CN115579542A - 一种锂离子电池回收装置及其回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池回收技术领域，具体涉及一种锂离子电池回收装置及其回收方法，本申请提供的电池回收装置，包括依次设置的碎料单元、蒸发单元、裂解单元和筛料单元，还包括冷凝回收装置，筛料单元设有滚筒筛料装置、旋风装置、色显装置和磁显装置，本申请通过各处理单元的设置，可以将电池中的电解液、极粉和金属混合物分类回收；本申请提供的回收方法，带电破碎后输送至蒸发单元，蒸发出电解液后裂解，裂解气进入冷凝回收处理；裂解渣送入筛分出极粉和金属混合物A，极粉经旋风分离出正极极粉和负极极粉，金属混合物A色选分离出铜和金属混合物B，金属混合物B通过磁选，分离出铁和铝，完成回收，其工艺简单，操作容易，满足大批量的生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及电池回收技术领域，特别是涉及一种锂离子电池回收装置及其回收方法。
背景技术
锂离子电池回收指对废旧的锂离子电池，进行回收收集，防止其进入生态系统，对环境造成危害的一种行为。废旧锂离子电池内含有大量的金属以及强腐蚀性的电解质溶液。如果随意丢弃，废旧锂离子电池会破坏水源，侵蚀庄稼和土地，从而使生存环境面临巨大的威胁。因此需要将使用后的废旧锂离子电池进行回收再利用，一来可以防止污染环境，二来可以对其中有用的成分进行再利用，节约资源。
现有的锂离子电池回收装置，由于结构设计不合理，无法将电池中的极粉、铜、铁、铝等金属分类回收，导致后端无法直接应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种锂离子电池回收装置及其回收方法，其结构简单，设计合理，通过将锂离子电池中的各类金属分类回收，回收效果好。
本发明采用的技术方案是：
一种锂离子电池回收装置，包括依次设置的碎料单元、蒸发单元、裂解单元和筛料单元，还包括冷凝回收装置，所述冷凝回收装置分别与所述蒸发单元和所述裂解单元连接；
所述蒸发单元设有回转蒸发炉，所述回转蒸发炉分别与所述碎料单元和所述裂解单元连接；
所述筛料单元设有滚筒筛料装置、旋风装置、色显装置和磁显装置，所述滚筒筛料装置与所述裂解单元连接，所述旋风装置和所述色显装置分别与所述滚筒筛料装置连接，所述磁显装置与所述色显装置连接。
对上述技术方案的进一步改进为，所述碎料单元设有惰性气氛带电破碎装置，用于粉碎待回收锂离子电池。
对上述技术方案的进一步改进为，所述冷凝回收装置设有第一冷凝器和第二冷凝器；
所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别设为冷凝温度依次降低的多级冷凝器；
所述第一冷凝器与所述蒸发单元连接，所述第二冷凝器与所述裂解单元连接。对上述技术方案的进一步改进为，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别设有多个管式的换热罐。
对上述技术方案的进一步改进为，所述滚筒筛料装置内设有过滤网格，所述过滤网格的网孔不小于待回收电池极粉的最大颗粒粒径。
对上述技术方案的进一步改进为，所述裂解单元设有高温回转窑，所述高温回转窑设有用于输送惰性气体的输送管路和用于调整窑内压力的引风机。
对上述技术方案的进一步改进为，所述冷凝回收装置设有除尘组件，所述除尘组件与所述裂解单元连接。
基于同一发明构思，本申请还提供一种锂离子电池的回收方法，包括如下步骤：
将待回收锂离子电池在惰性气氛中进行带电破碎；
将破碎料输送至蒸发单元，蒸发出电解液，将蒸发出的电解液冷凝回收处理；
将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元进行裂解，得到裂解渣和裂解气，裂解气进入冷凝回收装置进行冷凝回收处理；
裂解渣送入筛料单元，筛分出极粉和金属混合物A，其中的极粉经旋风分离出正极极粉和负极极粉，其中的金属混合物A通过色选分离出金属铜和金属混合物B，接着将金属混合物B通过磁选，分离出金属铁和金属铝，完成回收。
对上述技术方案的进一步改进为，
将破碎料输送至蒸发单元，于100-200℃蒸发出电解液；
将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元，于400-600℃，相对压力50-200Pa裂解得到裂解渣和裂解蒸气。
对上述技术方案的进一步改进为，将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元后，在微负压条件下进行裂解。
本发明的有益效果如下：
1、本申请提供的锂离子电池回收装置，包括依次设置的碎料单元、蒸发单元、裂解单元和筛料单元，还包括冷凝回收装置，所述冷凝回收装置分别与所述蒸发单元和所述裂解单元连接，所述蒸发单元设有蒸发炉，所述筛料单元设有滚筒筛料装置、旋风装置、色显装置和磁显装置，本申请通过设置蒸发单元可以将电池中的电解液蒸发回收，通过设置筛料装置，可以将极粉和金属混合物分离开，通过设置旋风装置，可以将极粉分为正极粉和负极粉进行回收，通过设置色显装置，可以将金属铜和其余金属分开，通过设置磁显装置，可以将金属混合物中的金属铁和金属铝进行分类回收，从而完成整个电池中可回收资源的分类回收，本申请结构简单，设计合理，回收效果好；
2、本申请提供的回收方法，通过将待废旧锂离子电池在惰性气氛中进行带电破碎；将破碎料输送至蒸发单元，蒸发出电解液，将蒸发出的电解液冷凝回收处理；将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元，高温裂解得到裂解渣和裂解蒸气，裂解蒸气进入冷凝回收装置进行冷凝回收处理；裂解渣送入筛料单元，筛分出极粉和金属混合物A，其中的极粉经旋风分离出正极极粉和负极极粉，其中的金属混合物A通过色选分离出金属铜和金属混合物B，接着将金属混合物B通过磁选，分离出金属铁和金属铝，完成回收，其工艺简单，操作容易，电池分类回收处理效果好，可满足大批量的生产需求。
附图说明
图1为本申请一些实施例中各单元的连接结构示意图；
图2为本申请的一些实施例中的处理流程框图；
附图标记说明：1.碎料单元、2.蒸发单元、3.裂解单元、4.筛料单元、41.滚筒筛料装置、42.旋风装置、43.色显装置、44.磁显装置、5.冷凝回收装置、51.第一冷凝器、52.第二冷凝器、53.除尘组件。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本实施例所述的锂离子电池回收装置，包括依次设置的碎料单元1、蒸发单元2、裂解单元3和筛料单元4，还包括冷凝回收装置5，所述冷凝回收装置5分别与所述蒸发单元2和所述裂解单元3连接；
所述蒸发单元2设有蒸发炉，所述蒸发炉分别与所述碎料单元1和所述裂解单元3连接；
所述筛料单元4设有滚筒筛料装置41、旋风装置42、色显装置43和磁显装置44，所述滚筒筛料装置41与所述裂解单元3连接，所述旋风装置42和所述色显装置43分别与所述滚筒筛料装置41连接，所述磁显装置44与所述色显装置43连接。
本实施例通过设置蒸发单元2可以将电池中的电解液蒸发回收，通过设置筛料装置，可以将极粉和金属混合物分离开，通过设置旋风装置42，可以将极粉分为正极粉和负极粉进行回收，通过设置色显装置43，可以将金属铜和其余金属分开，通过设置磁显装置44，可以将金属混合物中的金属铁和金属铝进行分类回收，从而完成整个锂离子电池中可回收资源的分类回收，本申请结构简单，设计合理，回收效果好。在一些实施例中，所述碎料单元1设有惰性气氛带电破碎装置，用于粉碎待回收锂离子电池。
本实施例中，具体示出，是采用带电破碎装置，进行锂离子电池的破碎处理，其结构简单，控制方便，运行稳定，破碎效果好。
在一些实施例中，所述冷凝回收装置5设有第一冷凝器51和第二冷凝器52；
所述第一冷凝器51和所述第二冷凝器52分别设为冷凝温度依次降低的多级冷凝器；
所述第一冷凝器51与所述蒸发单元2连接，所述第二冷凝器52与所述裂解单元3连接。
本实施例中通过设置两个多级冷凝器分别进行蒸发单元2和裂解单元3的蒸汽处理，且由于多级冷凝器的冷凝温度依次降低，电解液和裂解气进入多级冷凝装置后，被逐渐冷凝，从而实现不同温度范围的油气混合物的冷凝分离，前端产生高分子回收有机油，进行资源化的应用，经过最后一级冷凝时，最终得到可作为碳源或者可作为可燃气体进行资源化利用低分子量气体，从而完成资源化的回收处理，经过两套冷凝器处理之后的尾气，进入同一个尾气处理系统进行处理即可。
具体地，所述第一冷凝器51和所述第二冷凝器52分别设有设有多个管式的换热罐，本实施例中通过采用管式的换热罐进行换热，可有效提高换热效率，进而增加冷凝分离速率，并确保油气分离效果。
在一些实施例中，所述滚筒筛料装置41内设有过滤网格，所述过滤网格的网孔不小于待回收锂离子电池极粉的最大颗粒粒径，本实施例这样的设置，便于通过过滤网格，将锂离子电池极粉和金属混合物筛分出来，其结构简单，筛分处理方便。
在一些实施例中，所述裂解单元3设有回转裂解窑，所述回转裂解窑设有用于输送惰性气体的输送管路和用于调整窑内压力的引风机，本实施例这样的设置，可以使回转裂解窑内部为真空惰性气氛中，从而避免金属混合物不会被氧化物，以便于后续资源化处理。
在一些实施例中，所述冷凝回收装置5设有设有除尘组件53，，所述除尘组件53与所述裂解单元3连接。本实施例中，通过设置除尘组件53，可以将裂解单元3裂解出的裂解蒸气中的灰尘等杂质先除尘后，再进行处理，以保证冷凝回收的油气的品质。
下面为本申请提供的锂离子电池回收的方法的具体实施例
参见图2所述，本实施例所述的回收方法，包括如下步骤：
将待回收废旧锂离子电池进行在惰性气氛中带电破碎；
将破碎料输送至蒸发单元2，于100-200℃蒸发出电解液，将蒸发出的电解液冷凝回收处理；
将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元3，于真空环境，在550℃，相对压力150Pa裂解得到裂解渣和裂解气，裂解气进入冷凝回收装置5进行冷凝回收处理；
裂解渣送入筛料单元4，筛分出极粉和金属混合物A，其中的极粉经旋风分离出正极极粉和负极极粉，其中的金属混合物A通过色选分离出金属铜和金属混合物B，接着将金属混合物B通过磁选，分离出金属铁和金属铝，完成回收，本实施例中全组分的回收率为99.5％。
本发明提供的回收方法，其通过逐级分类回收电池中的有用的成分，实现了电池中的全组分回收，并使最终的回收率高达99％以上，其工艺简单，且回收率高，可更好地应用于锂离子电池的回收，应用前景好。
以上所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，但并不能因此而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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种锂离子电池回收装置，其特征在于，包括依次设置的碎料单元、蒸发单元、裂解单元和筛料单元，还包括冷凝回收装置，所述冷凝回收装置分别与所述蒸发单元和所述裂解单元连接；
所述蒸发单元设有回转蒸发炉，所述回转蒸发炉分别与所述碎料单元和所述裂解单元连接；
所述筛料单元设有滚筒筛料装置、旋风装置、色显装置和磁显装置，所述滚筒筛料装置与所述裂解单元连接，所述旋风装置和所述色显装置分别与所述滚筒筛料装置连接，所述磁显装置与所述色显装置连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池回收装置，其特征在于，所述碎料单元设有惰性气氛带电破碎装置，用于粉碎待回收锂离子电池。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池回收装置，其特征在于，所述冷凝回收装置设有第一冷凝器和第二冷凝器；
所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别设为冷凝温度依次降低的多级冷凝器；
所述第一冷凝器与所述蒸发单元连接，所述第二冷凝器与所述裂解单元连接。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池回收装置，其特征在于，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别设有多个管式的换热罐。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池回收装置，其特征在于，所述滚筒筛料装置内设有过滤网格，所述过滤网格的网孔不小于待回收电池极粉的最大颗粒粒径。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池回收装置，其特征在于，所述裂解单元设有高温回转窑，所述高温回转窑设有用于输送惰性气体的输送管路和用于调整窑内压力的引风机。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池回收装置，其特征在于，所述冷凝回收装置设有除尘组件，所述除尘组件与所述裂解单元连接。
8.使用权利要求1-7任一项所述的锂离子电池回收装置进行电池回收的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待回收锂离子电池在惰性气氛中进行带电破碎；
将破碎料输送至蒸发单元，蒸发出电解液，将蒸发出的电解液冷凝回收处理；
将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元进行裂解，得到裂解渣和裂解蒸气，裂解蒸气进入冷凝回收装置进行冷凝回收处理；
得的裂解渣送入筛料单元，筛分出极粉和金属混合物A，其中的极粉经旋风分离出正极极粉和负极极粉，其中的金属混合物A通过色选分离出金属铜和金属混合物B，接着将金属混合物B通过磁选，分离出金属铁和金属铝，完成回收。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池的回收方法，其特征在于，
将破碎料输送至蒸发单元，于100-200℃蒸发出电解液；
将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元，于400-600℃，相对压力50-200Pa裂解得到裂解渣和裂解气。
10.根据权利要求8所述的回收的方法，其特征在于，将蒸发出电解液后的破碎料输送至裂解单元后，在微负压条件进行裂解。
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