CN112207118A - 一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法 - Google Patents
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Abstract
一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，涉及废旧锂电池回收方法，采取如下步骤：制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后，无需放电，直接带水带电撕裂成碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的混合物物料；湿法脱胶：将物料放入脱胶桶内，按体积比加入1‑20%的脱胶剂浸泡和搅拌5‑60分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分；过滤分离：将筛下物用板框压滤机压滤，滤饼为粗正负极材料3，滤液为含脱胶剂的液体，液体返回配脱胶剂工序。具有工艺简单，显著降低能耗物耗，废水循环利用，生产成本低，无安全隐患的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种废旧锂电池回收方法，特别是废旧锂电池物料的湿法脱胶方法。
背景技术
废旧锂离子动力电池拆解后，电池正负极材料粘附在铜箔、铝箔上，由于电池正负极材料是由有机粘接剂涂在铜箔、铝箔上粘住的，尽管机械粉碎到很碎，也难以脱落，现有技术剥落正负极材料有干法脱胶和温法脱胶，干法脱胶是利用火的高温将有机粘接剂烧毁，或者控制一定温度，让有机粘接剂失效，使正负极材料从铜箔、铝箔上脱落，干法脱胶，温度不好控制，超过一定温度时，铝箔和正极材料中的氧化物发生铝热反应，容易导致火灾，且在干法脱胶时要先干燥掉物料带有的大量水分，造成能源浪费。湿法脱胶如公开号CN202010294915.3（20200415）说明书第[0013]- [0031]段公开的技术为：步骤二，拆解：将浸泡放电后的废旧锂离子电池在低温下烘干，然后拆解，分离外壳，获得废旧锂离子电池的卷芯；步骤三，活性物质分离：将步骤二获得的卷芯置于密闭的反应容器中，通入适量的有机溶剂，并进行搅拌及低温加热，使活性物质从集流体上剥离，然后进行物理分选，获得铜箔、铝箔及隔膜，固液分离后获得正负极粉体材料，分离后的有机溶剂体系经处理后循环利用；步骤四，干燥、粉碎：将步骤三获得的正负极粉体材料经低温干燥后进行破碎，获得浸出用原材料；步骤五，浸出：采用酸浸的方法，加入浸出剂，将步骤四获得的原材料中的金属元素浸出至液相中，经固液分离后获得碳负极粉与含金属元素的浸出液，其中，碳负极粉经烧结制备成锂离子电池用负极材料；步骤六，沉淀：步骤五的浸出液经净化、除杂后，调整浸出液中过渡金属元素的比例和过渡金属离子浓度，加入沉淀剂与络合剂，得到锂离子电池正极材料用前驱体；步骤七，初步蒸氨：将步骤六的废水进行初步蒸氨浓缩，得到的氨水输送至步骤六循环使用；步骤八，电解：初步蒸氨浓缩后的废水，经膜电解生成酸与碱，得到的酸输送至步骤五循环使用，得到的碱输送至步骤六循环使用。所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、二甲醚、甲乙醚、N-甲基 吡咯烷酮、乙醇中的一种或几种；所述加热温度为30～50℃；所述步骤四中的加热温度为50～80℃；所述步骤六中，沉淀过程在密闭的反应釜中进行，其中，pH值为10 .5～12 .0；反应温度为40～85℃，反应釜密封，内部充满干燥的惰性气体。有机溶剂体系处理方法为：减压蒸馏或者分馏，处理后得到可循环使用的有机溶剂和粘结剂。此公开技术所存在的问题在于：一是有多个工序需要加热，或蒸馏，或干燥，或蒸氨，能耗非常大；二是工艺使用沉淀剂、络合剂、惰性气体，废水没利用，物耗大；三是工艺复杂，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术所存在的缺陷，公开一种工艺简单，显著降低能耗物耗，废水循环利用，生产成本低，无安全隐患的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法。
本发明的技术解决方案是：一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特殊之处在于采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，直接带水带电撕裂成碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
b.湿法脱胶：将步骤a制得的物料放入脱胶桶内，按体积比加入1-20%，优选5-15%，10%的脱胶剂浸泡和搅拌5-60分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片,筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d.过滤分离：将步骤d的筛下物用板框压滤机压滤，滤饼为粗正负极材料3，滤液为含脱胶剂的液体，液体返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
进一步地，所述的脱胶剂为：丙酮、四氢呋喃、N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种，优选为四氢呋喃。
进一步地，所述浸泡和搅拌时间为10-50分钟，优选20-40分钟，30分钟，搅拌速度为15-60转/分钟，优选20-55转/分钟，25-50转/分钟，35-45转/分钟。
本发明由于采用了以上技术方案，克服了现有技术中所存在的问题，在所有步骤中无加热、蒸馏、干燥、蒸氨等步骤，降低了80%的能耗；在生产中无沉淀剂、络合剂、惰性气体使用，节省了80%的辅料；废水循环使用，减少了水资源的消耗；工艺简单，无安全隐患，降低生产成本低35%以上。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明，下面结合附图1用具体实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施方式：本发明的技术解决方案是：一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，直接带水带电撕裂成碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
所述直接带水带电撕裂成碎片：拆壳后的废旧锂离子电池包或电芯无需放电，在质量比为1-10倍，优选2-9倍，3-8倍，4-7倍，5-6倍水的保护下，或者直接在喷水条件下放入对辊撕裂机中进行带电撕裂，撕裂成小于15×15mm的碎片。
b.湿法脱胶：将步骤a制得的物料放入脱胶桶内，按体积比加入1-20%，优选5-15%，10%的脱胶剂浸泡和搅拌5-60分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片,筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d .过滤分离：将步骤d的筛下物用板框压滤机压滤，滤饼为粗正负极材料3，滤液为含脱胶剂的液体，液体返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
优选地，所述的脱胶剂为：丙酮、四氢呋喃、N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种，优选为四氢呋喃。
优选地，所述浸泡和搅拌时间为10-50分钟，优选20-40分钟，30分钟，搅拌速度为15-60转/分钟，优选20-55转/分钟，25-50转/分钟，35-45转/分钟。
实施例1：一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，在质量比为1倍水的保护下，放入对辊撕裂机中进行带电撕裂，撕裂成小于15×15mm的碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
b.湿法脱胶：将步骤a制得的除铁后的混合碎片10.0kg放入脱胶桶内，用四氢呋喃与自来水配成体积比为10%的脱胶剂40kg浸泡，在30转/分钟的搅拌速度下搅拌30分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片，共10812.8g（含水19.8%），筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d.过滤分离：将步骤d的筛下物用板框压滤机压滤，滤饼为粗正负极材料974.3g，滤液为含脱胶剂的液体50kg（含洗水），液体返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
实施例2: 一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，在质量比为10倍水的保护下，放入对辊撕裂机中进行带电撕裂，撕裂成小于15×15mm的碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
b.湿法脱胶：将步骤a制得的除铁后的混合碎片10.0kg放入脱胶桶内，用N-二甲基乙酰胺与自来水配成体积比为5%的脱胶剂50kg浸泡，在15转/分钟的搅拌速度下搅拌10分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片，共11072.8 g（含水19.7%），筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d.过滤分离：将步骤d的筛下物抽滤干燥后，得到粗正负极材料粉749.4g，滤液为含脱胶剂的液体48kg（滤液返回洗涤），返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
实施例3：一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，在质量比为5倍水的保护下，放入对辊撕裂机中进行带电撕裂，撕裂成小于15×15mm的碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
b.湿法脱胶：将步骤a制得的除铁后的混合碎片10.0kg放入脱胶桶内，用N-二甲基乙酰胺与自来水配成体积比为10%的脱胶剂50kg浸泡，在15转/分钟的搅拌速度下搅拌10分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片，筛上物 8648.4 g（含水18.4%），筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d.过滤分离：将步骤d的筛下物抽滤干燥后，得到粗正负极材料粉1142.1g，滤液为含脱胶剂的液体50kg，返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
实施例4：一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，在质量比为6倍水的保护下，放入对辊撕裂机中进行带电撕裂，撕裂成小于15×15mm的碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
b.湿法脱胶：将步骤a制得的除铁后的混合碎片10.0kg放入脱胶桶内，用二甲基亚砜与自来水配成体积比为15%的脱胶剂30kg浸泡，在20转/分钟的搅拌速度下搅拌20分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片，筛上物 10706.1 g（含水18.8），筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d.过滤分离：将步骤d的筛下物抽滤干燥后，得到粗正负极材料粉988.7g，滤液为含脱胶剂的液体40kg，返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
表1：脱胶效果表
以上所述，仅为本发明的说明实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容做出的些许更改、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变，均仍属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：采取如下步骤：
a.制备物料：废旧锂离子电池经去除外壳后的电池包或电芯，无需放电，直接带水带电撕裂成碎片，经磁选除铁得到粘有正负极材料的铜箔、铝箔、以及塑料、隔膜纸等的碎片混合物物料；
b.湿法脱胶：将步骤a制得的物料放入脱胶桶内，按体积比加入1-20%的脱胶剂浸泡和搅拌5-60分钟，使正负极材料与铜箔、铝箔脱离或正负极胶片起泡，脱胶；
c.湿法筛分：脱胶后的物料在水的推动下，进入150目筛进行湿法筛分，筛上物是粘胶失效后的铜箔、铝箔和隔膜纸废塑料混合碎片,筛下物是脱落的正负极材料和脱胶水；
d.过滤分离：将步骤d的筛下物用板框压滤机压滤，滤饼为粗正负极材料3，滤液为含脱胶剂的液体，液体返回配脱胶剂工序，补加适量的有机溶剂后循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述直接带水带电撕裂成碎片：拆壳后的废旧锂离子电池包或电芯无需放电，在质量比为1-10倍水的保护下，或者直接在喷水条件下放入对辊撕裂机中进行带电撕裂，撕裂成小于15×15mm的碎片。
3.根据权利要求2所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述质量比3-8倍。
4.根据权利要求3所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述质量比4-7倍。
5.根据权利要求4所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述质量比5-6倍。
6.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述.湿法脱胶：按体积比加入5-15%的脱胶剂浸泡和搅拌10-50分钟，搅拌速度为15-60转/分钟。
7.根据权利要求6所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述.湿法脱胶：按体积比加入10%的脱胶剂浸泡和搅拌20-40分钟，搅拌速度为20-55转/分钟。
8.根据权利要求7所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述.湿法脱胶：按体积比加入10%的脱胶剂浸泡和搅拌30分钟，搅拌速度为25-50转/分钟。
9.根据权利要求8所述的一种废旧锂电池拆解物料的湿法脱胶方法，其特征在于：所述.搅拌速度为35-45转/分钟。
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