CN113629309A - 一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，该方法旨在解决现今正极材料与铝箔集流体的分离存在会产生大量有毒有害的废液、废气，对环境危害大，而且正极材料与铝箔分离效率低，并且获得的正极材料和铝箔产品纯度低，后续回收困难的技术问题。该方法的步骤为：先通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热，再通过冷风对加热后的正极片进行快速冷却至室温，最后通过振动筛对冷却后的正极片进行振动筛分，得到正极材料和铝箔。本发明的方法可实现正极材料与铝箔集流体的分离效率达到98％以上，分离效率极高，而且得到的正极材料和铝箔纯度均可达98％，后续回收利用简单便捷。
Description
技术领域
本发明属于废旧锂离子电池处理的技术领域，具体涉及一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法。
背景技术
锂离子电池与普通电池相比，因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点，故在手机、笔记本电脑等方面已经得到迅速普及，而且在新能源汽车上的应用也得到了快速的发展；与此同时，随着锂离子电池需求和应用量的快速增长，不可避免地将产生大量的退役锂离子电池，即需报废处理的废旧锂离子电池。
锂离子电池由正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳等组成，在其制作过程中，正极材料与粘结剂混合成浆后，均匀地涂敷在铝箔集流体上形成正极片，其中粘结剂的作用是将正极材料粘结在集流体表面并使其保持活性。但在废旧锂离子电池的回收处理过程中，由于粘结剂的粘结力较强，导致其正极材料与铝箔集流体难以较好地分离，为此，现今相关研发人员提出了碱溶法、机械破碎法、热解法及有机溶剂溶解法等方法，以期将正极材料与铝箔集流体进行分离。其中，碱溶法是利用液碱溶液将正极片上的铝箔进行溶解，从而实现正极材料与集流体的分离，但该方法存在液碱用量大，而且会产生大量的强碱性废液，同时铝元素回收困难等问题；机械破碎法是利用正极材料与单质铝的机械性能差异，通过机械破碎的方式实现铝箔与正极材料的分离，但该方法获得的正极材料中铝含量偏高，后续回收困难；热解法是通过高温热解的方式，在400-600℃条件下热解有机粘结剂，从而实现铝箔与集流体的分离，但该方法在热解过程中有机粘结剂热解会产生大量的含氟废气，从而严重地污染环境；有机溶剂溶解方法是采用NMP去溶解粘结剂以实现正极材料与铝箔的分离，但NMP本身就是一种有毒溶剂，其会对生态环境和人体造成严重的危害。因此，目前现有正极材料与铝箔集流体的分离技术存在会产生大量有毒有害的废液、废气，对环境危害大，而且正极材料与铝箔分离效率低，并且获得的正极材料和铝箔产品纯度低，后续回收困难，所以，为安全环保地处理废旧锂离子电池，亟需加以突破性改进。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，该方法旨在解决现今正极材料与铝箔集流体的分离存在会产生大量有毒有害的废液、废气，对环境危害大，而且正极材料与铝箔分离效率低，并且获得的正极材料和铝箔产品纯度低，后续回收困难的技术问题。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，该方法的具体步骤为：
步骤一、通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热；
步骤二、通过冷风对加热后的正极片进行快速冷却至室温；
步骤三、通过振动筛对冷却后的正极片进行振动筛分，得到正极材料和铝箔。
优选地，在步骤一中，所述废旧锂离子电池的正极片为钴酸锂正极片、三元材料正极片或磷酸铁锂正极片。
优选地，在步骤一中，通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热至温度为200-400℃，加热时间为0.1-2h。
进一步地，在步骤一中，通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热至温度为320℃，加热时间为1.2h。
优选地，在步骤二中，所述冷风为冷空气、冷氮气、冷氩气或冷氧气，冷却时间为0.1-0.5h。
进一步地，在步骤二中，所述冷风为冷氮气，冷却时间为0.3h。
(3)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的方法突破性地利用过热蒸汽对正极片进行加热和利用冷风对正极片进行快速冷却，通过对正极片快速加热和冷却的方式，结合铝箔和粘结剂热胀冷缩的性能差异，从而使粘结剂在不分解的情况下，极大地降低粘结剂与铝箔接触界面的粘结力，甚至使其脱落，并再经过振动筛筛分，进而实现正极材料与铝箔的脱落分离。
其中，通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热至温度为200-400℃，一方面是利用过热蒸汽的高效率加热，从而实现快速加热，并且加热方式清洁；另一方面是可以避免粘结剂的热解，从而彻底消除氟及有机物的污染。
此外，通过实验数据可以得出，本发明的方法可实现正极材料与铝箔集流体的分离效率达到98％以上，分离效率极高，而且得到的正极材料和铝箔纯度均可达98％，后续回收利用简单便捷。
具体实施方式
为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，下面对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的样式。
实施例1
本具体实施方式为分离废旧钴酸锂电池中的正极材料与铝箔，其具体步骤为：
步骤一、通过过热蒸汽对废旧钴酸锂电池中的正极片进行加热至温度为200℃，加热时间为2h。
步骤二、通过冷空气对加热后的正极片进行快速冷却至室温，冷却时间为0.5h。
步骤三、通过振动筛对冷却后的正极片进行振动筛分，得到正极材料和铝箔，通过试验检测可以得出，得到的正极材料纯度达98.4％，铝箔纯度达98.2％以上，正极材料与铝箔的分离效率达到98.3％。
实施例2
本具体实施方式为分离废旧三元材料电池中的正极材料与铝箔，其具体步骤为：
步骤一、通过过热蒸汽对废旧三元材料电池中的正极片进行加热至温度为320℃，加热时间为1.2h。
步骤二、通过冷氮气对加热后的正极片进行快速冷却至室温，冷却时间为0.3h。
步骤三、通过振动筛对冷却后的正极片进行振动筛分，得到正极材料和铝箔，通过试验检测可以得出，得到的正极材料纯度达99％，铝箔纯度达98.5％以上，正极材料与铝箔的分离效率达到98.5％。
实施例3
本具体实施方式为分离废旧磷酸铁锂电池中的正极材料与铝箔，其具体步骤为：
步骤一、通过过热蒸汽对废旧磷酸铁锂电池中的正极片进行加热至温度为400℃，加热时间为0.1h。
步骤二、通过氩气对加热后的正极片进行快速冷却至室温，冷却时间为0.1h。
步骤三、通过振动筛对冷却后的正极片进行振动筛分，得到正极材料和铝箔，通过试验检测可以得出，得到的正极材料纯度达98.8％，铝箔纯度达98.6％以上，正极材料与铝箔的分离效率达到98.4％。
通过上述具体实施方式的过程和结果可以明显得出，本发明的方法可实现正极材料与铝箔集流体的分离效率达到98％以上，分离效率极高，而且得到的正极材料和铝箔纯度均可达98％，后续回收利用简单便捷。
本发明的技术方案突破性地利用过热蒸汽对正极片进行加热和利用冷风对正极片进行快速冷却，通过对正极片快速加热和冷却的方式，结合铝箔和粘结剂热胀冷缩的性能差异，从而使粘结剂在不分解的情况下，极大地降低粘结剂与铝箔接触界面的粘结力，甚至使其脱落，并再经过振动筛筛分，进而实现正极材料与铝箔的脱落分离。
以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，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，各实施方式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 (6)
1.一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
步骤一、通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热；
步骤二、通过冷风对加热后的正极片进行快速冷却至室温；
步骤三、通过振动筛对冷却后的正极片进行振动筛分，得到正极材料和铝箔。
2.根据权利要求1所述的一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，其特征在于，在步骤一中，所述废旧锂离子电池的正极片为钴酸锂正极片、三元材料正极片或磷酸铁锂正极片。
3.根据权利要求1所述的一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，其特征在于，，在步骤一中，通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热至温度为200-400℃，加热时间为0.1-2h。
4.根据权利要求3所述的一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，其特征在于，在步骤一中，通过过热蒸汽对废旧锂离子电池的正极片进行加热至温度为320℃，加热时间为1.2h。
5.根据权利要求1所述的一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，其特征在于，在步骤二中，所述冷风为冷空气、冷氮气、冷氩气或冷氧气，冷却时间为0.1-0.5h。
6.根据权利要求5所述的一种高效清洁分离正极材料与铝箔的方法，其特征在于，在步骤二中，所述冷风为冷氮气，冷却时间为0.3h。
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