[發明專利]一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法

有效

• 申請號: 202011430688.9
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112551597B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 田忠良;程皓;郭春;楊凱;汪滔;賴延清
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 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: 趙進;顏勇

1.一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）預處理：將廢舊NCM三元電池放電、破碎，并去除隔膜和電池殼，得到極片；然后將極片于150-270K下保持5-20min，然后在70-130K下先采用直徑為1-5cm的球進行粗磨，其中直徑為1-1.5cm、1.5-2.5cm和2.5-5cm的磨球的質量比為5-8：1-3：1-2；再采用直徑為0.2-2cm的球進行細磨，其中直徑為0.2-0.8cm和0.8-2cm的磨球的質量比為7-9：1-3；待極片恢復至室溫后，篩分得到集流體和正負極混合物；其中，粗磨過程中，球料質量比為3-8：1，球磨機的轉速為450-800rpm，球磨時間為30-60min；細磨過程中，球料質量比為5-10：1，球磨機的轉速為550-950rpm，球磨時間為60-90min；

（2）超聲輔助堿溶：將正負極混合物與堿溶液混合超聲，然后洗滌過濾；

（3）浮選：將步驟（2）超聲后的正負極混合物配成漿料置于浮選槽中，加入抑制劑、起泡劑和捕獲劑進行浮選，將泡沫層和浮選槽中的物質分別洗滌、過濾并烘干得到混合碳質材料和NCM正極材料；

其中，抑制劑由質量比為5-8：2-5的抑制劑I1和抑制劑I2組成，所述抑制劑I1為有機抑制劑羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的至少一種，抑制劑I2為無機抑制劑六偏磷酸鈉、水玻璃、過硫酸氫鉀和三聚磷酸鈉中的至少一種；起泡劑由質量比為4-7：1-3的起泡劑F1和起泡劑F2組成，起泡劑F1由質量比為3-6：0-3：0-2的松油、松油醇和甲基異丁基甲醇，起泡劑F2由質量比為4-7：0-3的辛醇和仲辛醇組成；所采用的捕獲劑由質量比為3-7：0-2.5：1-4：0-2.5的正十二烷、乙基硫氨酯、煤油和汽油組成。

2.根據權利要求1所述的一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于：步驟（1）中，破碎時間為15-40s；隔膜和電池殼的去除采用人工分選和分選機分選中的至少一種，得到的極片的平均直徑為0.5-2.5cm。

3.根據權利要求1所述的一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于：所述球磨機為立式低溫行星球磨機和臥式低溫行星球磨機中的至少一種；磨球為不銹鋼球、氧化鋯球和硬質合金球中的至少一種；溫度獲得的方式為干冰浴、液氮降溫、激光冷卻、絕熱膨脹降溫、磁制冷、熱電致冷、水循環制冷和吸附制冷中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于：步驟（1）中，采用振動篩選機進行篩分，其頻率為150-200次/min，得到的正負極混合物的平均粒徑為0.1-2nm。

5.根據權利要求1所述的一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于：步驟（2）中，將正負極混合物與2-10mol/L的堿溶液按液固質量比為5-15：1混合并置于超聲中1-6h，超聲波的頻率為20-90kHz，溫度為20-100℃，然后用水過濾洗滌；所用堿溶液為鋰、鈉和鉀的碳酸鹽和碳酸氫鹽、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰和氨水中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于：步驟（3）中，將正負極混合物與水按質量比1：10-30配成漿料置于浮選槽中，加入80-140g/t抑制劑、100-400g/t起泡劑和200-800g/t捕獲劑進行浮選。

7.根據權利要求6所述的一種廢舊NCM三元電池正負極綜合回收方法，其特征在于：浮選中，在20-50℃下以1-5L/min的速率鼓入空氣浮選20-90min，漿料的pH為7-9，浮選機葉輪的轉速為1000-2500rpm。