[發明專利]一種廢舊鋰離子電池有價組分的回收方法

在審

• 申請號: 202111279150.7
• 申請日: 2021-10-31
• 公開（公告）號: CN113999976A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 吳光輝;劉方方;甄必波;王振云
• 申請（專利權）人: 湖南江冶機電科技股份有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B1/00;C22B15/00;C22B21/00;H01M10/54
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明公開一種廢舊鋰離子電池有價組分的回收方法。將鋰電池電芯、軟包電池、手機電池、18650小型圓柱類等鋰電池物料直接熱解，然后再破碎、剝離、分選。本發明不先進行破碎，僅通過簡單切割工序后去除了外殼，再對去除外殼及樁頭的方殼電池電芯、軟包電池以及小型圓柱、手機電池直接熱解，相對于電池破碎后再熱解，物料沒有膨脹，熱解處理量大幅度減少，熱解爐設備體積小、投資少、裝機功率和運行成本大幅度降低。

技術領域

本發明屬于廢舊鋰離子電池的再生利用，具體涉及一種廢舊鋰離子電池有價組分的回收方法。

背景技術

廢舊鋰離子電池回收面臨破碎分選過程因電解液揮發而引發的安全和環保隱患，以及極粉剝離困難、極粉中銅鋁箔雜質含量高等難題。

中國發明CN109193058A公開了一種廢舊鋰電池處理方法及設備。該方法采用先預熱電芯(150-250℃)再升溫至250-500℃進行熱解，熱解時間0.5-0.8小時。盡管該發明涉及了預熱和熱解，但該方法僅適用于脫出的電芯，沒有包含軟包電池、手機電池及的小型圓柱電池(可直接熱解)，二是其熱解溫度250-500℃不能使極粉粘結劑PVDF充分熱解碳化，三是在電芯在沒有破碎前屬于壓實包裹物料，熱解時間0.5-0.8小時也遠達不到充分熱解碳化的要求，四是隧道窯氣密性差，在所述負壓條件下空氣容易侵入，無法控制內部含氧量，無法精準控制不超過2％的氧濃度，同時此類隧道窯溫度控制不精準，無法充分保證內部溫度的均一性和恒溫狀態，熱解效果較差,導致剝離效果差，極粉回收率低。

目前現有的廢舊鋰離子電池回收大致包含以下兩種工藝：1、破碎、低溫揮發、風選、磁選、多級細碎或摩擦打散剝離極粉、篩分、比重分選得到極粉和銅鋁箔；2、一級破碎、熱解、風選、磁選、再進行干法或濕法剝離得到黑粉和銅鋁箔。上述工藝1細碎或摩擦打散使極粉和銅鋁箔成為0.1mm-3mm的實際球表面積差異很小的細微顆粒，采用比重分選方式極粉和銅鋁箔互相摻雜很難完全分離，造成極粉回收率低(≤96％，)、銅鋁箔雜質含量高(≥4％)，不僅經濟效益差，也增加后續濕法冶金的除雜成本。同時低溫揮發只能揮發出約70％的電解液，殘留電解液為后續處理工藝帶來安全和環保風險。上述工藝2鋰電池破碎后體積將膨脹約7倍(圓柱)、14倍(方殼)和21倍(軟包)，導致熱解爐體積和總裝機功率均大幅增加，進而大幅增加投資成本、運行成本和維護難度。而且先破碎后熱解，破碎時因電解液安全問題需要充入惰性氣體(主要是氮氣)保護，不僅加大了破碎段的成本，因熱解氣體量的增加(破碎段氮氣)也加大了后段環保系統脫硝處理難度和成本。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種廢舊鋰離子電池有價組分的回收方法。將鋰電池電芯、軟包電池、手機電池、18650等小型圓柱類鋰電池物料直接熱解，然后再破碎、剝離、分選。

本發明的技術方案如下：

一種廢舊鋰離子電池有價組分的回收方法，包括如下步驟：

(1)利用切割設備，將廢舊鋰離子電池在惰性氣體環境中切除上蓋、去除外殼、分離出電芯；軟包電池、小型圓柱電池、手機電池切開或直接進行熱解；

(2)電池上蓋進行破碎后，利用磁選或渦電或風選將上蓋上的不同材料分選出來，例如銅極柱、不銹鋼極柱、鐵質外殼、塑料外殼、鋁質外殼或不銹鋼外殼等，而外殼進行破碎、清洗，即可得到純凈的外殼材料；

(3)電芯、軟包電池、小型圓柱電池和手機電池進行熱解，使其中的電解液、粘結劑(PVDF膠或其他粘結劑)、隔膜有機組分充分熱解，熱解廢氣經后段環保系統處理后達標排放；

(4)熱解后的物料進行破碎，得到0.5-110mm的破碎物料；

(5)破碎物料經氣動力干法剝離，得到粒度為0.045-0.075mm的正負極粉和3-5mm銅鋁顆?；旌衔铮换蚪浰畡恿穹▌冸x，經篩分、濃縮后，得到粒度為0.150-0.180mm的正負極粉濕料和0.5-110mm銅鋁片混合物；