[發(fā)明專利]一種廢舊鋰電池正極材料的溶劑熱預處理方法及應用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210246638.8 | 申請日： | 2022-03-14 |
| 公開（公告）號： | CN114512738A | 公開（公告）日： | 2022-05-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳根;覃佐宇;賈傳坤;周江 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學 |
| 主分類號： | H01M10/54 | 分類號： | H01M10/54;H01M10/052;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/505 |
| 代理公司： | 長沙瀚頓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 43223 | 代理人： | 吳亮;朱敏 |
| 地址： | 410001 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 廢舊 鋰電池 正極 材料 溶劑 預處理 方法 應用 | ||
本發(fā)明提供一種廢舊鋰電池正極材料的溶劑熱預處理方法，所述廢舊鋰電池正極片使用PVDF作為粘結(jié)劑，包括如下步驟：拆解廢舊鋰電池，去除電極表面殘留的電解液，獲得正極條；將正極條浸沒在一定量的醇類溶劑中，在120?180℃溫度下處理40?150min，使正極材料和鋁箔集流體分離，其中正極材料成片狀脫落，鋁箔片保留完整；將分離后的鋁箔和正極材料從有機溶劑中取出，回收得到正極活性材料。本發(fā)明提供的廢舊鋰電池正極材料的溶劑熱預處理方法，具有工藝簡單、高效、環(huán)保、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明還提供一種鋰電池正極材料及鋰電池。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢舊鋰電池正極材料回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鋰電池正極材料的溶劑熱預處理方法及應用。
背景技術(shù)
由于鋰離子電池在壽命和能量密度方面的優(yōu)勢，人們不斷地生產(chǎn)鋰離子電池，以滿足日益增長的能源存儲需求。預計2015年至2040年，僅用于電動汽車的鋰離子電池產(chǎn)量將達到400萬噸。因此，回收利用廢舊鋰電池是緩解供應鏈約束、保護環(huán)境的一項緊迫任務。
然而，正極粉末、有機粘結(jié)劑PVDF與Al箔之間的粘結(jié)能力較強，阻礙了后續(xù)的回收過程。因此，需要對鋁箔和正極材料進行預處理，才能集中回收有價值的成分。將鋁箔與正極材料分離的傳統(tǒng)方法通常包括:(1)機械分選，如破碎、篩分、磁選、浮選。雖然在工業(yè)上得到了大規(guī)模的應用，但活性材料在整個生產(chǎn)過程中存在大量的浪費，且殘留的鋁碎片無法完全去除；(2)用強堿(如NaOH)溶解鋁箔，使活性粉末分散在溶液中。但該方法不僅要經(jīng)過繁瑣的分離步驟，而且還會產(chǎn)生大量的堿液廢液；(3)在不同氣氛(空氣、氬氣或氧氣)下高溫(400～600℃)直接熱處理，分解PVDF。氟化氫(HF)熱解氣對環(huán)境有害，此外，高溫煅燒會破壞正極材料的結(jié)構(gòu)；(4)根據(jù)相似相溶的原理，用NMP、DMF、DMAC等有機溶劑溶解PVDF，從而破壞粉體與鋁箔或粉體與粉體之間的結(jié)合力。這種方法在實驗室中被廣泛接受，因為它可以在整個預處理過程中保持活性物質(zhì)的完整性，但是，它會產(chǎn)生大量的有機廢水，有時PVDF與鋁箔之間的粘接能力很強，即使在超聲波的輔助下也無法被破壞。
目前最先進的預處理方法只是通過破壞鋁箔與粉末之間的結(jié)合力，將活性材料從鋁箔上剝離，最大限度地降低成本。相關(guān)報道包括AlCl3-NaCl體系、脂肪酸甲酯、氯化膽堿-甘油、Cyrene溶劑等，其中活性物質(zhì)能有效從鋁箔上分離而鋁箔仍能保持其完整性。然而，復雜和大量的反應物使這些方法不太通用。
因此，開發(fā)一種成本低、廢水無毒、雜質(zhì)少、效率高的新型預處理技術(shù)仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種廢舊鋰電池正極材料的溶劑熱預處理方法，具有工藝簡單、高效、環(huán)保、成本低等優(yōu)點。
為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種廢舊鋰電池正極材料的溶劑熱預處理方法，所述廢舊鋰電池正極片使用PVDF作為粘結(jié)劑，包括如下步驟：
步驟S1：拆解廢舊鋰電池，去除電極表面殘留的電解液，獲得正極條；
步驟S2：將正極條浸沒在一定量的醇類溶劑中，在120-180℃溫度下處理40-150min，使正極材料和鋁箔集流體分離，其中正極材料成片狀脫落，鋁箔片保留完整；
步驟S3：將分離后的鋁箔和正極材料從有機溶劑中取出，回收得到正極活性材料。
進一步地，醇類溶劑為乙醇、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、乙二醇或丙三醇中的一種。
進一步地，步驟S2中，處理溫度為150℃。
進一步地，步驟S2中，處理氛圍為空氣、氧氣、氬氣或氮氣中的一種。
進一步地，溶劑與正極條的體積比為1:1-10:1。
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