[發明專利]一種廢舊鋰離子動力電池的再利用方法

有效

• 申請號: 201810121248.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108400400B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 劉維;韓俊偉;焦芬;覃文慶;鐘雪虎;劉桐;許佳琦
• 申請（專利權）人: 湖南江冶新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種廢舊鋰離子動力電池的再利用方法，該方法是將廢舊鋰離子動力電池進行放電和切段預處理后，置于保護氣氛下進行熱解處理；熱解處理過程中產生的揮發組分中回收熱解油和熱解氣作為熱解處理過程的燃料；熱解處理過程中產生的熱解殘渣經過剪切式破碎后進行篩分，得到粗粒級物料、中間粒級物料和細粒級物料；粗粒級物料通過色選或重選分離出金屬銅和金屬鋁；細粒級物料通過浮選分離正極活性物質和碳顆粒；該方法能夠實現廢舊鋰離子動力電池中鋁、銅、活性材料和石墨等得到充分回收，同時充分實現廢物再利，降低能耗，減少環境污染，且流程簡單、適用的電池種類廣、金屬及正負極活性物質等的回收率高。

技術領域

本發明涉及一種廢舊鋰離子動力電池的處理方法，具體涉及一種從廢舊動力鋰離子電池中分離回收鋁、銅、活性材料及石墨等的處理方法，屬于二次資源回收與利用領域。

背景技術

動力鋰電池目前正處于快速發展的階段。以我國為例，鋰電池的裝機量由2014年的3.7Gwh增長到2015年的15.7Gwh，增速高達324.3％，其中動力鋰離子類電池占到了全部裝機量的69.1％，成為了最主要的動力鋰電池材料。鋰電池具有高能量密度、重量輕、循環性能好、比容量高、無記憶效應等優點，其產量將會持續增長。由于鋰電池的使用壽命有限，若干年后將會產生大量的報廢鋰電池。

與鉛酸、Ni-MH、燃料電池相比，鋰電池的材料更加環保，但仍然含有有害物質，如重金屬銅、LiPF6、有機碳酸酯等，會對環境產生嚴重污染。電解液中的LiPF₆具有腐蝕性和毒性，與水反應會生成HF和PF₅有毒氣體；金屬銅、鋁會隨著食物鏈不斷富集，最終對人體產生危害；有機碳酸酯較難降解并且發生化學反應的產物往往是有毒有害物質。因此對于廢舊鋰電池的處理是非常有必要的。

對于鋰電池回收的研究早在20世紀90年代就已經開始，目前主要有濕法冶金和火法冶金兩種技術路線。現有的處理方法主要針對正極材料的回收，對負極材料、銅鋁金屬的回收及廢氣廢水的處理研究較少，并且工業化實施較為困難。在廢舊鋰電池回收中最大的困難是成本問題。由于鈷酸鋰類電池含有貴金屬鈷，其回收的經濟價值較高，但是隨著大容量鋰電池的發展，動力鋰離子類電池的數量已經超越了鈷酸鋰類電池，占據主要地位，而廢舊動力鋰離子電池的經濟價值遠不及鈷酸鋰電池，因此需要探索出一種廢舊動力鋰離子電池的回收方法來實現更大的經濟價值。

目前較為成熟的鋰電池回收工藝大都采用濕法冶金的形式以元素的形式回收有價金屬。如賓智勇提出堿浸溶鋁，溶解后的金屬用酸浸出，電積得到陰極銅，P204除銅、鐵，P507萃取鈷，最后草酸沉鈷得到草酸鈷沉淀；吳越提出采用堿浸溶鋁處理正極片，硫酸和雙氧水體系浸出鈷酸鋰，調節pH值得到Fe(OH)₃沉淀，加入碳酸鈉得到碳酸鈷的沉淀。上述方法對含有貴金屬鈷的鈷酸鋰類電池較為適用，對于動力鋰離子電池而言，若采用該方法回收成本較高，并且工藝流程較長，會產生大量工業廢水及鹽溶液。

中國專利(公開號CN106636649A)公開了一種廢舊鋰電池的動力鋰離子正極材料回收的方法，具體公開將拆解得到的正極片高溫處理去除粘結劑得到正極材料，高速球磨后再燒結得到動力鋰離子，此方法對負極石墨、銅、鋁等有價元素沒有回收再利用，并且對回收得到的正極材料不加處理直接再燒結，其電化學性能較差。

中國專利(公開號CN101921917A)公開了一種從廢舊鋰電池回收有價金屬的方法)，中國專利(CN107240731A)公開了一種廢舊動力鋰離子電池的回收方法，這兩個專利技術重點針對的都是鋰元素的回收，其他有價成分沒有進行回收，并且對于高溫熱解時產生的熱解氣、熱解油沒有處理，易造成環境污染和資源浪費。

發明內容

針對現有技術中廢舊鋰離子動力電池的處理過程及有用物質回收存在的缺陷，本發明的目的是在于提供一種能夠實現廢舊鋰離子動力電池中鋁、銅、活性材料和碳(石墨)等得到充分回收，同時充分實現廢物再利，降低能耗，減少環境污染的方法，該方法流程簡單、適用的電池種類廣、金屬及正負極活性物質等的回收率高。