CN110120560A - 一种废旧三元锂电池回收分选工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，更具体地说，是一种废旧三元锂电池回收分选工艺，将废旧三元锂电池粉碎后，分离出正负极片，将正负极片放入有机溶剂中，利用有机溶剂浸泡搅拌，充分搅拌后经过筛分后取得筛上料及筛下料，筛下料压滤烘干处理，筛上料经过再经过水洗处理，实现电极活性材料与铜铝箔分离，分离得到筛上料为铜铝箔，筛下料为电极活性材料，筛下料经过压滤烘干，实现电极活性材料回收，本发明操作步骤简单，大大降低了锂电池的回收成本，能够高效分离锂电池中的电极活性材料以及金属成分，回收材料纯度高、回收率高，所使用的有机溶剂可以回收循环使用，节约了回收成本，有利于节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，更具体地说，是一种废旧三元锂电池回收分选工艺。
背景技术
锂离子电池自20世纪90年代开发成功以来，由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、自放电小、寿命长等优点已广泛应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多领域。随着锂电池在全球的广泛使用，势必会产生大量的废旧锂电池。而废旧锂离子电池中含有大量的有价金属，回收这些有价金属，尤其是钴将大大缓解钴资源的紧缺。同时，可以“变废为宝”，为制备新的锂电池正极材料提供原料。
锂离子二次电池主要由正负极、隔离膜、电解液、外壳等几个部分组成,其中正极材料在电池结构中占据着最重要的地位。目前在商业化生产的锂离子电池中最广泛使用的正极材料是LiCoO2，近年来的锂电池正极材料也已经从单一的钴酸锂材料，发展到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂等材料齐头并进的阶段。
因为目前报道的废旧锂电池回收方法中主要针对含单一的钴酸锂正极材料，所以大量钴系、掺杂镍系和锰系锂电池的出现将给废旧锂电池的回收带来了巨大的挑战。现有的各种锂离子电池的回收方法，回收率低，回收成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧三元锂电池回收分选工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种废旧三元锂电池回收分选工艺，包括以下步骤：
(1)将废旧三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电；
(2)将放电后的废旧三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡，同时加热有机溶剂并持续搅拌；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
更进一步地：步骤(1)中，浸泡时间为10-12h。
更进一步地：步骤(3)中，电池切片的直径为1-2厘米。
更进一步地：步骤(5)中，有机溶剂包括二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙醚、磷酸三乙酯中的一种或多种。
更进一步地：步骤(5)中，浸泡时间为5-6h。
更进一步地：步骤(5)中，有机溶剂与正负极片的固液比为1:20。
更进一步地：步骤(5)中，有机溶剂的温度为50-60℃。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明操作步骤简单，大大降低了锂电池的回收成本，能够高效分离锂电池中的电极活性材料以及金属成分，回收材料纯度高、回收率高，所使用的有机溶剂可以回收循环使用，节约了回收成本，有利于节能环保。
附图说明
图1为废旧三元锂电池回收分选工艺的工艺流程图。
具体实施方式
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，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中，一种废旧三元锂电池回收分选工艺，包括以下步骤：
(1)将废旧NCM532三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电10h；
(2)将放电后的废旧NCM532三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片，电池切片的直径为1cm；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡5h，同时加热有机溶剂至50℃，并持续搅拌，利用有机溶剂溶解电池活性材料中的粘结剂，有机溶剂与正负极片的固液比为1:20，所述有机溶剂为二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙醚、磷酸三乙酯中的一种或多种，本实施例中，采用N-甲基吡咯烷酮；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
经检测，铜铝箔中镍钴锰含量分别为0.21％，0.12％，0.11％，电机活性材料中铜铝含量分别为0.01％，0.1％。
实施例2
本发明实施例中，一种废旧三元锂电池回收分选工艺，包括以下步骤：
(1)将废旧NCM532三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电10h；
(2)将放电后的废旧NCM532三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片，电池切片的直径为2cm；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡6h，同时加热有机溶剂至60℃，并持续搅拌，利用有机溶剂溶解电池活性材料中的粘结剂，有机溶剂与正负极片的固液比为1:20，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
经检测，铜铝箔中镍钴锰含量分别为0.41％，0.26％，0.21％，电机活性材料中铜铝含量分别为0.02％，0.3％。
实施例3
本发明实施例中，一种废旧三元锂电池回收分选工艺，包括以下步骤：
(1)将废旧NCM532三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电11h；
(2)将放电后的废旧NCM532三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片，电池切片的直径为1.5cm；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡5.5h，同时加热有机溶剂至55℃，并持续搅拌，利用有机溶剂溶解电池活性材料中的粘结剂，有机溶剂与正负极片的固液比为1:20，所述有机溶剂为丙酮和二甲基乙酰胺的混合液，混合体积比为1：1；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
实施例4
本发明实施例中，一种废旧三元锂电池回收分选工艺，包括以下步骤：
(1)将废旧NCM532三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电11h；
(2)将放电后的废旧NCM532三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片，电池切片的直径为1.5cm；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡6h，同时加热有机溶剂至58℃，并持续搅拌，利用有机溶剂溶解电池活性材料中的粘结剂，有机溶剂与正负极片的固液比为1:20，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺的混合液，混合体积比为1：1：1；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
实施例5
本发明实施例中，一种废旧三元锂电池回收分选工艺，包括以下步骤：
(1)将废旧NCM532三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电11h；
(2)将放电后的废旧NCM532三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片，电池切片的直径为1.5cm；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡6h，同时加热有机溶剂至58℃，并持续搅拌，利用有机溶剂溶解电池活性材料中的粘结剂，有机溶剂与正负极片的固液比为1:20，所述有机溶剂为乙醚、磷酸三乙酯、二甲基亚砜、四氢呋喃的混合液，混合体积比为1：1：1：1；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废旧三元锂电池浸泡在饱和食盐水中放电；
(2)将放电后的废旧三元锂电池用清水清洗，清洗电池盐水，然后进行烘干；
(3)将清洗烘干后的电池剪切破碎，得到电池切片；
(4)将所得到的电池切片通过浮选方式，使电池极片与塑料外壳、隔膜分离，得到正负极片；
(5)将正负极片放入有机溶剂中浸泡，同时加热有机溶剂并持续搅拌；
(6)将正负极片充分搅拌后进行筛分，得到筛上料及筛下料；
(7)将筛上料进行水洗，再次筛分，得到二次筛上料以及二次筛下料；
(8)将步骤(6)、(7)中的筛下料与二次筛下料合并，得到混合筛下料；
(9)将二次筛上料烘干，得到铜铝箔；
(10)将混合筛下料压滤、烘干，得到电极活性材料。
2.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，步骤(1)中，浸泡时间为10-12h。
3.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，步骤(3)中，电池切片的直径为1-2厘米。
4.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，步骤(5)中，有机溶剂包括二甲基亚砜、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙醚、磷酸三乙酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，步骤(5)中，浸泡时间为5-6h。
6.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，步骤(5)中，有机溶剂与正负极片的固液质量比为1:20。
7.根据权利要求1所述的废旧三元锂电池回收分选工艺，其特征在于，步骤(5)中，有机溶剂的温度为50-60℃。
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