CN111146523A - 一种废旧电池的拆解分类回收工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧电池的拆解分类回收工艺方法，属于废旧锂离子电池利用技术领域，本发明方法包括如下步骤：（1）放电；（2）吹干；（3）单轴破碎；（4）振动筛分；（5）热解；（6）废气处理；（7）筛分；（8）磁选。本发明所得磁性金属外壳、铜铝复合金属纯度高，Li、Ni、Co、Mn含量均小于0.1%；所得的电极材料粉末纯度高，成分主含量大于98%。本发明将废旧电池的有价金属元素充分利用，过程简单、成本低，易于工业化生产，具有较高的经济、社会效益。

Description

一种废旧电池的拆解分类回收工艺方法

技术领域

本发明涉及废旧电池回收技术领域，具体指的是一种废旧电池的拆解分 类回收工艺方法。

背景技术

随着通讯、新能源汽车等行业的快速发展，市场上废旧电池的数量不断 增大，废旧电池如何处置成为一个不容小觑的问题。目前回收处理的方法主 要有两种，一种是火法处理回收有价金属，一种是湿法回收制备各种电池原 料。火法处理能耗大，原料回收率低；湿法回收工艺复杂，消耗酸碱量大， 易造成二次污染。

CN105655663A该发明公布了一种动力锂离子电池的回收方法，回收主要 有两个过程完成，一是PACK拆解，一是单体电池拆解。电池PACK拆解主要 包括电池放电、外壳拆除回收、高压器件拆除回收、高低压器件拆除回收、 电池管理系统拆解回收、各种传感器拆解回收、各种辅助功能器件拆解回收、 各种线束拆解回收、电池模块拆解为单体电池。单体电池拆解主要包括电池 破壳、电解液溶剂回收、电解质无害化处理、电池外壳拆除回收、电芯拆解、 隔膜回收、正极片热处理、铝箔回收、正极粉回收、负极片热处理、铜箔回 收、负极粉回收。该工艺方法复杂经济性较差，难以规模化应用。

专利号为CN106654431A的发明公布了一种动力电池拆解回收工艺，该工 艺包括对废旧电池放电处理；切割放电后的电池，将电池内的残余电解液清 除；将清除电解液的电池分离正极片、负极片和隔膜，并分别投入去离子水 中浸泡，进行清洗；将电池正极片、负极片清洗后烘干，分别进行高温煅烧， 将电池极片上的粉末和金属片分离，分别回收金属片、正极粉末和负极粉末。 该工艺将电池中各个部分拆解分离，但极片粉末和金属片的回收率不能得到 有效保证，且煅烧温度600～800℃，能耗较大，处理成本增加。

发明内容

本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种废旧电池的拆解分类 回收工艺方法。

本发明采用以下技术方案：一种废旧电池的拆解分类回收工艺方法，包 括以下工艺流程：

a.放电：配制0.5～10mol/L的放电溶液，将废旧电池放入溶液中进行 放电，放电0.5～10h，所得的废水经过压滤，滤渣滤出，滤液继续作为放电 溶液使用；

b.吹干：使用烘干设备对放电后的电池烘干，温度60～120℃，时间1～ 10h；

c.单轴破碎：使用破碎机对电池进行破碎；

d.振动筛分：破碎后的物料经过筛网漏出，其中小于筛网孔直径的直接 漏出，大于筛网孔直径的再次进行撕碎，直至撕碎后碎料可直接漏出为止； 筛网的孔径为20mm；为防止筛网堵塞，设有强力震荡装置，不仅避免筛网堵 塞，也增加了出料速率；

e.热解：振动筛分能够将30％粉末从电极片上分出，将正极片、负极片、 钢壳、隔膜等放入燃烧窑中热解，热解在还原性气氛下进行，温度为200～ 500℃；

f.废气处理：燃烧窑产生的废气使用两级碱液吸收+活性炭吸附；

g.振动筛分：使用带冷却夹套的埋刮板输送热解后的正极片、负极片、 钢壳进入加有强力震荡装置的筛网，将电极材料粉末从铜铝混合金属、钢壳 分离出来；

h.磁选：对铜铝混合金属、磁性金属外壳(钢壳)进行磁选分离。

本发明的一种废旧电池的拆解分类回收工艺方法还可以是：

进一步地，所述步骤a中废旧电池包括18650废旧锂电池、32650废旧锂 电池、3C废旧电池、软包手机废旧电池等，放电溶液为硫酸钠或氢氧化钠。

进一步地，所述步骤c中破碎机采用的破碎刀为V型刀，V型破碎刀尺寸 10～30mm，最优20mm。

进一步地，所述步骤e中热解在还原性气氛、温度为200～500℃下进行， 还原性气氛中天然气与空气的比例为1～10。

进一步地，所述步骤f中两级碱液吸收所用的碱为氢氧化钠或氢氧化钙 料浆。

进一步地，所述步骤g中所得的电极材料粉末的纯度＞98％。

进一步地，所述步骤h中采用的磁选方式为悬挂连续磁选方式，所得的 铜铝混合金属、磁性金属外壳(钢壳)中Li、Ni、Co、Mn含量均小于0.1％。

与现有技术相比，本发明通过放电、吹干、单轴破碎、振动筛分、热解、 废气处理、筛分、磁选等步骤实现有价金属充分利用，过程简单、成本低， 易于工业化生产，具有较高的经济、社会效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明提出的废旧电池的拆解分类回收工艺方法按照图中 流程工艺实施。

实施例1：

a.放电：配制1mol/L的硫酸钠溶液，将18650废旧电池放入溶液中进行 放电，放电5h，所得的废水经过压滤，滤渣滤出，滤液继续作为放电溶液使 用；

b.吹干：使用烘干设备对放电后的电池烘干，温度为80℃，时间5h；

c.单轴破碎：使用V型刀破碎机进行破碎，V型破碎刀尺寸为20mm；

d.振动筛分：破碎后的物料经过筛网漏出，其中小于筛网孔直径的直接 漏出，大于筛网孔直径的再次进行撕碎，直至撕碎后碎料可直接漏出为止； 筛网的孔径为20mm；为防止筛网堵塞，设有强力震荡装置，不仅避免筛网 堵塞，也增加了出料速率；

e.热解：振动筛分能够将30％粉末从电极片上分出，将正极片、负极片、 钢壳、隔膜等放入燃烧窑中热解，热解在还原性气氛(天燃气：空气比例为 2:1)下进行，温度为300℃；

f.废气处理：燃烧窑产生的废气使用两级氢氧化钠吸收+活性炭吸附；

g.振动筛分：使用带冷却夹套的埋刮板输送热解后的正极片、负极片、 钢壳进入加有强力震荡装置的筛网，将电极材料粉末从铜铝混合金属、钢壳 分离出来，所得的电极材料粉末的纯度为98.9％；

h.磁选：采用悬挂连续磁选方式对铜铝混合金属、磁性金属外壳(钢壳) 进行磁选分离，所得的铜铝混合金属中Li、Ni、Co、Mn含量分别为0.02％、 0.03％、0.02％、0.04％，磁性金属外壳(钢壳)中Li、Ni、Co、Mn含量分 别为0.01％、0.01％、0.01％、0.01％。

实施例2：

a.放电：配制2mol/L的氢氧化钠溶液，将32650废旧电池放入溶液中进 行放电，放电5h，所得的废水经过压滤，滤渣滤出，滤液继续作为放电溶液 使用；

b.吹干：使用烘干设备对放电后的电池烘干，温度100℃，时间3h；

c.单轴破碎：使用V型刀破碎机进行破碎，V型破碎刀尺寸为10mm；

d.振动筛分：破碎后的物料经过筛网漏出，其中小于筛网孔直径的直接 漏出，大于筛网孔直径的再次进行撕碎，直至撕碎后碎料可直接漏出为止； 筛网的孔径为20mm；为防止筛网堵塞，设有强力震荡装置，不仅避免筛网 堵塞，也增加了出料速率；

e.热解：振动筛分偶30％粉末从电极片上分出，将正极片、负极片、钢 壳、隔膜等放入燃烧窑中热解，热解在还原性气氛(天燃气：空气比例为3:1) 下进行，温度为400℃；

f.废气处理：燃烧窑产生的废气使用两级氢氧化钙料浆吸收+活性炭吸 附；

g.振动筛分：使用带冷却夹套的埋刮板输送热解后的正极片、负极片、 钢壳进入加有强力震荡装置的筛网，将电极材料粉末从铜铝混合金属、钢壳 分离出来，所得的电极材料粉末的纯度为98.3％；

h.磁选：采用悬挂连续磁选方式对铜铝混合金属、磁性金属外壳(钢壳) 进行磁选分离，所得的铜铝混合金属中Li、Ni、Co、Mn含量分别为0.04％、 0.06％、0.04％、0.05％，磁性金属外壳(钢壳)中Li、Ni、Co、Mn含量分别 为0.01％、0.01％、0.01％、0.01％。

实施例3：

a.放电：配制5mol/L的氢氧化钠溶液，将3C废旧电池放入溶液中进行 放电，放电8h，所得的废水经过压滤，滤渣滤出，滤液继续作为放电溶液使 用；

b.吹干：使用烘干设备对放电后的电池烘干，温度120℃，时间2h；

c.单轴破碎：使用V型刀破碎机进行破碎，V型破碎刀尺寸为30mm；

d.振动筛分：破碎后的物料经过筛网漏出，其中小于筛网孔直径的直接 漏出，大于筛网孔直径的再次进行撕碎，直至撕碎后碎料可直接漏出为止； 筛网的孔径为20mm；为防止筛网堵塞，设有强力震荡装置，不仅避免筛网 堵塞，也增加了出料速率；

e.热解：振动筛分偶30％粉末从电极片上分出，将正极片、负极片、钢 壳、隔膜等放入燃烧窑中热解，热解在还原性气氛(天燃气：空气比例为2:1) 下进行，温度为300℃；

f.废气处理：燃烧窑产生的废气使用两级氢氧化钙料浆吸收+活性炭吸 附；

g.振动筛分：使用带冷却夹套的埋刮板输送热解后的正极片、负极片、 钢壳进入加有强力震荡装置的筛网，将电极材料粉末从铜铝混合金属、钢壳 分离出来，所得的电极材料粉末的纯度为98.4％；

h.磁选：采用悬挂连续磁选方式对铜铝混合金属、磁性金属外壳(钢壳) 进行磁选分离，所得的铜铝混合金属中Li、Ni、Co、Mn含量分别为0.07％、 0.06％、0.07％、0.04％，磁性金属外壳(钢壳)中Li、Ni、Co、Mn含量分别 为0.01％、0.01％、0.01％、0.01％。

实施例4：

a.放电：配制2mol/L的硫酸钠溶液，将软包手机废旧电池放入溶液中进 行放电，放电10h，所得的废水经过压滤，滤渣滤出，滤液继续作为放电溶 液使用；

b.吹干：使用烘干设备对放电后的电池烘干，温度100℃，时间4h；

c.单轴破碎：使用V型刀破碎机进行破碎，V型破碎刀尺寸为20mm；

d.振动筛分：破碎后的物料经过筛网漏出，其中小于筛网孔直径的直接 漏出，大于筛网孔直径的再次进行撕碎，直至撕碎后碎料可直接漏出为止； 筛网的孔径为20mm；为防止筛网堵塞，设有强力震荡装置，不仅避免筛网 堵塞，也增加了出料速率；

e.热解：振动筛分偶30％粉末从电极片上分出，将正极片、负极片、钢 壳、隔膜等放入燃烧窑中热解，热解在还原性气氛(天燃气：空气比例为8:1) 下进行，温度为400℃；

f.废气处理：燃烧窑产生的废气使用两级氢氧化钠溶液吸收+活性炭吸 附；

g.振动筛分：使用带冷却夹套的埋刮板输送热解后的正极片、负极片、 钢壳进入加有强力震荡装置的筛网，将电极材料粉末从铜铝混合金属、钢壳 分离出来，所得的电极材料粉末的纯度为99.2％；

h.磁选：采用悬挂连续磁选方式对铜铝混合金属、磁性金属外壳(钢壳) 进行磁选分离，所得的铜铝混合金属中Li、Ni、Co、Mn含量分别为0.02％、 0.01％、0.01％、0.02％，磁性金属外壳(或钢壳)中Li、Ni、Co、Mn含量分 别为0.01％、0.01％、0.01％、0.01％。

上述实施例中电池材料粉末纯度技术指标见表1：

表1电极材料粉末纯度技术指标

上述实施例中铜铝混合金属、钢壳中Li、Ni、Co、Mn含量技术指标见 表2：

表2铜铝混合金属、钢壳中Li、Ni、Co、Mn含量技术指标

上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形 和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以 所附权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

a. 放电：配制0.5～10 mol/L的放电溶液，将废旧电池放入溶液中进行放电，放电0.5～10 h，所得的废水经过压滤，滤渣滤出，滤液继续作为放电溶液使用；

b. 吹干：使用烘干设备对放电后的电池烘干，温度60～120℃，时间1～10 h；

c. 单轴破碎：使用破碎机对电池进行破碎；

d. 振动筛分：破碎后的物料经过筛网漏出，其中小于筛网孔直径的直接漏出，大于筛网孔直径的再次进行撕碎，直至撕碎后碎料可直接漏出为止；

e. 热解：振动筛分能够将30%粉末从电极片上分出，将正极片、负极片、钢壳、隔膜等放入燃烧窑中热解，热解在还原性气氛下进行，温度为200～500℃；

f. 废气处理：燃烧窑产生的废气进行废气处理；

g. 振动筛分：使用带冷却夹套的埋刮板输送热解后的正极片、负极片、钢壳进入加有强力震荡装置的筛网，将电极材料粉末从铜铝混合金属、磁性金属外壳分离出来；

h．磁选：对铜铝混合金属和磁性金属外壳进行磁选分离。

2.根据权利要求1所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤a中废旧电池包括18650废旧锂电池、32650废旧锂电池、3C废旧电池或软包手机废旧电池，放电溶液为硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求1所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤c中破碎机采用的破碎刀为V型刀，V型破碎刀尺寸10～30 mm，最优20 mm。

4.根据权利要求1所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤d中的筛网的孔径为20mm。

5.根据权利要求1所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤e中的热解过程在还原性气氛下且热解温度为200～500 ℃下进行，其中，还原性气氛中天然气与空气的比例为1～10。

6.根据权利要求1所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤f采用两级碱液吸收和活性炭吸附的工艺进行废气处理。

7.根据权利要求6所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤f中的两级碱液吸收所用的碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙料浆。

8.根据权利要求1所述的废旧电池的拆解分类回收工艺方法，其特征在于：所述步骤h中采用的磁选方式为悬挂连续磁选方式。

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