CN114583303B - 一种废旧锂离子电池的破碎方法及系统 - Google Patents
一种废旧锂离子电池的破碎方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114583303B CN114583303B CN202210097055.3A CN202210097055A CN114583303B CN 114583303 B CN114583303 B CN 114583303B CN 202210097055 A CN202210097055 A CN 202210097055A CN 114583303 B CN114583303 B CN 114583303B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crushing
- lithium ion
- metal salt
- aqueous solution
- manganese
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 65
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 51
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 49
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims description 26
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims description 26
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims description 26
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 26
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 15
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 11
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 claims description 11
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 claims description 8
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 8
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 claims description 8
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 8
- DVATZODUVBMYHN-UHFFFAOYSA-K lithium;iron(2+);manganese(2+);phosphate Chemical compound [Li+].[Mn+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O DVATZODUVBMYHN-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 8
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 6
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 6
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 6
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940053662 nickel sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 12
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 11
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 8
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 8
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016168 LiMn1-xFexPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014336 LiNi1-x-yCoxMnyO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014446 LiNi1−x-yCoxMnyO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014825 LiNi1−x−yCoxMnyO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001274216 Naso Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种废旧锂离子电池的破碎方法及系统。本发明提供一种废旧锂离子电池的破碎方法,具体为在金属盐水溶液中进行电池破碎的方法。所用的金属盐水溶液中的金属盐种类为一种或两种以上的组合,上述金属盐中金属元素种类选自被处理的锂离子电池中包含的金属元素。锂离子电池在上述盐溶液中进行破碎时,放电和破碎同时进行。
Description
技术领域
本发明涉及废旧锂离子电池回收技术领域,具体说是一种废旧锂离子电池的破碎方法及系统。
背景技术
废旧锂电池中含量钴、镍、锰、锂、铁和铝等金属及有机物,若不回收利用会给环境造成巨大威胁和污染,同时对资源也是一种浪费。
目前废旧锂离子电池的回收和再利用主要包括放电、破碎、热处理、分选、湿法冶金等关键步骤。其中放电处理主要有物理放电法和化学放电法,物理放电主要应用放电柜进行放电,优点是放电方便,速度可调,取决与所采用的放电倍率,0.1C-1C的倍率需要时间1-10h,但缺点是难以放电干净,即使放完电也容易因电池极化造成电压反弹,导致后续破碎工序出现安全隐患;化学放电一般在5wt.% 的NaCl或NaSO4中进行浸泡,优点是与物理放电相比,化学放电不存在电压反弹的现象,可实现后续安全破碎,但存在放电时间更长,盐水用久后时间需要进行废水处理,增加处理成本和难度。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池的破碎方法,具体为在金属盐水溶液中进行电池破碎的方法。所用的金属盐水溶液中的金属盐种类为一种或两种以上的组合,上述金属盐中金属元素种类选自被处理的锂离子电池中包含的金属元素(如三元或钴酸锂电池采用镍盐溶液、钴盐溶液或锰盐溶液,磷酸铁锂电池采用铁盐溶液)。锂离子电池在上述盐溶液中进行破碎时,放电和破碎同时进行。其优点在于:第一,可以缩短工序,提高效率,同时电池内部充分接触金属盐溶液,提高放电速率;第二,在金属盐溶液中破碎可快速稀释锂离子电池电解液,避免短路,提高破碎安全性,另外金属盐溶液渗入极片内部,可使粘结剂溶胀,有利于将电极膜从集流体Al,Cu箔上剥离,提高后续黑粉的回收率;第三,所用的盐溶液中溶质与电池正极含有相同的元素,可在后续湿法冶金工序一起进行回收,其中的水可一定程度上重复利用。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
废旧锂离子电池的破碎方法,包括如下步骤:
步骤一,将废旧锂离子电池送入装有金属盐水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行;
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,冷凝收集干燥过程中产生的气体;
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行金属盐溶质补充,送回破碎装置重复利用,不能冷凝的气体送入尾气处理装置中处理后排放。
进一步,破碎方法还包括以下步骤:
步骤四,将步骤二中不能冷凝的气体送入尾气处理装置中处理后排放;
步骤五,将步骤二中经过干燥后的混合物料,进行细破分选,得到隔膜、外壳、黑粉及铜铝;
步骤六,将得到的黑粉通过湿法冶金得到锂及其他有价金属;
步骤七,将得到的隔膜、外壳、铜铝依次进行水洗、过滤、晾干得到相应产品,其中过滤得到的滤液送回破碎装置重复利用。
进一步,所述废旧锂离子电池包括三元锂离子电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、磷酸锰铁锂电池、锰酸锂电池。
进一步,所述金属盐水溶液中的金属盐种类为:
一种,此一种金属盐中金属元素选自所处理的废旧锂离子电池中包含的金属元素;
或者两种以上的组合,此两种以上金属盐中的金属元素均选自所处理的废旧锂离子电池中包含的金属元素。
进一步,所述废旧锂离子电池为三元锂离子电池或钴酸锂电池时,金属盐水溶液为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰、氯化镍、氯化钴、氯化锰水溶液中的一种或两种以上的组合;所述废旧锂离子电池为磷酸铁锂电池时,金属盐水溶液为硫酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸铁、硝酸亚铁水溶液中的一种或两种以上的组合;所述废旧锂离子电池为磷酸锰铁锂电池时,金属盐水溶液为硫酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸锰、氯化锰、硝酸锰水溶液中的一种或两种以上的组合;所述废旧锂离子电池为锰酸锂电池时,金属盐水溶液为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰水溶液中的一种或两种以上的组合。
进一步,所述金属盐水溶液的浓度为:一种金属盐的质量或两种以上金属盐的总质量占金属盐水溶液总质量的1-20 wt.%。
进一步,所述干燥的温度为60-200oC,干燥时间为0.1-5h;
进一步,所述冷凝收集干燥过程中产生气体步骤的冷凝温度为30-50oC,冷凝时间为1-40h。
本发明的另一个目的在于提供一种废旧锂离子电池的破碎系统。该系统使用前文所述的破碎方法对锂离子电池进行破碎回收操作。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案为:
废旧锂离子电池的破碎系统包括依次连接的破碎装置、干燥装置、冷凝装置和收集装置。
进一步,所述的破碎装置通过传输装置与干燥装置进行连接,干燥装置通过管路与冷凝装置连接,冷凝装置通过管路与收集装置连接,收集装置通过管路与破碎装置进行连接;冷凝装置还通过管路与尾气处理装置连接。
进一步,所述的破碎装置内部填充有惰性气氛。破碎装置为撕碎机,单轴、双轴、四轴破碎机。惰性气氛为氮气、氩气或二氧化碳。
进一步,所述的干燥装置内部为真空或填充有惰性气氛。惰性气氛为氮气、氩气或二氧化碳。
进一步,所述的冷凝装置中的冷媒为水、乙醇与水的混合液或乙二醇与水的混合液。
本发明所述的废旧锂离子电池的破碎方法和系统具有以下优点:
(1)放电和破碎同时进行,节省放电处理工序,提高回收处理效率;
(2)处理过程安全;
(3)提高电池黑粉的从极片上剥离的效率,提高黑粉回收率;
(4)在与电池电极材料包含相同元素的盐溶液中进行破碎,盐水中金属元素与电池中有价元素一起回收;
(5)盐水中的水循环使用;
(6)减少废水废液产生。
附图说明
本发明有如下附图:
图1 本发明一种废旧锂离子电池破碎方法工艺流程图
图2 本发明一种废旧锂离子电池破碎系统示意图
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明所述的一种废旧锂离子电池的破碎方法,包括如下步骤:
(1)废旧离子电池输送进入破碎装置中,破碎装置中填入金属盐水溶液,进行带电破碎 ;
所述废旧锂离子电池包括废旧三元锂离子电池(化学通式为LiNi1-x-yCoxMnyO2, x,y<1),钴酸锂电池(LiCoO2),磷酸铁锂电池(LiFePO4),磷酸锰铁锂电池(LiMn1-xFexPO4,x<1),锰酸锂电池(LiMn2O4);
当废旧锂离子电池为三元锂离子电池或钴酸锂电池时,所述金属盐水溶液为镍、钴、锰和硫酸盐或氯化盐或硝酸盐溶于水的溶液,具体为硫酸镍、氯化镍、氯化钴、硫酸锰、氯化锰中的一种或两种以上的组合;当废旧锂离子电池为磷酸铁锂电池时,所述金属盐水溶液为铁的硫酸盐或氯化盐或硝酸盐溶于水的溶液,具体为硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁、硫酸铁中的一种或两种以上的组合;当废旧锂离子电池为磷酸锰铁锂电池时,所述金属盐水溶液为铁或锰的硫酸盐或氯化盐或硝酸盐溶于水的溶液,具体为硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁、硫酸锰、氯化锰、硝酸锰中的一种或两种以上的组合;当废旧锂离子电池为锰酸锂电池时,所述金属盐水溶液为锰的硫酸盐或氯化盐或硝酸盐溶于水的溶液,具体为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰中的一种或两种以上的组合。
所述的金属盐水溶液的浓度为:一种金属盐的质量或两种以上金属盐的总质量占金属盐水溶液总质量的1-20 wt.%。
所述破碎装置为撕碎机,单轴、双轴、四轴破碎机,破碎过程中内部气氛为惰性气氛,气氛为氮气、氩气或二氧化碳。由于破碎在金属盐水溶液中进行,金属盐水溶液渗入极片内部,可使粘结剂溶胀,有利于将电极膜从集流体铝、铜箔上剥离,提高后续黑粉的回收率。
(2)破碎后的混合物料输送至干燥装置进行干燥及蒸发,干燥装置内部为真空或通有氮气、氩气或二氧化碳保护气的惰性气氛。干燥的温度为60-200oC,干燥时间为0.1-5h。干燥过程中产生的气体通过冷凝装置进行收集,冷凝温度为30-50oC,冷凝时间为1-40h。所述干燥装置包括干燥炉,回转窑炉,钢带窑,辊道窑等。所述冷凝装置中冷媒为水,乙醇和水的混合液,乙二醇和水的混合液。
(3)对冷凝收集的液体(主成份为水),进行盐溶质补充,再次进入破碎机中,重复利用,减少废水的产生及处理。不能冷凝的气体进入尾气处理装置中处理后排放。
(4)破碎及干燥后的混合物料,经过细破和分选工序,获得隔膜、外壳、黑粉及铜铝产品;
(5)所得黑粉进入湿法冶金工序,经过酸浸、提锂、提取有价金属等工序进行回收,破碎所用金属盐水溶液中的盐随黑粉中的有价金属一同进行提却和回收。
(6)所得隔膜、外壳、铜铝经过水洗、过滤、晾干得到相应产品,其中过滤得到的滤液送回破碎装置重复利用。
如图2所示,本发明所述的一种废旧锂离子电池的破碎系统,包括依次连接的破碎装置、干燥装置、冷凝装置和收集装置。
具体的,破碎装置通过传输装置与干燥装置进行连接,干燥装置通过管路与冷凝装置连接,冷凝装置通过管路分别与收集装置和尾气处理装置连接,收集装置通过管路与破碎装置进行连接。
另外,冷凝装置还通过管路与尾气处理装置连接。
下面结合实施例,具体说明废旧锂离子电池的破碎方法。
实施例1 三元锂离子电池的破碎方法
步骤一,将三元锂离子电池送入装有硫酸钴、硫酸锰水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行,其中硫酸钴和硫酸锰的总质量为其水溶液质量的20%,破碎装置内部填充有氩气。
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,干燥温度为120 oC,干燥时间为0.5h,冷凝收集干燥过程中产生的气体,冷凝温度为45 oC,冷凝时间为40h,其中干燥装置内部填充有氮气。
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行硫酸钴、硫酸锰溶质补充,送回破碎装置重复利用。
实施例2 磷酸铁锂电池的破碎方法
步骤一,将磷酸铁锂电池送入装有氯化铁、硝酸铁水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行,其中氯化铁和硝酸铁的总质量为其水溶液质量的13%,破碎装置内部填充有二氧化碳。
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,干燥温度为150 oC,干燥时间为0.4h,冷凝收集干燥过程中产生的气体,冷凝温度为30oC,冷凝时间为25h,其中干燥装置内部填充有氩气。
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行氯化铁、硝酸铁溶质补充,送回破碎装置重复利用。
实施例3 磷酸锰铁锂电池的破碎方法
步骤一,将磷酸铁锂电池送入装有硫酸亚铁、氯化铁、硫酸锰水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行,其中硫酸亚铁、氯化铁和硫酸锰的总质量为其水溶液质量的1%,破碎装置内部填充有氮气。
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,干燥温度为100 oC,干燥时间为1 h,冷凝收集干燥过程中产生的气体,冷凝温度为50oC,冷凝时间为15h,其中干燥装置内部为真空。
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行硫酸亚铁、氯化铁、硫酸锰溶质补充,送回破碎装置重复利用;
步骤四,将步骤二中不能冷凝的气体送入尾气处理装置中处理后排放;
步骤五,将经过干燥后的混合物料,进行细破分选,得到隔膜、外壳、黑粉及铜铝;
步骤六,将得到的黑粉通过湿法冶金得到锂及其他有价金属;
步骤七,将得到的隔膜、外壳、铜铝依次进行水洗、过滤、晾干,其中过滤得到的滤液送回破碎装置重复利用。
实施例4 锰酸锂电池的破碎方法
步骤一,将磷酸铁锂电池送入装有硫酸锰水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行,其中硫酸锰的质量为其水溶液质量的8%,破碎装置内部填充有二氧化碳。
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,干燥温度为180 oC,干燥时间为0.3 h,冷凝收集干燥过程中产生的气体,冷凝温度为33oC,冷凝时间为10h,其中干燥装置内部填充有二氧化碳。
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行硫酸锰溶质补充,送回破碎装置重复利用;
步骤四,将步骤二中不能冷凝的气体送入尾气处理装置中处理后排放;
步骤五,将经过干燥后的混合物料,进行细破分选,得到隔膜、外壳、黑粉及铜铝;
步骤六,将得到的黑粉通过湿法冶金得到锂及其他有价金属;
步骤七,将得到的隔膜、外壳、铜铝依次进行水洗、过滤、晾干,其中过滤得到的滤液送回破碎装置重复利用。
实施例5 三元锂离子电池的破碎方法
步骤一,将三元锂离子电池送入装有硫酸钴、硫酸锰水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行,其中硫酸钴和硫酸锰的总质量为其水溶液质量的20%,破碎装置内部填充有氩气。
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,干燥温度为60oC,干燥时间为5h,冷凝收集干燥过程中产生的气体,冷凝温度为40 oC,冷凝时间为1h,其中干燥装置内部填充有氮气。
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行硫酸钴、硫酸锰溶质补充,送回破碎装置重复利用。
实施例6 磷酸锰铁锂电池的破碎方法
步骤一,将磷酸铁锂电池送入装有硫酸亚铁、氯化铁、硫酸锰水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行,其中硫酸亚铁、氯化铁和硫酸锰的总质量为其水溶液质量的1%,破碎装置内部填充有氮气。
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,干燥温度为200oC,干燥时间为0.1 h,冷凝收集干燥过程中产生的气体,冷凝温度为50oC,冷凝时间为40h,其中干燥装置内部为真空。
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行硫酸亚铁、氯化铁、硫酸锰溶质补充,送回破碎装置重复利用;
步骤四,将步骤二中不能冷凝的气体送入尾气处理装置中处理后排放;
步骤五,将经过干燥后的混合物料,进行细破分选,得到隔膜、外壳、黑粉及铜铝;
步骤六,将得到的黑粉通过湿法冶金得到锂及其他有价金属;
步骤七,将得到的隔膜、外壳、铜铝依次进行水洗、过滤、晾干,其中过滤得到的滤液送回破碎装置重复利用。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (2)
1.废旧锂离子电池的破碎方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,将废旧锂离子电池送入装有金属盐水溶液的破碎装置中,进行带电破碎,破碎和放电同时进行;所述的破碎装置内部填充有惰性气氛;
步骤二,将经过破碎放电后的混合物料进行干燥,冷凝收集干燥过程中产生的气体;
步骤三,将冷凝收集得到的液体进行金属盐溶质补充,送回破碎装置重复利用;
所述金属盐水溶液的浓度为:一种金属盐的质量或两种以上金属盐的总质量占金属盐水溶液总质量的1-20wt.%;所述干燥的温度为60-200℃,干燥时间为0.1-5h;所述冷凝收集干燥过程中产生气体步骤的冷凝温度为30-50℃,冷凝时间为1-40h;
所述废旧锂离子电池包括三元锂离子电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、磷酸锰铁锂电池或锰酸锂电池;
所述金属盐水溶液中的金属盐种类为:
一种,此一种金属盐中金属元素选自所处理的废旧锂离子电池中包含的金属元素;
或者两种以上的组合,此两种以上金属盐中的金属元素均选自所处理的废旧锂离子电池中包含的金属元素;
所述废旧锂离子电池为三元锂离子电池或钴酸锂电池时,金属盐水溶液为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰、氯化镍、氯化钴、氯化锰水溶液中的一种或两种以上的组合;所述废旧锂离子电池为磷酸铁锂电池时,金属盐水溶液为硫酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁水溶液中的一种或两种以上的组合;所述废旧锂离子电池为磷酸锰铁锂电池时,金属盐水溶液为硫酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸锰、氯化锰、硝酸锰水溶液中的一种或两种以上的组合;所述废旧锂离子电池为锰酸锂电池时,金属盐水溶液为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰水溶液中的一种或两种以上的组合。
2.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的破碎方法,其特征在于:还包括以下步骤:
步骤四,将步骤二中不能冷凝的气体送入尾气处理装置中处理后排放;
步骤五,将步骤二中经过干燥后的混合物料,进行细破分选,得到隔膜、外壳、黑粉及铜铝;
步骤六,将得到的黑粉通过湿法冶金得到锂及其他有价金属;
步骤七,将得到的隔膜、外壳、铜铝依次进行水洗、过滤、晾干,其中过滤得到的滤液送回破碎装置重复利用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2022100397612 | 2022-01-12 | ||
CN202210039761 | 2022-01-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114583303A CN114583303A (zh) | 2022-06-03 |
CN114583303B true CN114583303B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=81769396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210097055.3A Active CN114583303B (zh) | 2022-01-12 | 2022-01-26 | 一种废旧锂离子电池的破碎方法及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114583303B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115347266B (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-06 | 广州天赐高新材料股份有限公司 | 一种废旧锂离子电池湿法破碎回收方法及装置 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129845A1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-15 | Korea Institute Of Geoscience & Mineral Resources | Apparatus and method for recycling of used zinc-carbon and alkaline batteries |
CN105932351A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-09-07 | 上海赛特康新能源科技股份有限公司 | 废旧锂电池的资源化回收处理方法 |
KR101648693B1 (ko) * | 2016-03-18 | 2016-09-22 | 주식회사 피엠알 | 리튬이차전지의 폐슬러리내 함유된 유가금속 회수시스템 |
CN106252771A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-12-21 | 上海交通大学 | 批量预处理废旧锂离子电池的清洁放电方法 |
CN108110361A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-01 | 上海迅选智能科技有限公司 | 废旧动力锂离子电池包放电装置和方法 |
CN108390119A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-10 | 上海应用技术大学 | 一种磷酸铁锂/三元-钛酸锂电池的回收处理方法 |
CN108400400A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-08-14 | 中南大学 | 一种废旧锂离子动力电池的再利用方法 |
CN108588423A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-09-28 | 安徽海容电源动力股份有限公司 | 一种废旧稀土电池的综合回收方法 |
CN109193064A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-11 | 中南大学 | 一种废旧动力锂电池有价成分分选回收的方法 |
CN110783658A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-11 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种退役动力三元锂电池回收示范工艺方法 |
CN211801591U (zh) * | 2019-11-07 | 2020-10-30 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 改良废锂电池湿法带电破碎机 |
JP2020184487A (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウムイオン電池の正極材料回収方法 |
CN112680597A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-20 | 中南大学 | 一种废旧锂离子电池极片的处理方法和废旧锂离子电池的处理方法 |
CN112871991A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-01 | 顺尔茨环保(北京)有限公司 | 一种废旧锂电池低温蒸发回收电极粉系统及方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100860972B1 (ko) * | 2008-01-30 | 2008-09-30 | 한국지질자원연구원 | 폐리튬이온 이차전지의 안정적 해체방법 |
CN108011146B (zh) * | 2017-11-17 | 2021-04-23 | 四川长虹电器股份有限公司 | 废旧锂电池再资源化回收方法 |
CN110061320A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-26 | 金川集团股份有限公司 | 一种利用裂解法回收废旧动力锂电池中活性粉料的方法 |
CN113067028A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-02 | 北京佰利格瑞资源科技有限公司 | 一种磷酸铁锂退役锂离子电池回收再利用方法 |
CN113458114A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-10-01 | 顺尔茨环保(北京)有限公司 | 一种废旧锂电池多级分选系统及方法 |
CN113716790A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-30 | 格林美股份有限公司 | 废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法 |
-
2022
- 2022-01-26 CN CN202210097055.3A patent/CN114583303B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129845A1 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-15 | Korea Institute Of Geoscience & Mineral Resources | Apparatus and method for recycling of used zinc-carbon and alkaline batteries |
KR101648693B1 (ko) * | 2016-03-18 | 2016-09-22 | 주식회사 피엠알 | 리튬이차전지의 폐슬러리내 함유된 유가금속 회수시스템 |
CN105932351A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-09-07 | 上海赛特康新能源科技股份有限公司 | 废旧锂电池的资源化回收处理方法 |
CN106252771A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-12-21 | 上海交通大学 | 批量预处理废旧锂离子电池的清洁放电方法 |
CN108110361A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-06-01 | 上海迅选智能科技有限公司 | 废旧动力锂离子电池包放电装置和方法 |
CN108400400A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-08-14 | 中南大学 | 一种废旧锂离子动力电池的再利用方法 |
CN108390119A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-10 | 上海应用技术大学 | 一种磷酸铁锂/三元-钛酸锂电池的回收处理方法 |
CN108588423A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-09-28 | 安徽海容电源动力股份有限公司 | 一种废旧稀土电池的综合回收方法 |
CN109193064A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-11 | 中南大学 | 一种废旧动力锂电池有价成分分选回收的方法 |
JP2020184487A (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウムイオン電池の正極材料回収方法 |
CN211801591U (zh) * | 2019-11-07 | 2020-10-30 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 改良废锂电池湿法带电破碎机 |
CN110783658A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-11 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种退役动力三元锂电池回收示范工艺方法 |
CN112680597A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-20 | 中南大学 | 一种废旧锂离子电池极片的处理方法和废旧锂离子电池的处理方法 |
CN112871991A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-01 | 顺尔茨环保(北京)有限公司 | 一种废旧锂电池低温蒸发回收电极粉系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
废旧锂离子电池材料的回收与应用;陈溢等;《化工管理》;第60-65页 * |
武志斐主编.《纯电动汽车原理与结构(第1版)》.北京理工大学出版社,2021,第208-209页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114583303A (zh) | 2022-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102548398B1 (ko) | 리튬 전지 재활용 방법 | |
CN108832215B (zh) | 一种选择性回收锂离子电池正极材料的方法 | |
CN108075203B (zh) | 一种废旧锂离子电池材料中有价金属组分回收的方法 | |
Xu et al. | A review of processes and technologies for the recycling of lithium-ion secondary batteries | |
CN110620278B (zh) | 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法 | |
CN108365290A (zh) | 一种废旧新能源汽车锂离子动力电池全组份回收与再利用方法 | |
KR101497921B1 (ko) | 폐리튬이온전지로부터 ncm계 양극활물질의 재생방법과 이 방법에 의해 제조된 ncm계 양극활물질 | |
CN107326181A (zh) | 废旧锂离子电池剥离浸出一步完成的回收方法 | |
CN110148801B (zh) | 一种废旧磷酸铁锂电池正极片的真空分离方法 | |
CN109868364A (zh) | 一种废旧锂电池湿法线回收方法 | |
CN110129571A (zh) | 一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法 | |
CN108384955A (zh) | 一种从含锂电池废料中选择性提锂的方法 | |
JP2000015216A (ja) | リチウムイオン2次電池からの正極活物質の再生方法 | |
CN101831548A (zh) | 一种自废旧锰酸锂电池中回收有价金属的方法 | |
CN111600090A (zh) | 一种回收废旧锂电池的工艺 | |
CN111790728A (zh) | 一种利用水蒸气高效还原回收废旧锂电池的处置方法 | |
CN111370801B (zh) | 一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法 | |
CN104810566A (zh) | 一种废旧磷酸铁锂动力电池绿色回收处理方法 | |
CN106450549A (zh) | 一种清洁回收正极材料中镍和/或钴的方法 | |
CN109437253A (zh) | 一种从废弃锂离子电池中直接再生高纯度碳酸锂的方法 | |
CN107706476A (zh) | 一种废旧锂离子电池的溶剂分选预处理方法 | |
CN105846006B (zh) | 一种利用电弧炉回收废旧车用电池中锂金属的方法 | |
CN111517340B (zh) | 一种从废弃三元锂离子电池的ncm111正极材料中回收碳酸锂的方法 | |
CN107611514B (zh) | 一种锂离子电池正极片再生系统及其方法 | |
CN114583303B (zh) | 一种废旧锂离子电池的破碎方法及系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |