CN219457741U - 废旧锂电池负极石墨深度除杂装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，包括装有分散在水中的石墨的除杂容器和储藏容器，所述除杂容器具有间隔设置、分别与直流电源电连接的至少一阳极板和阴极板；储藏容器与除杂容器通过管路连接，其连接的管路上设有动力泵，使储藏容器与除杂容器之间形成循环。所述储藏容器还包括可实时监测液体电导率变化的电导率测试仪。本实用新型还包括用于控制直流电源电压大小、动力泵的启闭、直流电源与阳极板和阴极板正反接的控制单元，还包括分离器和污水收集器。本实用新型可在不采用酸碱等试剂的条件下，实现废旧锂离子电池负极石墨深度除杂，产物纯度高，废水可收集，除杂装置中的阳极板和阴极板可再生循环利用，几乎无三废产生。
Description
技术领域
本实用新型属于废旧锂电池回收技术领域，特别涉及一种废旧锂离子电池负极石墨深度除杂装置。
背景技术
锂离子电池自从发明以来，便因其具有容量高、电化学性能优良等特性在各种领域都得到了广泛的应用。近年来，随着化石能源的消耗，电动及混动汽车正在快速发展，相应的动力电池也在大量生产。同时，锂离子电池在电子产品领域内也有广泛的应用。然而，锂离子电池有一定的寿命，随着其用量越来越高，退役的电池数量也会逐年上涨。在使用一段时间后，电池内部各组分都会出现问题，导致性能下降，无法满足服役要求，在梯次利用后，只能报废处理，大量电池报废会对环境造成危害，也带来了资源的浪费。因此，目前行业对于废旧锂离子电池的回收处理也越来越重视，但由于正极材料含有价值较高的金属元素，回收的重点大都放在了对正极材料的回收利用上，而对于价值相对较低的负极石墨，则通常采用焚烧掩埋等方法处理，不仅对环境不利，也产生了资源浪费。
石墨为目前最常用的负极材料，仅人造石墨在负极材料市场中占比就达到80%以上。随着电池不断的充放电，石墨表面的SEI膜会不断增生，导致电池的内阻增加，性能下降，最终报废，而石墨本身的层状结构并未遭到破坏，仍可以再次利用。废旧石墨负极内部杂质含量较多，包括来自电解液中的Li、正极材料中的Ni、Co、Mn、Fe等、正极集流体中的Al、负极集流体中的Cu、环境中的Na等，成分较为复杂。目前常见的杂质处理方法包括热处理、碱浸、酸浸等，而为了将石墨结构内部的杂质去除干净，防止其再次吸附到石墨中，通常会使用HF、H2SO4、HNO3等强酸和NaOH、KOH等强碱，在高温高压的条件下进行处理，不仅反应条件苛刻，容易对环境和人体造成损害，还会产生大量废水，增加处理成本。
中国知识产权局公开了一种高纯石墨粉除杂装置（CN217418207U），通过装置内部的强磁铁，在石墨粉沿送料筒飘落时即可有效吸取有磁性的金属杂质，但无法去除石墨内部的其余杂质成分。
因此，有必要解决上述现有技术的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种废旧锂离子电池负极石墨深度除杂装置，可将废旧负极石墨的杂质完全去除。
本实用新型提供的一种废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，包括用于容纳分散在水中的石墨的除杂容器和储藏容器，所述除杂容器具有间隔设置的至少一阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别与直流电源正、负极电连接；所述储藏容器与所述除杂容器通过管路连接，所述储藏容器和所述除杂容器连接的管路上设有动力泵，使所述储藏容器与所述除杂容器之间形成循环。
可选地，各所述阳极板和所述阴极板之间的间隔≤2～3cm。
可选地，所述阳极板和所述阴极板为具有导电性的钛板、石墨板或泡沫镍板。
可选地，所述阳极板和所述阴极板表面涂覆有活性材料层。
可选地，所述储藏容器设有可实时监测该储藏容器内液体电导率变化的电导率测试仪。
可选地，所述直流电源与控制单元连接，所述控制单元用于控制所述直流电源电压大小、所述动力泵的启闭以及所述直流电源与所述阳极板和所述阴极板的正反接。
本实用新型还包括分离器，所述分离器与所述储藏容器通过管路连接。
可选地，所述分离器设有滤膜和真空抽滤机。
本实用新型还包括污水收集器，所述污水收集器与所述除杂容器通过管路连接。
本实用新型主要针对已经经过一次除杂处理后的负极石墨内部还存在少量杂质时的深度除杂，采用电化学处理方式，在不使用酸碱等试剂的情况下，通过废旧负极石墨的石墨水在储藏容器与除杂容器之间的循环流动，可将溶解到水中的杂质离子吸附到安装在除杂容器内的阳极板和阴极板上，完成废旧负极石墨深度除杂过程。除杂过程中，还可通过电导率测试仪实时测量杂质离子的浓度变化，判断负极石墨水杂质去除情况。除杂完成后，净化后的负极石墨水溶液可回到储藏容器中，通过分离器回收，控制单元控制除杂容器中阳极板和阴极板极性互换，清洗一定时间后，将污水排放进入污水收集器。
本实用新型实现了废旧锂离子电池负极石墨环保清洁除杂，克服了现有技术中采用强酸、强碱以及高温、高压产生的缺陷，除杂后的产物纯度高，且废水可收集，除杂装置中的阳极板和阴极板可再生循环利用，降低了废旧锂离子电池负极材料回收成本，整个过程绿色环保，无三废产生。
附图说明
图1是本实用新型废旧锂电池负极石墨深度除杂装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，本实用新型提供的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，包括除杂容器2和储藏容器5，所述除杂容器2中装有待除杂的分散在水中的石墨，其中的负极石墨和水的固液比为0.1g/L～100g/L。在除杂容器2内，间隔设置有至少一阳极板21和阴极板22，设有多个阳极板21和阴极板22时交错排列，阳极板21和阴极板22下端分别插入除杂容器2中的液体内，上端分别与直流电源1正、负极电连接。所述储藏容器5与除杂容器2通过管路连接，储藏容器5和除杂容器2之间具有两条连接的管路，其管路上分别设有第一动力泵6和第二动力泵7，其中第一动力泵6的进液端与储藏容器5接口B2连接，出液端与除杂容器2的接口A2连接，第二动力泵7的进液端与除杂容器2的接口A1连接，出液端与储藏容器5的接口B3连接，使储藏容器5与除杂容器2中的液体在第一动力泵6和第二动力泵7的作用下循环流动。这样，针对已经去除大部分杂质的废旧负极石墨，本实用新型采用电化学处理方式，在不使用酸碱等试剂的情况下，使分散有废旧负极石墨的水在储藏容器5与除杂容器2之间的循环流动中，将溶解于水中的杂质离子吸附到阳极板21和阴极板22上，使废旧锂电池负极石墨内部杂质完全去除，净化后的石墨水溶液循环回到储藏容器5中，完成废旧锂电池负极石墨深度除杂过程。
作为本实用新型优选的方式，各阳极板21和阴极板22之间的间隔≤2～3cm。利用阳极板21和阴极板22之间形成电场，使水中的杂质离子被吸附。
作为本实用新型优选的方式，所述阳极板21和阴极板22采用具有导电性的钛板、石墨板或泡沫镍板，可使阳极板21和阴极板22具有较好的导电性能，能够加快水中的杂质离子的吸附过程。
进一步地，还可在阳极板21和阴极板22表面涂覆活性材料层，所述活性材料可采用活性炭、碳纤维等多孔碳材料，以增强阳极板21和阴极板22的吸附性能。
作为本实用新型优选的方式，储藏容器5中可设有电导率测试仪51，用于实时监测储藏容器5内的负极石墨水中电导率变化。电导率测试仪51下端探头插入液体内，上端位于储藏容器5外，以方便读取数据，可根据液体电导率判断储藏容器5内液体杂质去除情况，当达到设定的值时，进行后续处理过程。
本实用新型还包括分离器3，所述分离器3通过管路与储藏容器5接口B1连接。分离器3设有滤膜和真空抽滤机，除杂完成后的负极石墨和水通过滤膜过滤，并进一步通过真空抽滤机实现固液分离，回收负极石墨。
参见图1，本实用新型直流电源1与控制单元11电连接，控制单元11可控制第一动力泵6和第二动力泵7的启闭、储藏容器5和除杂容器2各接口的启闭、直流电源1的电压大小以及直流电源1与阳极板21和阴极板22的正反接。除杂完成后，可关闭第一动力泵6，通过第二动力泵7将除杂容器2内的石墨与水输送到储藏容器5中，再送到分离器3中分离回收负极石墨。之后向除杂容器2内加入水，通过控制单元11控制直流稳压电源1的正、负极，使之与之前的极向相反，完成阳极板21与阴极板22的再生过程，再通过接口A3将再生过程中的水排到污水收集器4中。采用控制单元11，可使阳极板21与阴极板22重复再生利用，节约了废旧锂电池负极石墨回收成本。
本实用新型还包括污水收集器4，污水收集器4通过管路与除杂容器2的接口A3连接。再生过程完成后，除杂容器2的接口A3打开，除杂容器2中阳极板21与阴极板22的再生过程中产生的污水通过接口A3排放进入污水收集器4内。
本实用新型实现了锂离子电池废旧石墨负极的清洁除杂，整个过程基本无废弃物产生，污水收集器4收集的污水内部仅含有微量溶解的杂质离子。
Claims (9)
1.一种废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于包括用于容纳分散在水中的石墨的除杂容器和储藏容器，所述除杂容器具有间隔设置的至少一阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别与直流电源正、负极电连接；所述储藏容器与所述除杂容器通过管路连接，所述储藏容器和所述除杂容器连接的管路上设有动力泵，使所述储藏容器与所述除杂容器之间形成循环。
2.根据权利要求1所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，各所述阳极板和所述阴极板之间的间隔≤2～3cm。
3.根据权利要求2所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，所述阳极板和所述阴极板为具有导电性的钛板、石墨板或泡沫镍板。
4.根据权利要求3所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，所述阳极板和所述阴极板表面涂覆有活性材料层。
5.根据权利要求1所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，所述储藏容器设有可实时监测该储藏容器内液体电导率变化的电导率测试仪。
6.根据权利要求1所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，所述直流电源与控制单元连接，所述控制单元用于控制所述直流电源电压大小、所述动力泵的启闭以及所述直流电源与所述阳极板和所述阴极板的正反接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，还包括分离器，所述分离器与所述储藏容器通过管路连接。
8.根据权利要求7所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，所述分离器设有滤膜和真空抽滤机。
9.根据权利要求1-6任一项所述的废旧锂电池负极石墨深度除杂装置，其特征在于，还包括污水收集器，所述污水收集器与所述除杂容器通过管路连接。
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| CN219457741U true CN219457741U (zh) | 2023-08-01 |
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2023
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