[發明專利]退役鋰離子電池電極材料分段熱處理資源化裝置及方法

在審

• 申請號: 202011469665.9
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112593085A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 張光文;袁雪;何亞群;逯啟昌;張峰彬;吳世龍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B5/10;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發明公開了一種退役鋰離子電池電極材料分段熱處理資源化裝置及方法，屬于退役鋰離子電池回收領域。包括密封結構的一段加熱裝置、二段加熱裝置和尾氣處理裝置；一段加熱裝置在螺旋輸送裝置入料位置處設有星型給料裝置，其下半部分在螺旋輸送裝置的前端下方設有星型卸料裝置a，后端下方設有星型卸料裝置c，星型卸料裝置c下方設有料斗b；二段加熱裝置內設有鏈帶傳動裝置，二段加熱裝置與星型卸料裝置a連接，鏈帶傳動裝置的出料通過星型卸料裝置b連接有料斗a；一段加熱裝置、二段加熱裝置通過氣體管路系統與尾氣處理裝置相連接。其結構簡單，無需添加還原劑，熱解效果好，自動化程度高，熱解高效環保。

技術領域

本發明涉及一種資源化裝置及方法，尤其適用于鋰電池回收使用的一種退役鋰離子電池電極材料分段熱處理資源化裝置及方法。

背景技術

退役鋰離子電池資源化問題近年來得到廣泛的關注，退役鋰離子電池高效資源化是解決我國戰略性金屬資源對外依存度高的關鍵，也是弱化其對環境污染的有效途徑，從環境保護與資源循環的角度出發，退役鋰離子電池資源化具有重要的意義。

目前退役鋰離子電池資源化面臨幾大難點：第一是退役鋰離子電池細粒級電極材料通過有機粘結劑附著在集流體表面，電極材料與集流體之間以及電極材料顆粒之間難以通過直接機械破碎高效解離，造成大量電極材料的損失，并且有機粘結劑的存在降低電極材料冶金效率。另一方面，正極材料中的高價態過渡金屬難以酸浸，在其離子化過程中需要加入還原劑或者對其進行還原預處理，導致冶金成本升高且易于產生二次污染。因此，實現電極材料高效解離以及正極材料中高價態過渡金屬還原是解決退役鋰離子電池電極材料高效資源化的關鍵。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供一種退役鋰離子電池電極材料分段熱處理資源化裝置及方法，工藝流程簡單、易于操作，在環境友好前提下實現了電極材料的高效解離以及正極材料中高價態過渡金屬還原。

為實現上述目的，本發明的退役鋰離子電池電極材料分段熱處理資源化裝置，包括密封結構的一段加熱裝置、二段加熱裝置和尾氣處理裝置；所述一段加熱裝置分為上下兩部分，上半部分內設有螺旋輸送裝置，一段加熱裝置在螺旋輸送裝置入料位置處設有星型給料裝置，一段加熱裝置的下半部分分別在螺旋輸送裝置的前端下方設有星型卸料裝置a，后端下方設有星型卸料裝置c，星型卸料裝置c下方設有料斗b

所述二段加熱裝置內設有鏈帶傳動裝置，二段加熱裝置在鏈帶傳動裝置的入料位置與星型卸料裝置a連接，鏈帶傳動裝置的出料位置在二段加熱裝置下方通過星型卸料裝置b連接有料斗a；

所述一段加熱裝置、二段加熱裝置通過氣體管路系統與尾氣處理裝置相連接。

所述的螺旋輸送裝置所在的一段熱處理系統和鏈帶傳動裝置所在的二段熱處理系統入料處分別設有一段惰性氣體進氣口和二段惰性氣體進氣口。

所述螺旋輸送裝置、鏈帶傳動裝置與尾氣處理裝置連接的氣體管路系統上分別設有止逆閥a和止逆閥b。

所述一段加熱裝置內的螺旋輸送裝置與星型卸料裝置a之間設有篩網。

一種退役鋰離子電池電極材料分段熱處理資源化方法，其步驟如下：

S1、利用一段惰性氣體進氣口向一段加熱裝置內通入氮氣形成氮氣氛圍，同時對螺旋輸送裝置所在空間加熱至500℃后保持恒溫，將退役鋰離子電池的正、負電極片與研磨小球一起通過星型給料裝置給入一段加熱裝置，正、負電極片中的有機質被熱解脫除，同時正、負電極片在螺旋輸送裝置的螺旋推動下向前移動，研磨小球撞擊熱解處理后的電極片促進細粒級正、負電極材料與集流體的解離；