[發明專利]一種廢舊鋰離子電池的溶劑分選預處理方法

在審

• 申請號: 201710557408.2
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107706476A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 陳毅濱;李文津;陳淵;萬承平;肖利;湯依偉
• 申請（專利權）人: 長沙佳納鋰業科技有限公司;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 羅曉林

技術領域

本發明涉及濕法冶金技術領域，特別是一種廢舊鋰離子電池的溶劑分選預處理方法。

背景技術

鋰離子電池應用廣泛，現有的產能和報廢量不斷創造著新高，研究表明，鋰離子電池的循環周期為500次左右，在反復充放電的過程中，電極容易發生膨脹導致活性物質失活。根據國家環保局制定的有關我國固體廢物的分類方法，鋰離子廢舊電池及其生產廢料屬于危險廢物的范疇，解決廢舊電池污染環境問題已成為環境保護工作的重點之一。

而如何分類回收廢舊鋰離子電池中的資源并將其充分利用，將會是現階段急需解決的主要問題。目前，廢舊鋰離子電池處理技術可分為兩類：1、濕法直接浸出處理；2、火法煅燒與濕法相結合處理。濕法直接浸出處理主要包括電池破碎或剝離，氧化酸浸再分離（萃取、鰲合、沉淀）的過程。其操作條件溫和，但浸出液成分復雜，分離步驟較多且產生大量廢液大大增大處理成本。火法煅燒與濕法相結合處理的過程主要包括破碎或剝離，煅燒熱處理和濕法浸出分離等過程，其工藝相對簡單，但能耗增大，且電解質溶液、電極及其它成分一起煅燒過程中產生大量有害氣體。綜上所述，現有的鋰離子電池處理技術存在著工藝復雜、資源回收率低和二次污染嚴重等問題。

中國發明專利CN103280611B（廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝）其中提供一種僅適用于實驗室操作的真空熱處理方法，該方法采用真空熱處理工藝直接分離鋁片和銅箔，并可以回收金屬鈷和金屬鋰。該方法操作簡單可行，但是對于真空高溫條件的要求十分苛刻，因此工業化的難度大。

發明內容

本發明的最主要目的在于提供了一種廢舊鋰離子電池的溶劑分選預處理方法，具有綠色環保、處理周期短、分離效率高和成本低廉的特點。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種廢舊鋰離子電池的溶劑分選預處理方法，包括以下步驟：

步驟1、放電：配置含導電劑的水溶液，將該放電溶液攪拌均勻后置于密閉放電容器中，再把廢舊鋰離子電池放入準備好的放電容器中，使廢舊鋰離子電池完全浸沒于放電溶液，當電壓降至0.5V以下，此時鋰離子電池放電完全；

步驟2、拆解切割：借助于剪切機，把廢舊鋰離子電池的外包裝去除，并回收其中的控制電路板和連接金屬片，然后通過切割機把單體電池的正負極電極片切割成小塊；

步驟3、溶劑分選：把上述步驟中處理好的正負廢極片進行收集并加入反應器中，反應器上已連接自動回流的冷凝裝置，并在反應器中預先加入分離溶劑，攪拌并加熱，反應一段時間后進行固液分離，濾液循環返回反應器；

步驟4、水篩選：把步驟3得到的濾渣放入篩網，以純水沖洗作為動力進行篩分，篩上物為鋁箔、銅箔，篩下物為正負極活性物質。

進一步地，所述廢舊鋰離子電池包括聚合物鋰離子電池、圓柱形電池、軟包電池、手機電池以及生產中報廢的正負極廢片。

進一步地，所述廢舊鋰離子電池包括鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元材料鋰離子電池。

進一步地，步驟1中所述的導電劑為氯化鉀、氯化鈉、硫酸亞鐵；其濃度約為1～2mol/L。

進一步地，步驟3中所述分離溶劑為丙酮、丁酮、乙醇、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲亞颯（DMSO）中的一種或兩種以上。

進一步地，步驟3所述的反應器包括反應釜和冷凝回流裝置，以便蒸氣循環利用；所述的反應溫度為50-80°C，反應時間為4-8小時。

進一步地，步驟4中所述的篩網的目數為40～200目。

本發明廢舊鋰離子電池的溶劑分選預處理方法具有如下有益的技術效果：

本發明提供一種廢舊電池的溶劑分選預處理方法，本方法主要包括以下步驟：放電、拆解切割、溶劑分選、水篩選。本發明主要用于分選正負極廢片中的鋁箔、銅箔還有廢片上的活性物質。不同于以上的處理技術，將其他物質和活性物質進行前段分離就不需要在后端濕法浸出過程中進行步驟繁瑣的分離操作，主要處理原理是對粘結劑（PVDF）進行溶解，利用極性較強的分離溶劑把活性材料與集流體（鋁箔、銅箔）進行分別回收。而在本發明的方法不需要能耗較大的高溫煅燒，也不會產生大量的廢液和廢氣，對于環境友好。通過該種條件溫和，簡單可行的方法即可得到較純的活性物質和鋁箔、銅箔，分離率高，這不僅有利于各部分循環重新利用，又有利于工業化推廣。