[發(fā)明專利]一種廢舊鋰電池濕法回收生產(chǎn)線物理分選方法及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910165619.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109921123B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 區(qū)漢成;孟笑;魏長壽;寧志敏;朱詩秀;許澤炎;楊勝
• 申請（專利權(quán)）人: 贛州市豪鵬科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;B03D1/14;C22B7/00
• 代理公司: 贛州智府晟澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36128
• 代理人: 鄒圣姬

本發(fā)明公開了一種廢舊鋰電池濕法回收生產(chǎn)線物理分選方法，包括以下步驟：步驟一，將鋰電池進行放電處理；步驟二，將放電處理后的鋰電池拆解后獲取含石墨負極材料的負極銅箔片和正極材料；將正極材料進行粉碎為正極粉料；粉碎后的正極粉料首先經(jīng)過浮選回收Cu材料，然后再經(jīng)過過濾脫水得到初選后的正極粉料，初選后的正極粉料在進入后續(xù)工序中進行處理；本發(fā)明在鋰電池濕法回收的預(yù)處理階段對于正極材料進行物理分選，選出有色金屬的Cu材料，降低了后續(xù)浸出工藝的復(fù)雜程度，減少了浸出液的使用，提高了回收的效率，值得大力推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢舊鋰電池濕法回收技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種廢舊鋰電池濕法回收生產(chǎn)線物理分選方法。

背景技術(shù)

隨著全球化石資源的日益緊缺和環(huán)境保護的迫切需要，發(fā)展電動汽車以減少資源消耗并降低環(huán)境污染正逐漸成為廣泛的共識。近幾年來，國家對電動汽車大力扶持，促使電動汽車的產(chǎn)量急劇上升，截至2016年，中國累計生產(chǎn)電動汽車101.4萬輛，市場保有量也接近100萬輛。

然而，大量投入市場的電動汽車不可避免地會帶來電池壽命終止后的回收處理問題。據(jù)報道，我國私家車純電動/插電式汽車的動力電池組使用壽命通常為4～6年；而對于公交車、出租車等車型，其動力電池組的壽命更低，一般為2～3年。2016年中國鋰離子動力電池的報廢量約在5～8萬噸，預(yù)計到2020年報廢量將達到12～17萬噸。鋰離子動力電池中含有大量的有價金屬及有機物，若不加以回收利用會造成嚴重的環(huán)境污染以及資源浪費。

國內(nèi)廢舊鋰離子動力電池回收在法律、渠道、成本等諸多方面存在問題，阻礙了回收市場的快速發(fā)展。動力電池企業(yè)電池回收業(yè)務(wù)尚處于規(guī)劃與試驗階段，電池廠商在動力電池回收方面的進展緩慢。隨著我國電動汽車數(shù)量的不斷增多，廢舊鋰離子動力電池的數(shù)量也在持續(xù)增長，這意味著有必要建立合適的廢舊鋰離子動力電池處理方案。因此，開展對廢舊鋰離子動力電池的回收研究對中國實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。

鋰離子動力電池的結(jié)構(gòu)

目前電動汽車所采用的鋰離子動力電池主要由電池包構(gòu)成，電池包由電池模塊、外殼和電池管理系統(tǒng)組成。電池模塊由極芯、外殼和緊固件等構(gòu)成。其中，極芯中含有大量的有價金屬，因此我們主要針對極芯進行回收。極芯的結(jié)構(gòu)主要有軟包結(jié)構(gòu)和金屬殼硬包結(jié)構(gòu)，一般包括外殼、正極、負極、隔膜、正極耳、負極耳和絕緣片。

正極一般以鋁箔作為基底，兩側(cè)均勻涂覆正極材料，正極材料包括一定配比的正極活性物質(zhì)(如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元材料等)、導電添加劑(如乙炔黑、石墨等)以及粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯(PVDF)為主)。以三元材料電池為例，其正極含有大量的有價金屬，其中鈷占5～20％，鎳占5～12％，錳占7～10％，鋰占2～5％。

負極一般以銅箔作為基底，兩側(cè)均勻涂覆負極電極材料，負極材料包括一定配比的負極活性物質(zhì)(石墨、硅碳等)和粘結(jié)劑(丁苯橡膠(SBR)、丙烯酸樹酯(PAA)、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)等)。正、負極活性物質(zhì)分別與粘結(jié)劑相互混合均勻，涂覆在正負極基底上，再經(jīng)過干燥，碾壓后制成正負極材料。

隔膜有PP膜和PE膜，分為單層和多層結(jié)構(gòu)，以三層PP/PE/PP膜為主。電解液采用含鋰化合物作為溶質(zhì)與有機溶劑混合而成，溶質(zhì)以六氟磷酸鋰(LiPF6)為主；有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)等幾種溶劑的混合液。根據(jù)正極材料的不同，可以將鋰離子動力電池分為鈷酸鋰動力電池、磷酸鐵鋰動力電池、錳酸鋰動力電池和三元材料動力電池等。

廢舊鋰離子動力電池所含污染物種類多，毒性大。含有重金屬化合物、六氟磷酸鋰(LiPF6)、苯類、酯類化合物，難以被微生物降解。電池的電極材料一旦進入環(huán)境中，電池中的重金屬離子、有機物、碳粉塵、氟化物等將可能造成嚴重的環(huán)境污染。其中，正材料會造成重金屬污染，污染水體和土壤；負極材料會引發(fā)粉塵污染；電解液會引發(fā)氟污染以及有機物污染；隔膜材料會造成白色污染。而且，銅、鎳、鈷、錳、鋰等有價金屬的流失還會造成資源的浪費。