利用。
本发明所具有的优点：
本发明的热解采用光波炉的光波微波组合加热方式热解，既利用了光波由外自内快速加热的优点，又利用了微波自内向外快速加热的优势，将光波和微波两种加热方式的优点结合起来，提高了热解效率，短时间内将粘结剂、隔膜和电解液中的有机物热解破坏，实现电极材料与铜铝箔的分离，同时解决了锂电池集流体在微波场的尖端放电问题，提高热解过程安全性。
并且，采用本发明方法，可以将废旧锂电池的热解效率由传统的小时级提升至秒级。
附图说明
图1为本发明实施例提供的工艺路线图。
具体实施方式：
下面结合附图以及实施方案对本发明做进一步的解释说明。
下述实施例请根据权利要求给出的进一步内容进行补充
实施例1
将废旧18650型动力锂电池去壳后的电芯均分切为3段，取出1段约11.5g，将其用灭火沙和电炭黑的混合物(其中，电炭黑的加入量为灭火沙质量的0.5wt％)包裹后放入碳化硅器皿中，往热解器皿内通二氧化碳而后密封，放入光波炉中，将光波炉调至光波微波组合档(加入功率为500W)加热方式，加热100秒，待热解完成后(即，直至将电芯中有机物热解完全)，冷却降温，将热解后去除灭火沙的电芯剪切破碎、筛分，得到电极材料粉末6.8g和铜铝箔2.1g，灭火沙和导电炭黑筛分回用，电池活性材料剥离率约99％。
所述包裹灭火沙和导电碳黑混合物的电芯放置于热解器中，而后将热解器置于光波炉中，将光波炉中的接地引线与热解器皿连接。
实施例2
将废旧18650型动力锂电池去壳后的电芯均分切为3段，取出1段约11.6g将其用灭火沙和导电炭黑混合物(其中，电炭黑的加入量为灭火沙质量的1wt％)将电芯包裹后放入刚玉器皿中，玉器皿内抽真空至-0.095MPa，并在欠氧(无氧)氛围下而后密封，放入光波炉中，将光波炉调至光波微波组合档加热方式(加入功率为300W)，加热300秒，热解完成后，冷却降温卸掉真空，将热解后的电芯剪切破碎、筛分，得到电极材料粉末6.8g和铜铝箔2.1g，灭火沙和导电炭黑筛分回用，电池活性材料剥离率约98％。
所述包裹灭火沙和导电碳黑混合物的电芯放置于热解器中，而后将热解器置于光波炉中，将光波炉中的接地引线与热解器皿连接。
实施例3
将废旧18650型动力锂电池去壳后的电芯均分切为3段，取出1段约11.2g，将其用灭火沙和导电炭黑的混合物(其中，电炭黑的加入量为灭火沙质量的1.5wt％)将电芯包裹放入碳化硅器皿中，往热解器皿内按体积比1:1通氮气和二氧化碳的混合气体而后密封，后放入光波炉中，将光波炉调至光波微波组合档加热方式(加入功率为450W)加热150秒，待热解完成后，冷却降温，将热解后的电芯剪切破碎、筛分，得到电极材料粉末6.7g和铜铝箔2.2g，灭火沙和导电炭黑筛分回用，电池活性材料剥离率大于99％。
所述包裹灭火沙和导电碳黑混合物的电芯放置于热解器中，而后将热解器置于光波炉中，将光波炉中的接地引线与热解器皿连接。

Claims (6)

1.一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法，其特征在于：将去壳后废电池芯采用灭火沙和导电碳黑的混合物包裹，包裹后置于密闭容器中并通入二氧化碳或含二氧化碳的混合气体或在真空氛围下，而后将密闭容器置于光波炉中调至光波微波组合加热档加热5-500秒；降温后取出电芯、破碎、筛分，得到电极材料粉末和铜铝箔。
2.按权利要求1所述的回收处理废旧锂电池过程中热解的方法，其特征在于：所述去壳后废电池芯均分切段，待用。
3.按权利要求1所述的回收处理废旧锂电池过程中热解的方法，其特征在于：所述灭火沙和导电碳黑的混合物中，导电炭黑的加入量为灭火沙质量的0.1-5.0wt％。
4.按权利要求1所述的回收处理废旧锂电池过程中热解的方法，其特征在于：所述包裹灭火沙和导电碳黑混合物的电芯放置于热解器中，而后将热解器置于光波炉中，将光波炉中的接地引线与热解器皿连接。
5.按权利要求1所述的回收处理废旧锂电池过程中热解的方法，其特征在于：所述光波微波组合加热为采用光波微波一体炉来实现组合加热方式。
6.按权利要求1所述的回收处理废旧锂电池过程中热解的方法，其特征在于：所述热解产生尾气冷凝吸收；热解后电芯破碎后筛分获得灭火沙和导电炭黑回收再利用。
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