CN109994793A - 一种锂电池集流体的分离方法 - Google Patents

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徐宝华
魏绍博
朱斯忠
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Abstract

本发明公开了一种锂电池集流体的分离方法，包括以下步骤：将废旧锂电池裂解；将裂解后的锂电池破碎形成碎片；对碎片进行分离，获得混合物，混合物包括铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素；将混合物放入分离液中，搅拌、静置，直至铜箔沉落底部，碳粉及稀土元素和铝箔浮于上层；捞取铜箔并冲洗，捞取碳粉及稀土元素和铝箔并冲洗，获得表面含水的铜箔和表面含水的铝箔；烘干，获得干燥的铜箔和铝箔。本发明所提供的分离方法，通过对裂解后的锂电池进行破碎，破碎过程不再散发出难闻的气味，不会对空气环境造成严重污染，也不需要密封抽气(风选)装置；另外，利用分离液对混合物进行分离，分别获得铜箔和铝箔，该分离方法容易操作、环保、成本低。

Description

一种锂电池集流体的分离方法
技术领域
本发明涉及废旧电池回收处理方法领域，特别是涉及一种锂电池集流体的分离方法。
背景技术
自锂离子电池出现以来，由于其能量密度高、重量轻、寿命长且无记忆效应而被广泛的使用。随着数码产品的广泛普及和电池交通工具的逐步推广，锂离子电池的用量不断增加。与此同时，废旧的锂离子电池的产生量也与日俱增。出于环保和资源再利用的角度，废旧的锂离子电池的拆解回收势在必行，而在废旧锂电池拆解的过程中又涉及到电解液的回收处理。
目前，废旧的锂离子电池的回收处理工艺和方法，基本都集中在有价金属的提炼和再利用上，而对于废旧的锂离子电池的筛选和分离上研究报道较少。现有技术中，废旧的锂离子电池的筛选分离，主要是采用物理法进行处理，具体的，废旧的锂离子电池经过预处理(筛选型号、放电、烘干等)，采用机械性破碎、锤击、磁性筛选等工艺进行资源化。
然而，由于废旧锂电池在进行资源化的过程中，研究者们都集中在了正负极的提炼及再利用上，很少涉及到集流体，而混合的集流体(铜箔和铝箔)的进行分离可以提高资源的利用率、缩减后续的工艺流程、减少能源消耗、提高正负极材料的利用率。
因此，如何实现锂电池集流体的分离，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池集流体的分离方法，该锂电池集流体的分离方法高效、绿色、环保，成本低，操作简单。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂电池集流体的分离方法，包括以下步骤：
步骤S1：将待处理的废旧锂电池放入水分子裂解炉内，在280-320℃下裂解0.8-1.2h；
步骤S2：将裂解后的所述锂电池通过破碎机高速剪切破碎，形成碎片；
步骤S3：对所述碎片进行分离，获得混合物，所述混合物包括铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素；
步骤S4：将所述混合物放入温度为50-200℃的分离液中，搅拌5-10min，静置5-10min，直至所述铜箔沉落至所述分离液的底部，所述碳粉及稀土元素和所述铝箔浮于所述分离液的上层；
步骤S5：捞取所述铜箔并冲洗，捞取所述碳粉及稀土元素和所述铝箔并冲洗，获得表面含水的所述铜箔和表面含水的所述铝箔；
步骤S6：将表面含水的所述铜箔和表面含水的所述铝箔放入烘箱中，在130-170℃下烘干，获得干燥的所述铜箔和所述铝箔。
优选的，所述锂电池为带有钢壳的锂电池，并且，所述步骤S2与所述步骤S3之间还包括：
步骤S2A：对所述碎片进行磁选，去除所述碎片中的钢质材料。
优选的，所述锂电池为18650锂电池或方形锂电池。
优选的，所述步骤S4中，搅拌时间为6min。
优选的，所述锂电池为软包锂电池，并且，所述步骤S4中，搅拌时间为5min。
优选的，所述步骤S4中，所述分离液的温度为100℃，静置时间为6min；所述步骤S6中，烘干温度为150℃。
本发明所提供的锂电池集流体的分离方法，包括以下步骤：步骤S1：将待处理的废旧锂电池放入水分子裂解炉内，在280-320℃下裂解0.8-1.2h；步骤S2：将裂解后的所述锂电池通过破碎机高速剪切破碎，形成碎片；步骤S3：对所述碎片进行分离，获得混合物，所述混合物包括铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素；步骤S4：将所述混合物放入温度为50-200℃的分离液中，搅拌5-10min，静置5-10min，直至所述铜箔沉落至所述分离液的底部，所述碳粉及稀土元素和所述铝箔浮于所述分离液的上层；步骤S5：捞取所述铜箔并冲洗，捞取所述碳粉及稀土元素和所述铝箔并冲洗，获得表面含水的所述铜箔和表面含水的所述铝箔；步骤S6：将含水的所述铜箔和表面含水的所述铝箔放入烘箱中，在130-170℃下烘干，获得干燥的所述铜箔和所述铝箔。该锂电池集流体的分离方法，通过对裂解后的所述锂电池进行破碎，由于所述锂电池已经裂解过，破碎过程不再散发出难闻的气味，因此不会对空气环境造成严重污染，也不需要密封抽气(风选)装置；另外，利用所述分离液对所述混合物进行分离，分别获得所述铜箔和所述铝箔，该分离方法容易操作、环保、成本低。
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为本发明所提供的锂电池集流体的分离方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种锂电池集流体的分离方法，该锂电池集流体的分离方法高效、绿色、环保，成本低，操作简单。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参考图1，图1为本发明所提供的锂电池集流体的分离方法的流程图。
在该实施方式中，锂电池集流体的分离方法包括以下步骤：
步骤S1：将待处理的废旧锂电池放入水分子裂解炉内，在280-320℃下裂解0.8-1.2h，具体的，裂解时间优选为1h；
步骤S2：将裂解后的锂电池通过破碎机高速剪切破碎，形成碎片；
具体的，裂解后的锂电池，包括硬包装电池和软包装电池，所有的有机物，包括标签、电解液、粘合剂等均已分解成碳和小分子气体释出，其中可燃性气体已被点燃，转化为小分子无机物气体，以二氧化碳为主，这些气体将收集进入吸收炉，二氧化碳、氟化氢等将吸收液全部吸收；裂解后的锂电池，经过破碎机的高速剪切，变成了碎片，由于已经裂解过，破碎过程不再散发出难闻的气味，因此不会对空气环境造成严重污染，也不需要密封抽气装置，更具体的，碎片包括钢片、铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素等物质；
步骤S3：对碎片进行简单的分离，获得混合物，混合物包括铜箔、铝箔和少量的碳粉及稀土元素；
步骤S4：将混合物放入温度为50-200℃的分离液中，在空气中操作，然后对分离液进行搅拌，搅拌时间为5-10min，搅拌后静置，静置时间为5-10min，直至铜箔沉落至分离液的底部，碳粉及稀土元素和铝箔浮于分离液的上层；上述搅拌是为了使得混合物分散，便于不同物质的分离；
步骤S5：用滤网捞取铜箔，然后对铜箔进行冲洗，获得表面含水的铜箔；用另一滤网捞取碳粉及稀土元素和铝箔，并对碳粉及稀土元素和铝箔进行冲洗，碳粉及稀土元素随水流出，获得表面含水的铝箔；
具体的，上述冲洗应当选择清水冲洗，防止对铜箔和铝箔再次污染，同时，清水成本低、环保；
步骤S6：将表面含水的铜箔和表面含水的铝箔放入烘箱中，在130-170℃下烘干，获得干燥的铜箔和铝箔，完成锂电池集流体的分离过程。
该锂电池集流体的分离方法，通过对裂解后的锂电池进行破碎，由于锂电池已经裂解过，破碎过程不再散发出难闻的气味，因此不会对空气环境造成严重污染，也不需要密封抽气(风选)装置；另外，利用分离液对混合物进行分离，分别获得铜箔和铝箔，该分离方法容易操作、环保、成本低。
具体的，步骤S4中，分离液的温度为100℃，静置时间为6min；步骤S6中，烘干温度为150℃。
这里需要说明的是，步骤S3中混合物的获得并不局限在裂解方法时所得，现有的物理法、湿法等工艺得到的也在使用范围内。
在上述各实施方式的基础上，锂电池为带有钢壳的锂电池，并且，步骤S2与步骤S3之间还包括：
步骤S2A：对碎片进行磁选，去除碎片中的钢质材料。
上述磁选是为了将钢质材料选出来，对于软包装电池不需要这一过程，仅适用于带有钢壳的锂电池集流体的分离过程中。
优选的，上述钢壳的锂电池为18650锂电池或方形锂电池。
进一步，当锂电池为18650锂电池或方形锂电池时，步骤S4中，搅拌时间为6min，即当锂电池为18650锂电池或方形锂电池时，锂电池集流体的分离方法包括以下步骤：
步骤S1：将待处理的废旧锂电池放入水分子裂解炉内，在280-320℃下裂解1h；
步骤S2：将裂解后的锂电池通过破碎机高速剪切破碎，形成碎片；
步骤S2A：对碎片进行磁选，去除碎片中的钢质材料；
步骤S3：对碎片进行分离，获得混合物，混合物包括铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素；
步骤S4：将混合物放入温度为100℃的分离液中，搅拌6min，静置6min，直至铜箔沉落至分离液的底部，碳粉及稀土元素和铝箔浮于分离液的上层；
步骤S5：捞取铜箔并冲洗，捞取碳粉及稀土元素和铝箔并冲洗，获得表面含水的铜箔和表面含水的铝箔；
步骤S6：将表面含水的铜箔和表面含水的铝箔放入烘箱中，在150℃下烘干，获得干燥的铜箔和铝箔。
在上述各实施方式的基础上，当锂电池为软包锂电池时，步骤S4中，搅拌时间为5min，即当锂电池为软包锂电池时，锂电池集流体的分离方法包括以下步骤：
步骤S1：将待处理的废旧锂电池放入水分子裂解炉内，在280-320℃下裂解1h；
步骤S2：将裂解后的锂电池通过破碎机高速剪切破碎，形成碎片；
步骤S3：对碎片进行分离，获得混合物，混合物包括铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素；
步骤S4：将混合物放入温度为100℃的分离液中，搅拌5min，静置6min，直至铜箔沉落至分离液的底部，碳粉及稀土元素和铝箔浮于分离液的上层；
步骤S5：捞取铜箔并冲洗，捞取碳粉及稀土元素和铝箔并冲洗，获得表面含水的铜箔和表面含水的铝箔；
步骤S6：将表面含水的铜箔和表面含水的铝箔放入烘箱中，在150℃下烘干，获得干燥的铜箔和铝箔。
在上述各实施方式的基础上，步骤S4中，分离液为无毒、无味并且不与铜箔和铝箔发生反应的分离液，即用于分离碎片的分离液，应当选择一种或几种不同铜箔和铝箔反应的物质，其分离液有一下特征要求常温下稳定、无毒、无味、无挥发性、无氧化性和还原性，不与铜和铝发生化学反应，且廉价、可重复使用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的锂电池集流体的分离方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种锂电池集流体的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将待处理的废旧锂电池放入水分子裂解炉内，在280-320℃下裂解0.8-1.2h；
步骤S2：将裂解后的所述锂电池通过破碎机高速剪切破碎，形成碎片；
步骤S3：对所述碎片进行分离，获得混合物，所述混合物包括铜箔、铝箔和碳粉及稀土元素；
步骤S4：将所述混合物放入温度为50-200℃的分离液中，搅拌5-10min，静置5-10min，直至所述铜箔沉落至所述分离液的底部，所述碳粉及稀土元素和所述铝箔浮于所述分离液的上层；
步骤S5：捞取所述铜箔并冲洗，捞取所述碳粉及稀土元素和所述铝箔并冲洗，获得表面含水的所述铜箔和表面含水的所述铝箔；
步骤S6：将表面含水的所述铜箔和表面含水的所述铝箔放入烘箱中，在130-170℃下烘干，获得干燥的所述铜箔和所述铝箔。
2.根据权利要求1所述的锂电池集流体的分离方法，其特征在于，所述锂电池为带有钢壳的锂电池，并且，所述步骤S2与所述步骤S3之间还包括：
步骤S2A：对所述碎片进行磁选，去除所述碎片中的钢质材料。
3.根据权利要求2所述的锂电池集流体的分离方法，其特征在于，所述锂电池为18650锂电池或方形锂电池。
4.根据权利要求3所述的锂电池集流体的分离方法，其特征在于，所述步骤S4中，搅拌时间为6min。
5.根据权利要求1所述的锂电池集流体的分离方法，其特征在于，所述锂电池为软包锂电池，并且，所述步骤S4中，搅拌时间为5min。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的锂电池集流体的分离方法，其特征在于，所述步骤S1中，裂解时间为1h；所述步骤S4中，所述分离液的温度为100℃，静置时间为6min；所述步骤S6中，烘干温度为150℃。
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