JP2024512282A

JP2024512282A - 廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法及びシステム

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Publication number: JP2024512282A
Application number: JP2023552223A
Authority: JP
Inventors: 勇田; 建軍陳; 杰閔
Original assignee: Shenzhen Qingyan Lithium Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Qingyan Lithium Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2024-03-19
Anticipated expiration: 2042-01-18
Also published as: CN113097592B; DE112022000681T5; JP7527596B2; CN113097592A; WO2022193826A1

Abstract

【課題】廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法及びシステムを提供する。【解決手段】廃棄されたリチウム電池のセパレータ及び正極シート、負極シートを有する混合材料を可撓性分離装置の内部キャビティに設置された回転可能なドラム内に投入し、液体を導入し、ドラムの正逆回転の繰り返しと液体間の相対運動によって、セパレータ、正極シート、負極材料及び負極集電体を分離させ、セパレータをオーバーフロー口から排出して回収し、負極材料及び正極シート、負極集電体を可撓性分離装置から排出した後濾過し分離させ、正極シートと負極集電体を乾燥した後、光電色選別装置によって分離させ、さらに微細粉砕機によって、正極材料を正極集電体から分離し、負極材料が残留された少量の負極集電体における負極材料を負極集電体から分離する。本発明は柔軟な手段によって上記各材料の正確な分離が実現され、回収されたセパレータには不純物がなく、正、負極材料は対応する１種の不純物のみを処理すればよく、且つ不純物の含有量が低く、廃ガス、廃水、廃棄物残渣の排出がない。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄されたリチウム電池の回収技術の分野に属し、特に廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法及びシステムに関する。

現在、廃棄されたリチウム電池の回収プロセスは基本的に２種類あり、１つの主流のプロセスは、フロントエンドの物理的選別方法で正極と負極の混合粉末を取得し、そして、湿式製錬法を用いて黒色粉末中の有価金属元素を高価値で利用し、他のプロセスは、フロントエンドの物理的選別方法で正極粉末及び負極粉末を得、そして、直接回収又は湿式製錬法を用いて正極材料における有価金属元素を高価値で利用する。第２種のプロセスは、第１種のプロセスに比べて、回収コストが低く、酸とアルカリの損失が低く、廃ガス、廃水、及び廃棄物残渣が少なく、回収プロセスが簡単であるが、第２種のプロセスにおいて正負極粉末の物理的分離には現在以下のような多くの問題があるので、この技術の普及は困難である。１）分離後得られた正極粉末の品位が低く、回収率が低い。従来の技術において、正極と負極の分離の主流プロセスは、破砕および選別前処理後に得られた正極および負極混合粉末を多段浮選して正極材料およびグラファイト負極材料を得る浮選法を採用している。正極と負極の粒子が小さく、グラファイトの付着性が強いため、分離して得られた正極材料には大量のグラファイトが含まれており、グラファイトには多数の正極材料が含まれているため、この方法で分離した後に得られる正極粉末は品位が低く、回収率も低い。２）分離後に得られた正極材料は、固相法で直接回収できないため、廃棄されたリチウム電池の価値の高い回収経路が制限される。得られた正極粉末は、品位が低く、特にグラファイトや銅などの不純物を含んでいるため、グラファイトは従来の高温で炭素酸化ガスを発生させて排出しにくく、銅とニッケルコバルトは同様の特性を持ち、ニッケルコバルト含有量を消耗しない前提で銅を除去することはほとんど不可能であるため、固相法による正極材料の回収を達成することは困難である。３）分離後得られた不純物の種類が多く、湿式回収と不純物除去プロセスが複雑で、酸とアルカリの消耗量が多い。破砕して得られる正負極の混合粉末を分離するための従来の浮選プロセスでは、正極粉末と負極粉末には不純物である銅とアルミニウムがあり、浮選後に得られる正極粉末には銅とアルミニウムの不純物が含まないことを避けることが困難であり、湿式回収では銅とアルミニウムの不純物を同時に考慮する必要があり、不純物除去プロセスはより複雑である。

本発明は、上記の従来の技術の欠点を克服するために、廃棄されたリチウム電池のセパレータ、正極材料、負極材料の間の正確な分離を実現することができ、回収需要を満たし、且つプロセスが簡単で、プロセスが短く、コストが低く、工業的な大量生産を実現できる廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法を提供することを目的とする。

本発明による廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法は、
廃棄されたリチウム電池に対して放電処理を行い、粉砕後物理的方法を用いてセパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料を選別するステップＳ１と、
回転可能なドラムが設けられた内部キャビティを有する可撓性分離装置を設置するステップＳ２であって、
前記ドラムに複数の濾過孔が設置され、前記セパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料を前記ドラム内に送り込んで、液体を前記内部キャビティに導入し、前記液体の密度が前記セパレータの密度よりも大きいとともに、前記液体の密度と前記セパレータの密度がいずれも前記正極シート、負極シートの密度よりも小さく、前記ドラムの正逆回転の繰り返しと液体間の相対運動により、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、セパレータ上の不純物を洗い流すと同時に、負極材料の大部分を負極集電体から分離するステップＳ２と、
前記ドラムを定方向に回転させ、分離されて洗い流されたセパレータを前記可撓性分離装置の上端に設置されたオーバーフロー口から液体とともに排出し、セパレータを収集し、少量の負極材料を濾過液とともに収集して濾過し回収するステップＳ３と、
負極材料、正極シート及び負極集電体を有する混合材料を前記可撓性分離装置から排出させ、濾過によって負極材料を正極シート及び負極集電体から分離させ、前記負極材料を回収するステップＳ４と、
分離後の正極シートと負極集電体を有する混合材料を加熱乾燥し、そして、光電色選別装置によって正極シートを負極集電体から分離させるステップＳ５と、
色選別後の正極シート及び負極集電体をそれぞれ微細粉砕機に入れることにより、正極材料を正極集電体から分離し、負極材料が残留された少量の負極集電体における負極材料を負極集電体から分離するステップＳ６と、を含む。

上記方法によれば、本発明は廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離システムをさらに提供し、前記分離システムは、供給ホッパー、可撓性分離装置、メッシュベルトコンベア、乾燥装置、色選別装置及び微細粉砕機を備え、前記可撓性分離装置は、内部キャビティを有するキャビティ本体を備え、前記内部キャビティの中心に当該内部キャビティの中心軸線周りに正逆回転可能なドラムが設けられ、前記ドラムに複数の濾過孔が設けられ、前記キャビティ本体の上端又は頂部に前記内部キャビティに連通されたオーバーフロー管が接続され、前記オーバーフロー管の出口に振動篩が設けられ、前記キャビティ本体の底部に前記メッシュベルトコンベアの入口に対応する排出口が設置され、前記メッシュベルトコンベアの出口が前記乾燥装置の入口に対応し、前記乾燥装置の出口に前記色選別装置が対応して設けられ、前記色選別装置の出口に正極シート受取ホッパー及び負極集電体受取ホッパーが対応して設けられ、前記正極シート受取ホッパーが第１の微細粉砕機に当接し、前記負極集電体受取ホッパーが第２の微細粉砕機に当接する。

本発明は以下の技術的効果を有する。
（１）本発明は、セパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料を可撓性分離装置にともに置いて、液体の柔軟な衝撃力を利用して、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、負極材料を負極集電体から分離することが効果的に実現され、この分離は液体の柔軟な衝撃によって達成されるため、セパレータと負極材料との分離に役立つだけでなく、分離プロセスはセパレータ、正極シート、負極材料及び負極集電体に損傷を与えず、上記材料自体の完全性を効果的に確保し、各材料同士の接着及び不純物接着の可能性を回避し、且つセパレータの存在により、正極シート、負極シート同士及びドラムとの直接摩擦による衝突摩耗を軽減できるだけでなく、同時に負極材料と負極集電体とを簡単に分離させ、負極材料中の金属不純物の含有量を大幅に削減できる。
（２）本発明は、メッシュベルトコンベアによって負極材料と正極シート、負極集電体との分離を実現し、各材料の摩耗を回避し、負極材料は正極粉末や不純物アルミニウムを含まず、不純物銅の含有量が非常に低いため、銅を酸浸出する必要がないのでグラファイトを直接回収することができる。
（３）本発明のフレキシブル剥離後に濾過して得られるグラファイト負極材料は、金属不純物を除去することなくそのまま回収することができ、銅金属不純物のみを除去するだけで、微粉砕して得られるグラファイト負極を回収することができる。微粉砕によって得られる正極材料の固相回収は、材料特性に対する不純物銅およびグラファイトの影響を考慮せずにアルミニウム不純物のみを除去することができ、これは正極材料の直接乾式固相回収を強力に保証する。
（４）本発明は、強い適用性を有し、三元系、リン酸鉄リチウム、コバルト酸リチウムおよびマンガン酸リチウム電池に適用することができる。
（５）本発明の全工程は物理的分離法を採用しており、酸およびアルカリによる分離を使用する必要がなく、「廃ガス、廃水、廃棄物残渣」の排出がなく、廃棄されたリチウム電池の正、負極材料の高効率、低コスト、正確な分離を達成し、不純物の含有量が低く、正、負極材料回収後の相純度を効果的に向上させ、リン酸鉄リチウムおよび三元正極材料の固相回収を直接工業化することを可能にし、排出された溶液は濾過によって負極材料を回収し、液体を循環可能に利用することができ、廃棄されたリチウム電池の回収コストを大幅に節約し、産業の大規模生産に役立ち、現在の業界のニーズを満たし、非常に幅広い用途の見通しがある。

本発明の方法フローチャートである。本発明のシステムの構造模式図である。

本発明の目的、技術的手段及び利点をより明確にするために、以下、実施例を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。ここで記載の実施例は本発明を解釈するためのものだけで、本発明を限定するためのものではないことを理解されたい。

図１及び図２を参照されたい。本発明による廃棄されたリチウム電池のセパレータと正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法は、ステップＳ１～Ｓ６を含む。

Ｓ１では、廃棄されたリチウム電池に対して放電処理を行い、粉砕後物理的方法を採用して廃棄されたリチウム電池のセパレータと正極シート、負極シートを有する混合材料を選別して分離する。

本発明に記載の廃棄されたリチウム電池は、廃三元リチウム電池、廃リン酸鉄リチウムリチウム電池、廃コバルト酸リチウムリチウム電池及び廃マンガン酸リチウムリチウム電池を含み、前記正極シートは正極材料及び正極集電体からなり、前記負極シートは負極材料及び負極集電体からなり、負極材料はグラファイトであり、正極集電体はアルミ箔であり、負極集電体は銅箔である。

このステップにおいて、廃棄されたリチウム電池は充放電モータで放電できるため、電池の電圧が１Ｖ未満になり、これにより後続の処理プロセスの安全性を確保し、そして、機械的破砕、磁気選別、ふるい分けなどの物理的方法によってサイズが５～１００ｍｍである不規則なシートまたはカール状のセパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料を自動的に分解して分離させ、後続のステップの処理に便利であり、電池のハウジングは直接回収される。

Ｓ２では、可撓性分離装置を設置し、当該可撓性分離装置は内部キャビティを有し、前記内部キャビティに回転可能なドラムが設置され、ドラムに複数の濾過孔が設置され、セパレータ及び正極シート、負極シートを有する混合材料をドラム内に投入し、そして、液体を内部キャビティに導入し、導入された液体の密度がセパレータの密度よりも大きいが、いずれも正極シート、負極シートの密度よりも小さく、ドラムの正逆回転の繰り返しと液体間の相対運動によって、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、且つセパレータでの不純物を洗い流し、同時に負極材料の大部分を負極集電体から分離する。

図２を参照して、本発明の具体的な実施例において、前記可撓性分離装置３は円筒状のキャビティ本体３５を備え、前記キャビティ本体３５は内部キャビティ３２を有し、当該内部キャビティ３２内にキャビティ本体３５の中心軸線ａ－ａ回りに回転可能なドラム３１が設けられ、当該ドラム３１は底部及び側壁を備え、上端が開口し、ドラム３１の側壁及び底部に複数の濾過孔３１１が設けられ、ドラム３１内に破砕選別後正極シート、負極シート及びセパレータを有する混合材料を送り込んで、同時に液体を内部キャビティ３２の側端から導入し、前記液体が水であり、各濾過孔３１１を通してドラム３１内に入り、ドラム３１はモータ（未図示）によって駆動されて内部キャビティ３２内において中心軸ａ－ａを中心に正転（時計回り回転）及び逆転（反時計回り回転）を繰り返し回転させてもよい。内部キャビティ３２及びドラム３１内は液体で満たされているので、正極シート、負極シート及びセパレータを有する混合材料をドラム３１内に投入した後、ドラム３１の回転によって液体を連動して回転させ、液体が混合材料を連動して回転させ、且つドラム３１が一定時間回転したたびに反対方向に回転し、ドラム３１の正逆回転が液体と相対運動を形成し、当該プロセスにおいて混合材料は次のように変化する。ドラム３１が回転を停止して反対方向に回転すると、液体に衝撃を与え、この衝撃の作用により、液体中の混合材料は瞬時に散乱し、液体の密度はセパレータよりも大きく、正負極シートよりも小さく、セパレータは軽いので上向きに浮き上がり、正負極シートは重いので沈む。このように、破砕後に結合されたセパレータ、正極シート、負極シートは、液体の衝撃下で分離することができ、この液体の衝撃力により、分離されたセパレータの表面を洗い流して、セパレータ上の不純物を除去することもできる。同時に、負極シート上の負極材料（グラファイト）は負極集電体（銅箔）上に塗布されているため、使用する接着剤は水系接着剤であり、この水系接着剤は液体に遭遇すると溶解し、粉末状の負極材料が負極集電体から剥離して液体に溶解し、液体の継続的な衝撃によりこの剥離がさらに加速し、負極集電体の表面に残った水系接着剤を洗浄し、負極集電体（銅箔）の色が濃くなるようにする。ドラム３１は複数の濾過孔３１１を有するので、剥離後の負極材料は、ドラム３１の回転に従って各濾過孔３１１から濾別される。

本発明で設置された上記可撓性分離装置は、以下の技術的効果を達成することができる。（１）セパレータを正極シートと負極シートから分離させる。（２）負極材料を負極集電体から剥離する。（３）ドラムの回転による液体の衝撃は柔軟な衝撃であるため、セパレータの分離および負極材料の負極集電体からの剥離過程において、セパレータ、正極シート、負極材料および負極集電体に損傷を与えず、従来の技術においてセパレータ除去時に渦電流選別により静電気などの外的条件で粉体が多く付着して、上記材料に不純物が多く含まれてしまい、粉末が損耗するという欠点を効果的に回避することができる。（４）セパレータの存在により、正、負極シート同士の直接摩擦衝突やドラムとの衝突により金属の負極集電体が摩耗して金属微粉が発生し、その後に捕集される粉末中に金属不純物が高く含まれるという問題も緩和されている。

具体的には、このステップにおいて、ドラム３１内に投入された混合材料と液体との体積比が１／１００００～１／１０である。可撓性分離装置３内のドラム３１での濾過孔３１１の孔径が０．５～５ｍｍであり、ステップＳ１で粉砕された後の混合材料のサイズに適しており、ドラム３１の回転速度が５０～１５００ｒ／ｍｉｎであり、５～１２０秒ごとに反対方向に回転し、途中滞在時間は３～６０秒で、このように５ｍｉｎ～１２０ｍｉｎ回動させると、セパレータと正、負極シートとを完全に分離させることができ、しかもほとんどの負極材料を負極集電体から剥離させることができる。

本発明において、ドラム３１での濾過孔３１１の設計により、脱落した負極材料をドラム３１の回転の遠心力でドラム３１の外に排出し、ドラム３１内に残ったときに負極集電体との摩擦で金属不純物が発生しないようにすることができる。これは、一般的に発生する金属不純物の粒子が約３００メッシュと細かく、ふるい分けでも分離が困難であるため、分離コストが増加するに違いないからである。したがって、本発明の上記設計は、負極材料と負極集電体と正極シートとの間の摩擦に起因する不純物を回避することができ、また、負極集電体が損傷し落下してより小さな粒子になる場合に、濾過孔３１１から直接排出されることができ、負極集電体が摩耗によって小さくなり、その後の分離工程に不便になることも回避することができる。

図２をさらに参照して、本発明は、ドラム３１の下には、中心軸ａ-ａと同期して同軸に回転するプロペラ３４を備えていてもよい。プロペラ３４は、ドラム３１と間隔を空けて設けられており、プロペラ３４の回転を利用して、ドラム３１内の液体に対して上向きの軸方向推力を発生させることができ、ドラム３１内の液体は、プロペラ３４からの軸方向の推力を受けながらドラム３１の駆動下で半径方向に回転し、これによりドラム３１内の混合材料に多方向の柔軟な衝撃力をもたらす。一方では、セパレータと正、負極シートとの間の完全な分離および負極集電体からの負極材料の剥離速度を加速することができ、他方では、その上向きの軸方向推力は、ドラム３１内の分離されたセパレータを促進して上向きの動きを加速させ、液体の上に浮遊し、セパレータをキャビティ３５の頂部（または上端）のオーバーフロー口に向かって押す。プロペラ３４がドラム３１の下に設置されるので、混合材料とプロペラ３４との直接接触を回避し、混合材料への損傷を低減し、不純物の発生を低減することができる。

Ｓ３では、前記ドラムを定方向に回転させ、分離されて洗い流されたセパレータは液体とともに前記可撓性分離装置に設置されたオーバーフロー口から排出され、セパレータを収集し、少量の負極材料を濾過液とともに収集して濾過し回収する。

このステップはセパレータの収集プロセスであり、可撓性分離装置３の構造設計において、キャビティ本体３５の上端又は頂部に内部キャビティ３２に連通されたオーバーフロー管４が設けられ、オーバーフロー管４の出口が振動篩５に接続される。セパレータの密度が液体の密度よりも小さいので、液体は、内部キャビティ３２の底部から流入し続けた後、ドラム３１の正逆回転を繰り返す過程で、分離して洗い流されたセパレータが徐々に液体上に浮遊し、このとき、ドラム３１を定方向に５～３０ｍｉｎ回転させ、上に浮遊したセパレータは、液体とともにキャビティ本体３５の頂部又は上端に設置されたオーバーフロー口からオーバーフロー管４に入り、液体とともに排出され、そして、振動篩５での篩綱によって濾過され、振動篩の篩綱孔の孔径が０．５～５ｍｍであり、篩上の材料がセパレータであり、篩下の材料が液体とごく一部の負極材料との混合物であり、篩下の材料は一括濾過処理された後、負極材料粉末を回収し、液体を循環に利用して、回収コストを削減させる。

Ｓ４では、負極材料、正極シート及び負極集電体を有する混合材料を前記可撓性分離装置から排出させ、濾過によって負極材料を正極シート及び負極集電体から分離させ、前記負極材料を回収する。

ステップＳ３後、ドラム３１内の液体には正極シート、負極材料、負極集電体（負極材料が少量残存する負極集電体を含む）が含まれ、このとき、ドラム３１の下端に設計されたドラム吐出弁３３及び可撓性分離装置排出弁７を開くことができ、可撓性分離装置３に設置された排出口から上記混合材料を液体と共に排出し、吐出口に接続されたメッシュベルトコンベア９に入り、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト上に複数のメッシュ孔が設置され、メッシュ孔の孔径が０．５～５ｍｍである。負極材料がグラファイト粉末であり、液体と負極材料がメッシュ孔から濾別されやすく、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト上に正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）の混合材料が残留され、このように、負極材料と上記混合材料とを分離させる。

負極材料が液体とともに濾別された後、濾過処理によって負極材料粉末を回収し、液体を循環に利用する。

このステップは、メッシュベルトコンベア９によって粉末状の負極材料と液体との混合液と固体の正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）との分離を実現し、一方では、それはその後の色選別のための条件を作り出し、他方では、液体の作用下で、粉末状の負極材料を液体とともにメッシュ孔から濾別することができ、従来の技術の振動方法で粉末およびブロック材料を分離する必要がなく、各材料の摩耗を回避し、同時に振動方法による負極材料粉末に金属不純物が含まれた欠陥をさらに回避し、負極材料を直接回収することができ、金属不純物を除去する必要がない。

Ｓ５では、分離後正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を有する混合材料を加熱乾燥し、そして、色選別装置によって正極シートと負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）とを分離させる。

正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）はメッシュベルトコンベア９によって負極材料から分離された後、まだより多くの水を含んでいる。このステップは正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を有する混合材料を加熱装置１０内に送り込んで、加熱温度が５０～１５０℃であってよく、加熱時間が０．５～１２ｈであり、上記材料を乾燥させることができ、水分がある場合、材料が接着しやすく、その後の選別に不利である。

乾燥プロセスが完了した後、正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）の混合材料を色選別装置１４に投入する。色選別装置１４は光電色選別装置を採用することができ、負極集電体が一般的に銅箔であるので、負極材料が負極シートから剥離された後、銅箔の表面には一定の色度があり、光電色選別装置を用いて、乾燥の混合材料において色度がある銅箔を認識することができ、これにより負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を正極シートから分離させる。

このステップは、従来の技術の光電色選別装置を採用することにより、迅速で、便利であり、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を正極シートから正確に分離させることができる。

Ｓ６では、色選別後の正極シート及び負極集電体をそれぞれ微細粉砕機に入れることにより、正極材料を正極集電体から分離し、負極材料が残留された少量の負極集電体における負極材料を負極集電体から分離する。

このステップにおいて、正極集電体アルミ箔及びそれに付着した正極材料、負極集電体銅箔及びそれに付着した負極グラファイト材料との延性差を利用して、従来の技術のハンマークラッシャーを用いて正極シート及び負極集電体を処理する。具体的には、第１の微細粉砕機１７を用いて正極シートに対して粉末脱落処理を行い、ハンマークラッシャーの連続的な衝撃により、正極シートの金属粒子が小さくなり、金属の表面の正極材料が硬くて、脱落しやすい。さらに振動選別によって、カールした粒状アルミニウム粒子（正極集電体粒子）及び粉末状の正極粉末を得ることができる。同様に、第２の微細粉砕機１８を採用して負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）に対して粉末脱落処理を行い、ハンマークラッシャーの連続的な衝撃により、負極集電体の金属粒子が小さくなり、金属の表面の負極材料が硬くて、脱落しやすい。さらに、振動選別によって、カールした粒状銅粒子（負極集電体粒子）及び粉末状の負極粉末を得ることができる。

本発明の上記プロセス過程によれば、セパレータと正極シート、負極シートとの間、正極材料と正極集電体（アルミ箔）との間、負極材料と負極集電体（銅箔）との間の柔軟で正確な分離を完全に実現しており、プロセス全体において、先にセパレータを正極シート、負極シートから分離させ、そして、負極シート上の活性材料を負極シートから分離させ、得られた正極材料中の負極材料と負極集電体の銅不純物の混入を回避することができ、負極材料中の正極材料及び正極集電体アルミニウムの混入により、回収されたセパレータには粉末材料が含まれず、正、負極材料不純物の含有量が非常に低く、バックエンドの湿式回収・不純物除去のための負担を軽減し、伝統的な後工程の湿式回収・不純物除去を必要とすると同時に銅・アルミニウム不純物を除去する必要があり（得られる粉体には銅・アルミニウムとグラファイト不純物が多く含まれているからである）、複雑なプロセスを必要とし、大量の酸とアルカリを消耗するなどの欠陥を効果的に解決する。本発明のプロセス処理を行った後、対応する不純物のみを処理すればよく、且つ柔軟性剥離を行った後濾過して得られたグラファイト負極材料は不純物を除去する必要があり、微粉砕によって得られたグラファイト負極は銅不純物のみを除去すればよく、微粉砕によって得られた正極材料はアルミニウム不純物のみを除去すればよい。同時に、正極材料を金属不純物元素の影響を受けないように、直接乾燥した固相回収に強力な保証を提供し、排出された溶液を濾過して負極材料を回収し、液体を循環に利用することができる。

本発明の方法は、多種のリチウム電池に適用することができ、プロセスが簡単であり、バックエンドの湿式手段における酸とアルカリの使用量を節約し、廃リチウム電池の回収コストを効果的に削減する。そして、負極材料は液体の柔軟な衝撃により剥離されるため、銅とアルミニウムの不純物の含有量は非常に低く、グラファイトの直接回収のニーズを満たすことができ、同時に正極と負極を分離して細かく粉砕するため、正極材料の不純物銅はほぼゼロであり、そのアルミニウム不純物の含有量は、簡単な処理後の直接回収のニーズも満たすことができ、工業化生産を実現することができる。

図２を参照して、上記方法によれば、本発明は廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離システムをさらに提供し、供給ホッパー１、可撓性分離装置３、メッシュベルトコンベア９、乾燥装置１０、色選別装置１４、第１の微細粉砕機１７及び第２の微細粉砕機１８を備える。

前記可撓性分離装置３は、内部キャビティ３２を有する円筒状のキャビティ本体３５を備え、前記キャビティ本体３５の上端にテーパ状の収集端３６が設けられ、底部に逆テーパの排出端３７が設けられ、キャビティ本体３５の下端の側面に送液管３５１が設けられ、送液制御弁３５２によって開閉を制御し、液体（水）は当該送液管３５１を通して内部キャビティ３２内に入り、前記内部キャビティ３１の中心に当該内部キャビティ３１の中心軸線ａ－ａを中心に正逆回転可能なドラム３１が設けられ、当該ドラム３１は側壁と底部との囲いによって形成された上端が開口した円筒状部材であり、その底部及び側壁にいずれも複数の濾過孔３１１が設けられ、ドラム３１をその底部に設けられた回転軸（図示せず）の連動によって回転させ、回転軸の回転は外付けのモータによって駆動され、コントローラによって開閉および回転が制御され、ドラム３１の回転速度は５０～１５００ｒ／ｍｉｎである。ドラム３１の側壁の下端に吐出管３８が設けられ、ドラム吐出弁３３によって制御される。ドラム３１は、モータの駆動によって、５～１２０秒ごとに反対方向に回転し、途中滞在時間が３～６０秒であり、５ｍｉｎ～１２０ｍｉｎ回転した後、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、且つ負極材料が負極集電体から脱離され、ドラム３１を定方向に５～３０ｍｉｎ回転させ、洗い流して洗浄されたセパレータがドラム３１内において徐々に浮き上がる。

前記供給ホッパー１はキャビティ本体３５の上方に位置し、供給ホッパー１は管路を介してテーパ状の収集端３６を通過し、その出口がドラム３１の頂端に位置し、セパレータ、正極シート及び負極シートを有する混合材料を供給ホッパー１の管路からドラム３１内に送り込むことができる。供給ホッパー１の管路にドラム３１内に入る混合材料の量を制御するための供給制御弁２がさらに設けられる。

前記キャビティ本体３５でのテーパ状の収集端３６の上端又は頂部にオーバーフロー管４に接続されたオーバーフロー口（図２に示すようにテーパ状の収集端３６の頂部に位置し、上端の側部に位置してもよい）が設けられ、つまり、オーバーフロー管４はテーパ状の収集端３６によって内部キャビティ３２に連通され、分離して洗い流されたセパレータはドラム３１内から液体の上にゆっくりと浮き上がり、液体とともにオーバーフロー管４から排出される。テーパ状の収集端３６の設計により、セパレータがドラム３１に残留されたことを回避することができ、セパレータが完全に排出されることに有利であるので、ドラム３１内の残りの混合材料にはセパレータの巻き込みがない。前記オーバーフロー管４の出口部の下方に振動篩５が設けられ、セパレータは液体とともに排出された後振動篩５に設置された篩綱に落ち、液体を濾過して、篩上の材料がセパレータであり、篩下の材料が液体とごく一部の負極材料との混合物で、振動篩５の下の液体回収タンク６内に落ち、負極材料粉末を回収し、液体を循環に利用する。

前記キャビティ本体３５の下端に逆テーパの排出端３７が設けられ、セパレータはオーバーフロー管４から排出された後、ドラム吐出弁３３が開き、ドラム３１内の混合材料（正極シート、負極材料、負極集電体及び負極材料が残留された少量の負極集電体）が液体とともに吐出管３８から排出されて内部キャビティ３５に入り、重力の作用下で排出端３７内の底部に落ち、排出端３７の底部に排出口が設けられ、混合材料は排出弁７の制御によって排出口から排出され、排出口がメッシュベルトコンベア９の入口に接続される。

前記メッシュベルトコンベア９は、複数のメッシュ孔が設けられたコンベヤベルト９１を有し、コンベヤベルトのメッシュ孔の孔径が０．５～５ｍｍであり、底端に液体出口弁９３によって制御される液体出口管９２が設けられ、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト９１は、２つの区間に分けて傾斜して設置され、そのうちの第２の区間の傾斜角度が第１の区間の傾斜角度よりも大きい。具体的には、第１の区間の傾斜角度が１５°～３０°であってもよく、第２の区間の傾斜角度が４５°～６０°であってもよく、混合材料の濾過排出に有利であり、且つ占用面積を節約することができる。正極シート、負極材料、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を有する混合材料は排出端３７内の底部の排出口から排出された後、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト９１のメッシュ孔に落ち、正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）がいずれも一定サイズの不定形シートまたはカール状であるが、負極材料が粉末状であるので、液体及び負極材料をメッシュ孔から濾別することができ、且つ重力の作用下でメッシュベルトコンベア９の傾斜した底部に沿って底端の液体出口管９２に流れ、液体出口管９２の下方に設置された負極材料回収タンク８の濾過処理によって、負極材料粉末を回収する。メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト９１上に正極シート、負極集電体及び残りの負極シートの混合材料が残存することにより、負極材料を正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）から分離させる。

前記メッシュベルトコンベア９の出口の対応する位置に乾燥装置１０が設けられ、正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）の混合材料はメッシュベルトコンベア９によって濾過された後、乾燥装置１０内に入る。前記乾燥装置１０は加熱炉１０１及び駆動機構の駆動で移動可能な搬送ベルト１０２を備え、搬送ベルト１０２上の含水率を有する正極シート、負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）の混合材料を搬送プロセスにおいて加熱し、混合材料中の水は蒸発によって乾燥され、これはその後の選別に有利である。乾燥装置１０の出口に混合材料コンベア１１が設けられ、混合材料コンベア１１は上向きに傾斜して設置され、混合材料コンベア１１に供給コンベヤベルト１１１が設けられ、供給コンベヤベルト１１１の底部の入口に乾燥後の混合材料を投入して、供給コンベヤベルト１１１の出口から対応する光電色選別装置１４内に送り込む。

前記色選別装置１４は色選別処理室１４１を含む光電色選別装置であり、色選別処理室１４１の上方の入口に振動フィーダ１２が設置され、振動フィーダ１２の入口が供給コンベヤベルト１１１の出口に当接し、振動フィーダ１２の出口に傾斜したフィードスライド１３が設けられ、フィードスライド１３が色選別処理室１４１の入口に対応し、色選別処理室１４１の底部の出口位置に高速選別ジェット弁１４２が設けられ、出口の下方に正極シート受取ホッパー１６及び負極集電体受取ホッパー１５が設けられる。正極シート及び負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を有する混合材料が乾燥した後、供給コンベヤベルト１１１が混合材料を均一に搬送し、色選別装置１４の上方に設置された振動フィーダ１２に達し、振動フィーダ１２の振動によって、正極シート及び負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）はフィードスライド１３に沿って色選別処理室１４１内に均一に落ちる。色選別処理室１４１内に入った後、色選別処理室１４１内に設置された画像処理センサと背景との間を通り、光源の作用で画像処理センサは上記材料からの合成光信号を受けて、システムに出力信号を発生させ、増幅処理して制御システムに伝送し、そして、制御系からの指令により高速選別ジェット弁１４２を駆動して動作させ、そのうちの濃色の負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を対応する負極受取ホッパー１５内に吹き付けて、正極シートが自重の作用下で対応する正極シート受取ホッパー１６内に自動的に落ち、これにより正極シートを負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）から正確に分離させる。

選別後得られた正極シートを正極シート受取ホッパー１６から取り出して第１の微細粉砕機１７に送り込んで、前記第１の微細粉砕機１７はハンマークラッシャーを採用して正極シートを連続的に衝撃し、正極シート上の正極材料を正極集電体（アルミ箔）から脱離させ、さらに振動選別によって、正極集電体粒子及び粉末状の正極粉末を得る。選別後得られた負極集電体（負極材料が残留された少量の負極集電体を含む）を負極受取ホッパー１５から取り出して第２の微細粉砕機１８に送り込んで、前記第２の微細粉砕機１８がハンマークラッシャーを採用して少量の負極材料が残留された負極集電体を連続的に衝撃し、少量の残留された負極材料を負極集電体（銅箔）から脱離し、さらに振動選別によって、負極集電体粒子、粉末状の負極粉末を得る。このように、最終的に廃棄されたリチウム電池のセパレータ、正極材料及び負極材料を柔軟で正確に分離する。

以下、実施例を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１

Ｓ１において、廃棄された三元リチウム電池を充放電モータを通して４時間程度放電し（電池の電圧が１Ｖよりも低いように複数回放電する）、そして、機械的破砕、磁気選別、ふるい分けなどの方法によってサイズが２０ｍｍ程度であるセパレータ及び正極シート、負極シートを有する混合材料を自動的に分解して分離させ、電池のハウジングが直接回収される。

Ｓ２において、図２を参照して、混合材料を供給ホッパー１を介して可撓性分離装置１内のドラム３１内に投入し、当該装置は水を媒体とし、可撓性分離装置１のキャビティ本体３５の下端の送液管３５２での送液制御弁３５２を開けて、水が送液管３５１を介して内部キャビティ３２内に入り、セパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料と水媒体との体積比が１／５０である。そして、モータが起動し、ドラム３１を駆動して回転させ、ドラム３１の側壁及び底部の篩綱の孔径が２ｍｍであり、ドラム３１は、水媒体を駆動して正逆回転を実現し、ドラム３１は、１５秒毎に逆方向に回転し、途中滞在時間が１０秒であり、回転速度が３００ｒ／ｍｉｎであり、処理時間が６０ｍｉｎであり、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、且つ負極材料を銅箔から脱離する。

Ｓ３において、送液管３５２から水媒体を連続的に導入し、そして、ドラム３１を定方向に１５ｍｉｎ回転し、回転速度が２００ｒ／ｍｉｎである。洗い流して洗浄されたセパレータがドラム３１内において徐々に浮き上がり、水とともにキャビティ本体３５の上端のテーパ状の収集端３６の上端のオーバーフロー口からオーバーフロー管４に入って排出され、セパレータが排出された後振動篩５によって収集される。振動篩の孔径が１ｍｍであり、水が振動篩５の下の液体回収タンク６内に落ち、水中の少量の負極材料粉末を回収し、液体を循環に利用する。

Ｓ４において、ドラム３１の下端側壁の吐出管でのドラム吐出弁３３を開けて、正極シート、負極材料、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔を有する混合材料が水流とともに排出端３７に流入し、同時に排出端３７の底部の排出口での排出弁７を開けて、混合材料が水流とともに１ｍｍ仕様のメッシュベルトコンベア９に導入され、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト９１は２つの区間に分けて傾斜して設置され、そのうちの第２の区間の傾斜角度が６０°であり、第１の区間の傾斜角度が１５°であり、コンベヤベルト９１のメッシュ孔の孔径が１ｍｍである。メッシュベルトコンベア９が連続的に前向き且つ上向きに伝達するプロセスにおいて、正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔がコンベヤベルト９１上に保持され、負極材料が水とともにコンベヤベルト９１でのメッシュ孔から漏れて、メッシュベルトコンベア９の底部に設置された負極材料回収タンク８に流入し、濾過処理後、負極材料粉末を回収する。

Ｓ５において、コンベヤベルト９１に保持された正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔の混合材料はコンベヤベルトとともに乾燥装置１０（トンネル炉）に入り、加熱温度が６０℃であり、一定時間加熱した後、正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔を乾燥し終わった後、乾燥装置１０に当接しているコンベア１１に送り込んで、コンベア１１での供給コンベヤベルト１１１は傾斜して設置され（傾斜角度が６０°である）、当該供給コンベヤベルト１１１に落ちる正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔の混合材料は供給コンベヤベルト１１１によって振動フィーダ１２に搬送され、振動フィーダ１２は振動によって混合材料を光電色選別装置１４の色選別処理室１４１の入口で傾斜して設置されたフィードスライド１３に投入し、色選別処理室１４１によって選別され、制御システムの駆動によって高速選別ジェット弁１４２を動作させ、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔が負極集電体受取ホッパー１５内に落ち、正極シートが対応する正極シート受取ホッパー１６内に落ち、正極シートを銅箔（負極材料が残留された少量の銅箔を含む）から分離させる。

Ｓ６において、選別後得られた正極シートを第１の微細粉砕機１７に投入して、粉砕後選別し、正極材料をアルミ箔から分離させる。同時に、選別して得られた銅箔（負極材料が残留された少量の銅箔を含む）を第２の微細粉砕機１８に投入して、粉砕後選別し、負極材料を銅箔から分離させる。

Ｓ７において、プロセス全体において排出された水溶液を濾過することによって負極材料を回収し、液体を循環に利用する。

表１：実施例１で処理された製品の不純物含有量

実施例２

Ｓ１において、廃棄されたリン酸鉄リチウムリチウム電池を充放電モータを通して４時間程度放電し（電池の電圧が１Ｖよりも低いように複数回放電する）、そして、機械的破砕、磁気選別、ふるい分けなどの方法によってサイズが２０ｍｍ程度であるセパレータ及び正極シート、負極シートを有する混合材料を自動的に分解して分離させ、電池のハウジングが直接回収される。

Ｓ２において、図２を参照して、混合材料を供給ホッパー１を介して可撓性分離装置１内のドラム３１内に投入し、当該装置は水を媒体とし、可撓性分離装置１のキャビティ本体３５の下端の送液管３５２での送液制御弁３５２を開けて、水が送液管３５１を介して内部キャビティ３２内に入り、セパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料と水媒体との体積比が１／１００である。そして、モータが起動し、ドラム３１を駆動して回転させ、ドラム３１の側壁及び底部の篩綱の孔径が１ｍｍであり、ドラム３１は、水媒体を駆動して正逆回転を実現し、ドラム３１は、２０秒毎に逆方向に回転し、途中滞在時間が１０秒であり、回転速度が４００ｒ／ｍｉｎであり、処理時間が４０ｍｉｎであり、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、且つ負極材料を銅箔から脱離する。

Ｓ３において、送液管３５２から水媒体を連続的に導入し、そして、ドラム３１を定方向に５ｍｉｎ回転し、回転速度が３００ｒ／ｍｉｎである。洗い流して洗浄されたセパレータがドラム３１内において徐々に浮き上がり、水とともにキャビティ本体３５の上端のテーパ状の収集端３６の上端のオーバーフロー口からオーバーフロー管４に入って排出され、セパレータが排出された後振動篩５によって収集される。振動篩の孔径が０．５ｍｍであり、水が振動篩５の下の液体回収タンク６内に落ち、水中の少量の負極材料粉末を回収し、液体を循環に利用する。

Ｓ４において、ドラム３１の下端側壁の吐出管でのドラム吐出弁３３を開けて、正極シート、負極材料、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔を有する混合材料が水流とともに排出端３７に流入し、同時に排出端３７の底部の排出口での排出弁７を開けて、混合材料が水流とともに０．５ｍｍ仕様のメッシュベルトコンベア９に導入され、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト９１は２つの区間に分けて傾斜して設置され、そのうちの第２の区間の傾斜角度が６０°であり、第１の区間の傾斜角度が１５°であり、コンベヤベルト９１のメッシュ孔の孔径が１ｍｍである。メッシュベルトコンベア９が連続的に前向き且つ上向きに伝達するプロセスにおいて、正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔がコンベヤベルト９１上に保持され、負極材料が水とともにコンベヤベルト９１でのメッシュ孔から漏れて、メッシュベルトコンベア９の底部に設置された負極材料回収タンク８に流入し、濾過処理後、負極材料粉末を回収する。

Ｓ５において、コンベヤベルト９１に保持された正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔の混合材料はコンベヤベルトとともに乾燥装置１０（トンネル炉）に入り、加熱温度が１００℃であり、一定時間加熱した後、正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔を乾燥し終わった後、乾燥装置１０に当接しているコンベア１１に送り込んで、コンベア１１での供給コンベヤベルト１１１は傾斜して設置され（傾斜角度が６０°である）、当該供給コンベヤベルト１１１に落ちる正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔の混合材料は供給コンベヤベルト１１１によって振動フィーダ１２に搬送され、振動フィーダ１２は振動によって混合材料を光電色選別装置１４の色選別処理室１４１の入口で傾斜して設置されたフィードスライド１３に投入し、色選別処理室１４１によって選別され、制御システムの駆動によって高速選別ジェット弁１４２を動作させ、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔が負極集電体受取ホッパー１５内に落ち、正極シートが対応する正極シート受取ホッパー１６内に落ち、正極シートを銅箔（負極材料が残留された少量の銅箔を含む）から分離させる。

表２：実施例２で処理後製品の不純物含有量

実施例３

Ｓ１において、廃棄されたコバルト酸リチウムリチウム電池を充放電モータを通して４時間程度放電し（電池の電圧が１Ｖよりも低いように複数回放電する）、そして、機械的破砕、磁気選別、ふるい分けなどの方法によってサイズが２０ｍｍ程度であるセパレータ及び正極シート、負極シートを有する混合材料を自動的に分解して分離させ、電池のハウジングが直接回収される。

Ｓ２において、図２を参照して、混合材料を供給ホッパー１を介して可撓性分離装置１内のドラム３１内に投入し、当該装置は水を媒体とし、可撓性分離装置１のキャビティ本体３５の下端の送液管３５２での送液制御弁３５２を開けて、水が送液管３５１を介して内部キャビティ３２内に入り、セパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料と水媒体との体積比が１／１５０である。そして、モータが起動し、ドラム３１とプロペラ３４とを共に駆動して回転させ、ドラム３１の側壁及び底部の篩綱の孔径が１ｍｍであり、ドラム３１とプロペラ３４は、水媒体を駆動して正逆回転を実現し、ドラム３１とプロペラ３４は、２０秒毎に逆方向に回転し、途中滞在時間が１５秒であり、回転速度が８００ｒ／ｍｉｎであり、処理時間が２０ｍｉｎであり、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、且つ負極材料を銅箔から脱離する。

Ｓ３において、送液管３５２から水媒体を連続的に導入し、そして、ドラム３１を定方向に３０ｍｉｎ回転し、回転速度が１００ｒ／ｍｉｎである。洗い流して洗浄されたセパレータがドラム３１内において徐々に浮き上がり、水とともにキャビティ本体３５の上端のテーパ状の収集端３６の上端のオーバーフロー口からオーバーフロー管４に入って排出され、セパレータが排出された後振動篩５によって収集される。振動篩の孔径が０．５ｍｍであり、水が振動篩５の下の液体回収タンク６内に落ち、水中の少量の負極材料粉末を回収し、液体を循環に利用する。

Ｓ４において、ドラム３１の下端側壁の吐出管でのドラム吐出弁３３を開けて、正極シート、負極材料、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔を有する混合材料が水流とともに排出端３７に流入し、同時に排出端３７の底部の排出口での排出弁７を開けて、混合材料が水流とともに１ｍｍ仕様のメッシュベルトコンベア９に導入され、メッシュベルトコンベア９のコンベヤベルト９１は２つの区間に分けて傾斜して設置され、そのうちの第２の区間の傾斜角度が６０°であり、第１の区間の傾斜角度が１５°であり、コンベヤベルト９１のメッシュ孔の孔径が０．５ｍｍである。メッシュベルトコンベア９が連続的に前向き且つ上向きに伝達するプロセスにおいて、正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔がコンベヤベルト９１上に保持され、負極材料が水とともにコンベヤベルト９１でのメッシュ孔から漏れて、メッシュベルトコンベア９の底部に設置された負極材料回収タンク８に流入し、濾過処理後、負極材料粉末を回収する。

Ｓ５において、コンベヤベルト９１に保持された正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔の混合材料はコンベヤベルトとともに乾燥装置１０（トンネル炉）に入り、加熱温度が１５０℃であり、一定時間加熱した後、正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔を乾燥し終わった後、乾燥装置１０に当接しているコンベア１１に送り込んで、コンベア１１での供給コンベヤベルト１１１は傾斜して設置され（傾斜角度が６０°である）、当該供給コンベヤベルト１１１に落ちる正極シート、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔の混合材料は供給コンベヤベルト１１１によって振動フィーダ１２に搬送され、振動フィーダ１２は振動によって混合材料を光電色選別装置１４の色選別処理室１４１の入口で傾斜して設置されたフィードスライド１３に投入し、色選別処理室１４１によって選別され、制御システムの駆動によって高速選別ジェット弁１４２を動作させ、銅箔及び負極材料が残留された少量の銅箔が負極集電体受取ホッパー１５内に落ち、正極シートが対応する正極シート受取ホッパー１６内に落ち、正極シートを銅箔（負極材料が残留された少量の銅箔を含む）から分離させる。

表３：実施例３で処理後の製品の不純物含有量

本発明の上記実施例は、本発明の好ましい実施例の一部に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、本発明の本質から逸脱することなく、当業者によってなされたいかなる修正、同等の置換および改良なども、本発明の保護の範囲内にある。

Claims

廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法であって、
廃棄されたリチウム電池に対して放電処理を行い、粉砕後物理的方法を採用してセパレータ及び正極シート、負極シートの混合材料を選別するステップＳ１と、
回転可能なドラムが設置された内部キャビティを備える可撓性分離装置を設置するステップＳ２であって、前記ドラムに複数の濾過孔が設置され、前記セパレータ及び正極シート、負極シートを有する混合材料を前記ドラム内に送り込んで、液体を前記内部キャビティに導入して、前記液体の密度が前記セパレータの密度よりも大きいとともに、前記液体の密度と前記セパレータの密度とはいずれも前記正極シート、負極シートの密度よりも小さく、前記ドラムの正逆回転の繰り返しと液体間の相対運動によって、セパレータを正極シートと負極シートから分離し、且つセパレータ上の不純物を洗い流すと同時に、負極材料の大部分を負極集電体から分離するステップＳ２と、
前記ドラムを定方向に回転させ、分離されて洗い流されたセパレータが液体とともに前記可撓性分離装置の上端に設置されたオーバーフロー口から排出され、セパレータを収集し、少量の負極材料を濾過液とともに収集して濾過して回収するステップＳ３と、
負極材料、正極シート及び負極集電体を有する混合材料を前記可撓性分離装置から排出させ、濾過によって負極材料を正極シート及び負極集電体から分離させ、前記負極材料を回収するステップＳ４と、
分離後の正極シートと負極集電体を有する混合材料を加熱乾燥し、そして、光電色選別装置によって正極シートを負極集電体から分離させるステップＳ５と、
色選別後の正極シート及び負極集電体をそれぞれ微細粉砕機に入れることにより、正極材料を正極集電体から分離し、負極材料が残留された少量の負極集電体における負極材料を負極集電体から分離するステップＳ６と、を含む、ことを特徴とする廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
前記ステップＳ１において、粉砕後選別したセパレータ及び正極シート、負極シートは、サイズが５～１００ｍｍである不規則なシートまたはカール状である、ことを特徴とする請求項１に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
前記ステップＳ２において、前記可撓性分離装置における前記混合材料と液体との体積比が１／１００００～１／１０であり、前記ドラムの濾過孔の孔径が０．５～５ｍｍであり、前記ドラムの回転速度が５０～１５００ｒ／ｍｉｎであり、５～１２０秒ごとに反対方向に回転し、途中滞在時間が３～６０秒であり、合計時間が５ｍｉｎ～１２０ｍｉｎである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
前記ステップＳ３において、前記ドラムの定方向回転時間が５～３０ｍｉｎであり、前記セパレータを液体とともに前記オーバーフロー口から排出した後、振動篩によって回収し、前記振動篩の篩綱孔の孔径が０．５～５ｍｍである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
前記ステップＳ４において、正極シート、負極材料、負極集電体を有する混合材料を液体とともに前記可撓性分離装置の出口から排出した後、メッシュベルトコンベアに入り、前記負極材料を液体とともにメッシュベルトコンベアでのメッシュ孔から濾過した後回収し、前記メッシュ孔の孔径が０．５～５ｍｍである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
前記ステップＳ５において、前記正極シートと負極集電体を有する混合材料を加熱装置において５０～１５０℃の温度で加熱乾燥し、加熱時間が０．５～１２ｈである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
前記ドラムの下方には、当該ドラムと同期して回転するプロペラが同軸で間隔を空けるように設置され、前記プロペラは、前記ドラム内の分離されたセパレータを、前記オーバーフロー口への移動を加速させるように押し、且つ液体を押して正極シート、負極シートに柔軟な衝撃を与え、負極材料と負極集電体とを迅速に剥離させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離方法。
廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離システムであって、供給ホッパー、可撓性分離装置、メッシュベルトコンベア、乾燥装置、色選別装置及び微細粉砕機を備え、前記可撓性分離装置は内部キャビティを有するキャビティ本体を備え、前記内部キャビティの中心に当該内部キャビティの中心軸線周りに正逆回転可能なドラムが設けられ、前記ドラムに複数の濾過孔が設けられ、前記キャビティ本体の上端又は頂部に前記内部キャビティに連通されたオーバーフロー管が接続され、前記オーバーフロー管の出口に振動篩が設けられ、前記キャビティ本体の底部に排出口が設置され、前記メッシュベルトコンベアの入口に対応し、前記メッシュベルトコンベアの出口が前記乾燥装置の入口に対応し、前記乾燥装置の出口に前記色選別装置が対応して設けられ、前記色選別装置の出口に正極シート受取ホッパー及び負極集電体受取ホッパーが対応して設けられ、前記正極シート受取ホッパーが第１の微細粉砕機に当接し、前記負極集電体受取ホッパーが第２の微細粉砕機に当接する、ことを特徴とする廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離システム。
前記ドラムの底部には、当該ドラムと同期して回転するプロペラが同軸で間隔を空けるように設置される、ことを特徴とする請求項８に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離システム。
前記色選別装置は光電色選別装置であり、前記光電色選別装置の入口に振動フィーダが設けられ、前記光電色選別装置の出口の底部に、負極集電体と正極シートとを分離させる高速選別ジェット弁が設けられる、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の廃棄されたリチウム電池の正極材料と負極材料の柔軟で正確な分離システム。