CN109786882A - 一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，包括以下步骤：1.对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并放电处理；2.对锂电池单体进行干燥处理；3.在惰性气体保护下对锂电池单体进行多级连续干式破碎处理；4.对粉碎固体混合物进行筛分处理；5.采用电解质溶剂对筛下粉状混合物进行浸提处理，以形成浆料；6.对浆料进行固液分离处理；7.一方面采用吹脱冷凝方法将固体残余物中残留的少量溶剂去除，得到不含溶剂的固体混合物；另一方面检测含有电解质的过滤溶液中的电解质含量；8.采用磁力分选方式对固体混合物进行分选处理；9.采用风力分选方式对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理。本发明全过程没有废水排放，废气可实现达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池回收处理技术领域，特别涉及一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法。
背景技术
锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛用于计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多个领域。尤其近年来，随着电动汽车的爆发式增长，锂离子电池的需求量和报废量大幅增加。大量废弃的锂离子电池造成资源能源的浪费和环境污染，废旧的锂离子电池中含有大量可利用的资源，例如铁、铜、铝等有价金属等，如果这些废旧锂离子电池回收不当，将会造成很大的资源浪费和环境污染。锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康还是有很大影响。因此，如果将废旧锂离子电池采取普通的垃圾处理方法(包括填埋、焚烧、堆肥等)，其中的钴、镍、锂、锰等金属以及无机、有机物化合物必将对大气、水、土壤造成严重的污染，具有极大的危害性。废旧锂离子电池中的物质如果进入环境中可造成重金属镍、钴、砷污染，氟污染，有机物污染，粉尘和酸碱污染。废旧锂离子电池的电解质及其转化产物，例如LiPF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶剂及其分解和水解产物，如DME、EMC、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害，甚至死亡。
目前废旧锂电池的回收利用刚刚起步，在回收过程中现有的废旧锂电池的拆解方法具有较大的局限性。现有废旧锂电池的拆解方式通常有手工拆解和机械破碎等。手工拆解费工费时，而常规的机械破碎会产生大量有机废气和粉尘，对环境造成污染。
现有技术中也有对废旧锂离子电池进行干式粉碎回收，采用干式破碎回收的工艺流程较短，能耗较低。常见的干式破碎回收多采用分级破碎方式，每级粉碎后进行磁力或涡流或风力分选，依次除去铁磁性金属、隔膜材料、正负极片金属材料和正负极粉末。通常的干式破碎回收工艺无法分离回收电解液，在破碎过程中存在起火风险，后续得到的分选产物含有可与水发生化学反应的电解质，电解质水解可能会产生有毒的氟化氢气体，对人体造成伤害，同时也会污染环境。
为此，本申请人进行了有益的探索和研究，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，该方法有效地避免干式破碎过程中发生起火风险，有效地回收电解质成分，实现全组分的清洁回收。
本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，包括以下步骤：
步骤S1，对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并对拆解后的锂电池单体进行放电处理；
步骤S2，对经过放电处理后的锂电池单体进行干燥处理；
步骤S3，在采用惰性气体作为保护气进行保护的状态下，对经过放电处理后的锂电池单体进行多级连续干式破碎处理，得到粉碎固体混合物，并产生混合废气；
步骤S4，对所述粉碎固体混合物进行筛分处理，得到筛下粉状混合物和筛上固体物，并将所述筛上固体物返回所述步骤S3中进行多级连续干式破碎处理；
步骤S5，采用电解质溶剂对所述筛下粉状混合物进行浸提处理，以形成浆料，使得所述筛下粉状混合物中的电解质溶解于所述电解质溶剂中；
步骤S6，对形成的浆料进行固液分离处理，得到含有电解质的过滤溶液和固体残余物；
步骤S7，一方面采用吹脱冷凝方法将所述固体残余物中残留的少量溶剂去除，得到不含溶剂的固体混合物；另一方面检测所述含有电解质的过滤溶液中的电解质含量，并判断过滤溶液中的电解质含量是否达到预设标准，若达到预设标准，则对所述含有电解质的过滤溶液进行蒸馏处理，得到电解质产品；若达不到预设标准，则将所述含有电解质的过滤溶液输送至所述步骤S5中作为电解质溶剂进行浸提处理；
步骤S8，采用磁力分选方式对所述固体混合物进行分选处理，得到铁磁性原料和剩余固体混合物，并对分选得到的铁磁性原料进行回收处理；
步骤S9，采用风力分选方式对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理，得到由铜、铝金属、正负极电极粉末以及隔膜材料组成的混合物。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S1中，所述对拆解后的锂电池单体采用盐水浸泡进行放电处理。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S3中，通过一惰性气体混合罐向多级连续干式破碎处理过程提供惰性气体，所述惰性气体混合罐中的氧含量低于6％。
在本发明的一个优选实施例中，所述惰性气体为氮气。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S3中，采用活性炭对由多级连续干式破碎处理过程所产生的混合废气中的VOCs进行吸附，并一方面将被吸附后的混合废气输送至所述惰性气体混合罐内，另一方面采用吹脱冷凝方法对吸附有VOCs的活性炭进行处理，在处理过程中所产生的冷凝液作为所述电解质溶剂。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S3中，所述多级连续干式破碎处理采用连续多级干式破碎机实现，所述连续多级干式破碎机内包括至少一级冲击式破碎机构。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S4中，对所述粉碎固体混合物进行筛分处理的筛分精度为50μm～200μm。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S7中，采用吹脱冷凝方法对所述固体残余物进行处理过程中所产生的冷凝液作为所述电解质溶剂。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S7中，所述过滤溶液中的电解质含量的预设标准是大于2％。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S7中，对所述含有电解质的过滤溶液进行蒸馏处理时所产生的冷凝液作为所述电解质溶剂。
由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：
1、本发明以混合盐的形态回收电解质，回收效率高；
2、本发明能够确保混合废气的VOCs达标排放；
3、本发明通过活性炭吸附、脱附回收电解质溶剂，并可循环利用；
4、本发明对固体混合物使用磁选分离铁镍等材料，回收率超过98％；
5、本发明通过风力分选得到铜、铝、隔膜和混合电极粉的混合物，铜铝的回收率超过95％；
6、本发明全过程没有废水排放，废气可实现达标排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程图。
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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，图中给出的是一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，包括以下步骤：
步骤S1，对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并对拆解后的锂电池单体进行放电处理。本实施例中，采用盐水浸泡方法对拆解后的锂电池单体进行放电处理。
步骤S2，对经过放电处理后的锂电池单体进行干燥处理。在该步骤S2中，干燥处理采用热风炉实现，干燥温度为50℃～100℃，干燥后的锂电池单体表面无游离水。
步骤S3，在采用惰性气体作为保护气进行保护的状态下，对经过放电处理后的锂电池单体进行多级连续干式破碎处理，得到粉碎固体混合物，并产生混合废气。在该步骤S3中，通过一惰性气体混合罐向多级连续干式破碎处理过程提供惰性气体，惰性气体混合罐中的氧含量低于6％，避免在破碎过程中发生起火的情况。优选地，惰性气体为氮气。在该步骤S3中，采用活性炭对由多级连续干式破碎处理过程所产生的混合废气中的VOCs进行吸附，并一方面将被吸附后的混合废气输送至惰性气体混合罐内，以补充惰性气体混合罐中的惰性气体，当然，惰性气体混合罐也要通过外部供给装置补充新的惰性气体；另一方面采用吹脱冷凝方法对吸附有VOCs的活性炭进行处理，在处理过程中所产生的冷凝液作为电解质溶剂。在该步骤S3中，多级连续干式破碎处理采用连续多级干式破碎机实现，连续多级干式破碎机内包括至少一级冲击式破碎机构，保证粉碎粒度满足要求。采用连续多级破碎替代分级破碎，可以减少工艺流程。
步骤S4，对步骤S3中得到的粉碎固体混合物进行筛分处理，得到筛下粉状混合物和筛上固体物，并将筛上固体物返回步骤S3中进行多级连续干式破碎处理。在该步骤S4中，对粉碎固体混合物进行筛分处理的筛分精度为50μm～200μm。
步骤S5，采用电解质溶剂对筛下粉状混合物进行浸提处理，以形成浆料，使得筛下粉状混合物中的电解质溶解于电解质溶剂中。在本实施例中，电解质溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。
步骤S6，对形成的浆料进行固液分离处理，得到含有电解质的过滤溶液和固体残余物。
步骤S7，一方面采用吹脱冷凝方法将在步骤S6中得到的固体残余物中残留的少量溶剂去除，得到不含溶剂的固体混合物；另一方面检测在步骤S6中得到的含有电解质的过滤溶液中的电解质含量，并判断过滤溶液中的电解质含量是否达到预设标准大于2％。若达到预设标准，则对含有电解质的过滤溶液进行蒸馏处理，得到电解质产品；若达不到预设标准，则将含有电解质的过滤溶液输送至步骤S5中作为电解质溶剂进行浸提处理。在该步骤S7中，采用吹脱冷凝方法对固体残余物进行处理过程中所产生的冷凝液作为电解质溶剂，以循环利用，节能环保。在该步骤S7中，对含有电解质的过滤溶液进行蒸馏处理时所产生的冷凝液作为电解质溶剂，以循环利用，节能环保。
步骤S8，采用磁力分选机对在步骤S7中得到的固体混合物进行分选处理，得到铁磁性原料和剩余固体混合物，并对分选得到的铁磁性原料进行回收处理。步骤S9，采用风力分选机对在步骤S8分选得到的剩余固体混合物进行分选处理，得到由铜、铝金属、正负极电极粉末以及隔膜材料组成的混合物。
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 (10)
1.一种废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并对拆解后的锂电池单体进行放电处理；
步骤S2，对经过放电处理后的锂电池单体进行干燥处理；
步骤S3，在采用惰性气体作为保护气进行保护的状态下，对经过放电处理后的锂电池单体进行多级连续干式破碎处理，得到粉碎固体混合物，并产生混合废气；
步骤S4，对所述粉碎固体混合物进行筛分处理，得到筛下粉状混合物和筛上固体物，并将所述筛上固体物返回所述步骤S3中进行多级连续干式破碎处理；
步骤S5，采用电解质溶剂对所述筛下粉状混合物进行浸提处理，以形成浆料，使得所述筛下粉状混合物中的电解质溶解于所述电解质溶剂中；
步骤S6，对形成的浆料进行固液分离处理，得到含有电解质的过滤溶液和固体残余物；
步骤S7，一方面采用吹脱冷凝方法将所述固体残余物中残留的少量溶剂去除，得到不含溶剂的固体混合物；另一方面检测所述含有电解质的过滤溶液中的电解质含量，并判断过滤溶液中的电解质含量是否达到预设标准，若达到预设标准，则对所述含有电解质的过滤溶液进行蒸馏处理，得到电解质产品；若达不到预设标准，则将所述含有电解质的过滤溶液输送至所述步骤S5中作为电解质溶剂进行浸提处理；
步骤S8，采用磁力分选方式对所述固体混合物进行分选处理，得到铁磁性原料和剩余固体混合物，并对分选得到的铁磁性原料进行回收处理；
步骤S9，采用风力分选方式对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理，得到由铜、铝金属、正负极电极粉末以及隔膜材料组成的混合物。
2.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述对拆解后的锂电池单体采用盐水浸泡进行放电处理。
3.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过一惰性气体混合罐向多级连续干式破碎处理过程提供惰性气体，所述惰性气体混合罐中的氧含量低于6％。
4.如权利要求3所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。
5.如权利要求3所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用活性炭对由多级连续干式破碎处理过程所产生的混合废气中的VOCs进行吸附，并一方面将被吸附后的混合废气输送至所述惰性气体混合罐内，另一方面采用吹脱冷凝方法对吸附有VOCs的活性炭进行处理，在处理过程中所产生的冷凝液作为所述电解质溶剂。
6.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述多级连续干式破碎处理采用连续多级干式破碎机实现，所述连续多级干式破碎机内包括至少一级冲击式破碎机构。
7.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S4中，对所述粉碎固体混合物进行筛分处理的筛分精度为50μm～200μm。
8.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S7中，采用吹脱冷凝方法对所述固体残余物进行处理过程中所产生的冷凝液作为所述电解质溶剂。
9.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S7中，所述过滤溶液中的电解质含量的预设标准是大于2％。
10.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的干式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S7中，对所述含有电解质的过滤溶液进行蒸馏处理时所产生的冷凝液作为所述电解质溶剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190521 |
|
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