CN214313314U - 一种适用于锂电池负极回收的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于锂电池负极回收的装置，包括电解槽和循环部，循环部包括循环泵、过滤容器本体以及安装于过滤容器本体内的滤芯，循环泵的进液口通过进液管连接电解槽，循环泵出液口通过出液管连接过滤容器本体的进液端，过滤容器本体的出液端通过回流管连接电解槽。进液管远离循环泵的一端贯穿电解槽的侧壁并与电解槽的内部连通，回流管远离过滤容器的一端贯穿电解槽的侧壁并与电解槽的内部连通。电解槽的内部的顶部设置有阳极导电杆和阴极导电杆，电解槽的内部的底部设置有超声波发生器、加热管，电解槽底部设置有排液管，排液管贯穿电解槽的侧壁并与电解槽的内部连通。

Description

一种适用于锂电池负极回收的装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池回收领域，特别是涉及一种适用于锂电池负极回收的装置。

背景技术

锂电池以其所拥有的优良性能而被广泛使用，但随之产生的大量废弃锂电池没有得到合理有效的处置而成为污染源。目前，对废锂电池的回收处理主要集中在正极材料的资源化利用方面，而对负极材料的资源化利用关注较少。负极石墨与含锂SEM膜长时间接触，由于可逆反应，部分锂离子不断嵌入并固定到石墨微结构中，致使锂离子以锂盐的形态在负极石墨中积累，因此锂电池的长期使用会致使大量锂离子嵌入固定到石墨微结构中，石墨中的锂和石墨的资源化利用问题没有得到足够的重视，从锂电池的负极中分离出锂和石墨具有重大的实际意义。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种适用于锂电池负极回收的装置，该装置能高效回收锂离子电池的负极中的锂和石墨。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种适用于锂电池负极回收的装置，包括电解槽和循环部。电解槽用于电解回收锂离子电池的负极中的锂和石墨，循环部用于循环处理电解槽中的液体，循环部在循环处理液体的过程中能将液体中混合的石墨分离出来。

循环部包括循环泵、过滤容器本体以及安装于过滤容器本体内的滤芯，循环泵的进液口通过进液管连接电解槽，循环泵出液口通过出液管连接过滤容器本体的进液端，过滤容器本体的出液端通过回流管连接电解槽。进液管远离循环泵的一端贯穿电解槽的侧壁并与电解槽的内部连通，回流管远离过滤容器的一端贯穿电解槽的侧壁并与电解槽的内部连通。启动循环泵后，电解槽中的液体在循环泵的驱动下依次流经进液管、进液口、出液口、出液管并由进液端流入过滤容器本体内部与滤芯接触，液体经过滤芯处理后通过出液端和回流管流入电解槽内，重复上述步骤从而实现循环部对电解槽中的液体的循环处理，该过程中，液体混杂的石墨固体会被滤芯吸附。

电解槽的内部的顶部设置有阳极导电杆和阴极导电杆，电解槽的内部的底部设置有超声波发生器、加热管，电解槽底部设置有排液管，排液管贯穿电解槽的侧壁并与电解槽的内部连通。加热管用于给电解槽中的液体进行升温或保温，超声波发生器能产生超声波，超声波在电解槽内的液体中起到空化作用、加速作用及直进流作用，从而加速电解过程中石墨从负极极片上剥离。阳极导电杆的接电端、阴极导电杆的接电端、超声波发生器的接电端、加热管的接电端均贯穿电解槽的侧壁并与电源装置连接。排液管用于排出电解槽内的液体。阳极导电杆和阴极导电杆均位于电解槽内的液体液面的上方。

使用本实施例提供的装置进行锂电池负极回收的过程如下：

S1，向电解槽中加注电解液，电解液中包括1-5g/L的钠盐或钾盐，钠盐为硫酸钠或氯化钠，钾盐为硫酸钾或氯化钾；

S2，启动加热管将电解液升温至合适温度范围；

S3，阳极导电杆连接石墨电极，阴极导电杆连接锂电池的负极极片，石墨电极和负极极片均浸泡在电解液中，锂电池的负极极片采用现有技术方案从回收的锂电池中拆解出来，负极极片包括铜箔集流体和石墨层，存在于石墨中的Li⁺在浸泡在电解液过程中不断扩散出；

S4，阳极导电杆和阴极导电杆通电，同时开启超声波发生器，此时负极极片上会产生氢气气泡，使得铜箔集流体和石墨层发生剥离，石墨混入电解液中，该电解过程中施加的电压为20-50V，电解时间为20-40min；

S5，在电解过程中启动循环泵，电解液经过滤芯的过滤处理，石墨被滤芯吸附从而与电解液分离，完成电解后，需要对滤芯进行冲洗处理，将滤芯吸附的石墨冲洗出来，再对混合着石墨的冲洗液进行过滤和干燥处理即可回收石墨材料；

S6，完成电解后，可回收铜箔集流体；

S7，完成电解后，电解液通过排液管移除电解槽，再向电解液中加入氢氧化钠或氢氧化钾从而得到氢氧化锂沉淀，过滤沉淀物即可回收锂，过滤后的液体使用稀硫酸或盐酸中和后能重新作为电解液使用。

使用本实施例提供的装置进行锂电池负极回收，铜金属的回收率大于99％，锂金属的回收率大于95％。本实施例提供的装置适合规模化处理废旧锂电池的负极极片。

在一实施例中，循环部和排液管分别设置在电解槽的两侧，进液管和排液管上均设置有开关阀。

过滤容器本体包括槽体结构的上壳体和槽体结构的下壳体，上壳体的槽口和下壳体的槽口相连接并构成放置滤芯的容纳空间，上壳体和下壳体可拆卸连接。完成对负极极片的电解后，将上壳体与下壳体分离，从容纳空间中取出滤芯来回收石墨。冲洗后的滤芯能放回容纳空间中进行使用。进液端设置在下壳体的侧壁的底部，出液端设置在上壳体的侧壁上，进液端和出液端均与容纳空间连通。进液管与电解槽的连接处在竖直方向上低于回流管与电解槽的连接处。

在一实施例中，滤芯为亲水性PVDF管式微滤膜，PVDF管式微滤膜孔径为0.1-1μm。使用该规格的滤芯能更好的吸附石墨。

在一实施例中，加热管的数量为两个，两个加热管分别设置在超声波发生器的两侧。

在一实施例中，电解槽内部的两个相对的内侧壁分别连接有第一支撑块、第二支撑块，第一支撑块连接阳极导电杆，第二支撑块连接阴极导电杆。阳极导电杆和阴极导电杆在竖直方向位于同一高度，并且阳极导电杆和阴极导电杆之间平行。阳极导电杆和阴极导电杆之间的距离为5-20cm。

本实施例提供一种适用于锂电池负极回收的装置，该装置适合规模化处理废旧锂电池的负极极片，从负极片中回收石墨、铜金属和锂金属。

附图说明

附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型一实施例提供的装置的正视图。

图2为本实用新型一实施例提供的装置的右视图。

图3为本实用新型一实施例提供的装置的俯视图。

其中，附图标记为：1.电解槽；11.阳极导电杆；12.阴极导电杆；13.超声波发生器；14.加热管；15.第一支撑块；16.第二支撑块；17.排液管；2.循环部；21进液管；22.循环泵；23.出液管；24.下壳体；25.上壳体；26.回流管；3.开关阀。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-3中所示，本实用新型一实施例提供的一种适用于锂电池负极回收的装置，包括电解槽1和循环部2，循环部2包括循环泵22、过滤容器本体以及安装于过滤容器本体内的滤芯(附图中未显示)，循环泵22的进液口通过进液管21连接电解槽，循环泵22出液口通过出液管23连接过滤容器本体的进液端，过滤容器本体的出液端通过回流管26连接电解槽1。进液管21远离循环泵22的一端贯穿电解槽1的侧壁并与电解槽1的内部连通，回流管26远离过滤容器的一端贯穿电解槽1的侧壁并与电解槽1的内部连通。

电解槽1的内部的顶部设置有阳极导电杆11和阴极导电杆12，电解槽1的内部的底部设置有超声波发生器13、加热管14，电解槽底部设置有排液管17，排液管17贯穿电解槽1的侧壁并与电解槽1的内部连通。加热管14的数量为两个，两个加热管14分别设置在超声波发生器13的两侧。电解槽1内部的两个相对的内侧壁分别连接有第一支撑块15、第二支撑块16，第一支撑块15连接阳极导电杆11，第二支撑块16连接阴极导电杆12。阳极导电杆11和阴极导电杆12在竖直方向位于同一高度，并且阳极导电杆11和阴极导电杆12之间平行。

循环部2和排液管17分别设置在电解槽1的两侧。进液管21和排液管17上均设置有开关阀3。

过滤容器本体包括槽体结构的上壳体25和槽体结构的下壳体24，上壳体25的槽口和下壳体24的槽口相连接并构成放置滤芯的容纳空间，上壳体25和下壳体24可拆卸连接。进液端设置在下壳体24的侧壁的底部，出液端设置在上壳体25的侧壁上，进液端和出液端均与容纳空间连通。进液管23与电解槽1的连接处在竖直方向上低于回流管26与电解槽1的连接处。滤芯(说明书附图中未显示)为亲水性PVDF管式微滤膜。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种适用于锂电池负极回收的装置，其特征在于：

包括电解槽和循环部，所述循环部包括循环泵、过滤容器本体以及安装于所述过滤容器本体内的滤芯，所述循环泵的进液口通过进液管连接所述电解槽，循环泵出液口通过出液管连接所述过滤容器本体的进液端，所述过滤容器本体的出液端通过回流管连接所述电解槽；

所述进液管远离所述循环泵的一端贯穿所述电解槽的侧壁并与所述电解槽的内部连通，所述回流管远离所述过滤容器的一端贯穿所述电解槽的侧壁并与所述电解槽的内部连通；

所述电解槽的内部的顶部设置有阳极导电杆和阴极导电杆，所述电解槽的内部的底部设置有超声波发生器、加热管，所述电解槽底部设置有排液管，所述排液管贯穿电解槽的侧壁并与所述电解槽的内部连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述循环部和所述排液管分别设置在所述电解槽的两侧，所述进液管和所述排液管上均设置有开关阀。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述过滤容器本体包括槽体结构的上壳体和槽体结构的下壳体，所述上壳体的槽口和所述下壳体的槽口相连接并构成放置所述滤芯的容纳空间，所述上壳体和所述下壳体可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述进液端设置在所述下壳体的侧壁的底部，所述出液端设置在所述上壳体的侧壁上，所述进液端和所述出液端均与所述容纳空间连通。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述进液管与所述电解槽的连接处在竖直方向上低于所述回流管与所述电解槽的连接处。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述滤芯为亲水性PVDF管式微滤膜，所述PVDF管式微滤膜孔径为0.1-1μm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加热管的数量为两个，两个所述加热管分别设置在所述超声波发生器的两侧。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电解槽内部的两个相对的内侧壁分别连接有第一支撑块、第二支撑块，所述第一支撑块连接所述阳极导电杆，所述第二支撑块连接所述阴极导电杆。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述阳极导电杆和所述阴极导电杆在竖直方向位于同一高度，并且所述阳极导电杆和所述阴极导电杆之间平行。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述阳极导电杆和所述阴极导电杆之间的距离为5-20cm。

Images