[發明專利]一種退役動力三元鋰電池回收示范工藝方法

有效

• 申請號: 201911105463.3
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110783658B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 張鎖江;柴豐濤;李晶晶;馬立彬;張鵬飛;劉艷俠;張海濤
• 申請（專利權）人: 鄭州中科新興產業技術研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

本發明公開一種退役動力三元鋰電池回收示范工藝方法。將退役的鋰離子電池放電，干燥后在密封惰性氣氛容器內進行物理破拆，破拆后的鋰電池轉移至負壓反應釜，通過加熱使得電解液揮發，外接冷凝裝置回收低沸點的有機溶劑，將揮發后的電池廢料轉移至清洗釜，用水對電池廢料清洗，產生廢氣通過堿液噴淋?活性炭吸附后排放，而后釜內混合液經過沉降分離，對污水進行處理排放，電池殘渣經過烘干后進行粉碎分選，分類回收鋁塑膜、鋼殼、隔膜、銅粉、鋁粉和電極材料。電極材料經過酸浸除雜，共沉淀方法獲得鎳鈷錳酸鋰前驅體。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料回收領域，尤其是涉及一種退役動力三元鋰電池回收示范工藝方法。

背景技術

隨著新能源汽車在國家政策的引導下呈現爆發式增長，動力電池在其報廢之后不能得到有效回收，會成為嚴重的社會問題。

用于鋰離子電池等的電解液中含有氟化合物及揮發性有機溶劑，有機溶劑主要是碳酸酯類，且為易燃物質，需要合理的回收措施，避免對環境的污染。對于三元材料動力電池來說，其中鎳，鈷金屬國內產量有限，長期以來進口，如不進行有效的回收，勢必造成資源的極大浪費，日前，有機構分析稱從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創造的市場規模將會在2020年達到136億元，2023年將超過300億元。所以廢舊動力電池的回收是新能源汽車發展道路上必須解決的問題。

發明專利[CN109524739A]報道了一種廢舊鋰電池回收工藝，廢舊鋰離子電池經過破碎、磁選等一系列物理分選手段實現電池材料的回收。上述方法雖然實現電極材料等的回收，但是整個工藝流程并沒有考慮電解液的回收或處置，電解液的泄露、分解產生氫氟酸會對操作工人及運行設備造成極大影響。專利[CN103825064B]公布了一種廢舊動力電池環保回收示范工藝方法，采用有機溶劑清洗電解液的方法置換電解液，隨后利用倒卷的方式實現正負極極片分離的回收方法，采用有機溶劑清洗方式增加了回收投入，且最終溶劑去除耗時耗力，經濟性較差，另外倒卷繞方式分離極片的方式只適合卷繞工藝電芯，且效率低下，對于實際工業示范并不實用。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提供一種退役動力三元鋰電池回收示范工藝方法，解決現有技術中工藝繁雜、電解液未處理或處理成本高，污染環境嚴重的問題。該工藝流程簡單，兼顧電解液的資源化，無害化，且整合鎳鈷鋁的回收效率，增加材料回收附加值，便于市場推廣。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種退役動力三元鋰電池回收示范工藝方法，包括如下步驟：

（1）將退役的鋰離子電池置于氯化鈉溶液中進行放電、烘干后在氮氣氣氛空間中進行物理破拆，產生廢氣經過除塵、循環水冷凝、吸附后排放；

（2）將（1）破拆后的塊體材料轉移至負壓反應釜進行減壓蒸餾，獲得低沸點電解液，揮發后的廢料轉移至聚四氟乙烯內襯水洗釜，噴水攪拌加超聲震蕩，產生廢氣經過堿液噴淋、活性炭吸附后高空排放；

（3）將（2）清洗后的電池廢料進行壓濾、破碎、烘干處理，經過風選、粉碎、比重選獲得電池殼體、隔膜、銅粉、鋁粉和電極材料，清洗獲得的廢水合并壓濾廢水，加入碳酸鈉，溶解完全后進行熱濃縮得到碳酸鋰沉淀從而回收Li元素，過濾之后加入氫氧化鈣進行沉淀處理；

（4）將步驟（3）得到的電極材料進行酸溶處理，過濾、洗滌獲得含有粘結劑的石墨材料，熱解后得到石墨，熱解氣通過旋風除塵后，氫氧化鈣溶液噴淋后高空排放，調節濾液pH = 4 ~ 5，加入鐵粉至過量，加入氧化劑，除Al、Cu和Fe，過濾后經配液工序調整鎳鈷錳的含量比例得到配合溶液，采用共沉淀的方法獲得鎳鈷錳三元前驅體。

進一步，所述步驟（1）中電池破拆成塊的面積大小為2 ~ 8cm²。