[發明專利]廢舊鋰離子電池熱解方法及系統

在審

• 申請號: 201910291009.5
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109888370A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 劉誠;茍海鵬;余躍;陳學剛;裴忠冶;杜士帽
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 白雪

本發明提供了一種廢舊鋰離子電池熱解方法及系統。該方法包括以下步驟：步驟S1，將廢舊鋰離子電池進行降溫處理；步驟S2，在氮氣或惰性氣體的保護下，去除降溫后的廢舊鋰離子電池的外部包裝殼，得到電池電芯；步驟S3，在氮氣或惰性氣體的保護下，將電池電芯進行熱解反應，得到固態剩余物和熱解氣；步驟S4，依次對熱解氣進行物理吸附、堿吸收。通過本發明提供的方法，能夠更有效地將廢舊鋰離子電池中的電解液進行無害化處理。

技術領域

本發明涉及廢舊鋰離子電池處理技術領域，具體而言，涉及一種廢舊鋰離子電池熱解方法及系統。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高、體積小、比能量高、自放電小、安全性高等優點，被廣泛地應用于消費類電子產品、電動交通工具、工業儲能等領域。研究表明，鋰離子電池的充電循環周期約為500次，使用壽命一般為3～5年，隨著鋰離子電池生產數量和使用數量的快速增長，廢舊鋰離子電池的數量也越來越龐大。

鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液和外包裝組成，國內外關于廢舊鋰離子電池回收的工藝可以分為物理分選法、火法冶金和濕法冶金，研究主要集中在放電處理、拆解過程和正負極材料綜合回收過程。目前，廢舊鋰離子電池正極、負極材料的處理回收工藝較為完善，但對于電池中的電解液的處理和回收還存在很大的問題。

廢舊鋰離子電池的電解液主要由有機溶劑和電解質LiPF₆組成，在回收處理的過程中電解液易揮發，同時,電解液在與空氣接觸或者焙燒處理后也會產生有毒的VOCs氣體和HF氣體。專利CN104282962A和專利CN104009269A中分別公開了一種廢舊鋰離子電池電解液回收的方法，在惰性氣體保護下通過高速離心法將電解液從電池中分離并回收。專利CN104600392A中公開了一種廢舊鋰離子電池電解液的回收方法，通過將電池電芯放入離心機分離，得到廢電解液，對廢電解液進行過濾、脫色、脫水，補充電解質和有機溶劑制成電解液產品。上述三個專利均采用高速離心法處理廢舊電池中的電解液，需要廢舊電池中的電解液并未發生質變，如果電解液中的有機溶劑或者電解質發生降解，該工藝流程無法將廢電解液重新制成新的電解液產品。專利CN103943911A中公開了一種廢舊鋰離子電池綜合回收利用的方法，在密閉的剪切式破碎機中將廢舊鋰離子電池破碎成直徑10～20mm的片狀，破碎時進行噴淋，將廢舊電池中的LiPF₆溶解到噴淋液中。噴淋雖然可以有效地吸附電解液中的LiPF₆，但電解液中的有機溶劑無法通過噴淋完成降解或者吸附。

為了減少廢舊鋰離子電池回收處理過程中電解液對環境造成的污染，有必要提供一種更有效地廢舊鋰離子電池電解液的無害化處理工藝。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種廢舊鋰離子電池熱解方法及系統，以提供一種更有效地廢舊鋰離子電池電解液的無害化處理工藝。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種廢舊鋰離子電池熱解方法，其包括以下步驟：步驟S1，將廢舊鋰離子電池進行降溫處理；步驟S2，在氮氣或惰性氣體的保護下，去除降溫后的廢舊鋰離子電池的外部包裝殼，得到電池電芯；步驟S3，在氮氣或惰性氣體的保護下，將電池電芯進行熱解反應，得到固態剩余物和熱解氣；步驟S4，依次對熱解氣進行物理吸附、堿吸收。

進一步地，步驟S1中，降溫處理的過程中，降溫溫度為-80～-20℃，降溫時間大于3h。

進一步地，步驟S3中，熱解反應的條件如下：將電池電芯以5～20℃/min升溫速率升溫至500～650℃，保溫1～6小時。

進一步地，步驟S3中，熱解反應在管式爐中進行，氮氣或惰性氣體在管式爐中的流速為0.2～2L/min。

進一步地，步驟S4中，物理吸附過程采用活性炭作為吸附劑，電池電芯與活性炭的重量比為1:0.2～2。