[發(fā)明專利]一種全組分回收廢舊鋰離子電池的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310037481.2
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN116247321A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉芳斌;肖福秀;曾煒;李媛;羅居林
• 申請（專利權(quán)）人: 贛州賽可韋爾科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C01B32/215;C01G53/00;C22B1/00;C22B7/00;C22B15/00;C22B21/00
• 代理公司: 南昌金軒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 36129
• 代理人: 黃亮亮

本發(fā)明屬于廢舊鋰離子電池回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全組分回收廢舊鋰離子電池的方法。本發(fā)明提供了一種全組分回收廢舊鋰離子電池的方法，通過放電處理、破碎處理、回收電解液、分選、篩分相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對廢舊鋰離子電池的電池外殼、電解液、隔膜、銅粉、鋁粉、石墨粉和正極粉的全組分回收，整個(gè)分離過程高效、快速，其中電解液回收率在95.21％以上，隔膜材料回收率在99.18％以上，銅粉、鋁粉純度在97.32％以上，石墨粉和正極粉的純度大于97.61％，該方法簡單可行，操作難度低、環(huán)境友好、投資成本低，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢舊鋰離子電池回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全組分回收廢舊鋰離子電池的方法。

背景技術(shù)

我國鋰離子電池近些年始終保持強(qiáng)勁的增長態(tài)勢，鋰離子電池的壽命通常為3-5年，達(dá)到使用壽命而報(bào)廢的鋰電池也在逐年呈爆發(fā)式的速度增長。鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、有機(jī)隔膜、電解液和外殼組成。其中正極材料主要包括鋁箔和粘結(jié)在鋁箔表面的活性物質(zhì)如鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰等材料；負(fù)極材料主要包括銅箔和粘結(jié)在銅箔表面的石墨粉；電解液主要含有碳酸酯類有機(jī)溶劑和六氟磷酸鋰；隔膜則為一種高分子薄膜，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。

廢舊鋰離子電池中含有鈷5-20％，鎳5％-10％，鋰5-7％，同時(shí)還有15％的有機(jī)化合物和7％的塑料等。報(bào)廢后的鋰離子電池如果不加以處理，廢舊的鋰電池堆存容易產(chǎn)生起火甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)鋰電池中的電解液含有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、硫酸二甲酯(DMC)等有機(jī)物，且電解液中的LiPF₆易與水反應(yīng)產(chǎn)生氟化氫氣體，氟化氫氣體有毒且腐蝕性大，會產(chǎn)生嚴(yán)重的水體和環(huán)境污染。所以對于鋰離子電池的有效回收，對稀有金屬循環(huán)利用、減少環(huán)境污染和促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展都具有深遠(yuǎn)的意義。

中國專利CN?114361636A公開了一種廢舊鋰離子電池清潔回收處理的方法，將廢舊鋰離子電池放入金屬鹽溶液中充分放電，然后將充分放電后的廢舊鋰離子電池進(jìn)行破碎和碳化焙燒，對碳化焙燒過程中產(chǎn)生的氣體經(jīng)處理檢測達(dá)標(biāo)后排放，再然后對碳化焙燒后的片狀料進(jìn)一步破碎，并在破碎后進(jìn)行風(fēng)選分離出隔膜，對風(fēng)選后剩余的粉末進(jìn)行篩分得到銅鋁混合粉末及電池黑粉，最后將銅鋁混合粉末通過色選分離得到銅粉和鋁粉，將電池黑粉進(jìn)行浮選得到正極粉和石墨粉。但其在預(yù)處理時(shí)，采用將廢舊鋰離子電池直接放入金屬鹽溶液中放電，存在放電時(shí)間速率慢，影響生產(chǎn)效率的問題；同時(shí)對廢舊鋰離子電池進(jìn)行破碎后直接碳化焙燒，未對電解液進(jìn)行有效回收，而電解液在電池中占比約為8％，導(dǎo)致電解液中的LiPF₆原料價(jià)格逐年上漲，因此需對廢舊鋰離子電池的回收工藝進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種全組分回收廢舊鋰離子電池的方法，該方法可實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池中各組分的高效回收，在預(yù)處理時(shí)，利用石墨的導(dǎo)電性能和化學(xué)惰性并結(jié)合超聲波處理，提高了廢舊鋰離子電池的放電速率，加快了生產(chǎn)效率；同時(shí)將破碎后的電池芯溶于有機(jī)溶劑中并結(jié)合微波處理，對廢舊鋰離子電池中的電解液進(jìn)行了有效回收。采用氣流分選、色選聯(lián)合篩分物理分離技術(shù)，對廢舊鋰離子電池中的隔膜、銅粉、鋁粉、石墨粉和正極粉進(jìn)行了全組分回收。

為了解決本發(fā)明的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的目的是提供一種全組分回收廢舊鋰離子電池的方法，所述包括如下步驟：

S1、放電處理：將廢舊鋰離子電池置于含有石墨粉的水混懸液中，進(jìn)行超聲波輔助放電處理，處理時(shí)間為4-6h，過濾；

S2、破碎處理：將S1過濾所得濾渣先進(jìn)行初步拆解，分離得到電池外殼和電池芯，電池芯通過低溫冷凍干燥處理后，在保護(hù)氣體氛圍中進(jìn)行一次破碎處理；

S3、回收電解液：將S2破碎處理后的電池芯物料溶于有機(jī)溶劑中，微波處理1-2h，過濾，所得濾液即為回收的電解液；后期利用回收的電解液時(shí)，可對電解液中的導(dǎo)電鋰鹽含量進(jìn)行測定，并調(diào)配到適合濃度作為鋰電池電解液進(jìn)行回收利用。