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CN108011146B - 废旧锂电池再资源化回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池回收领域,具体公开了一种资源回收率高且绿色环保的废旧锂电池再资源化回收方法。该废旧锂电池再资源化回收方法,包括锂电池预处置步骤、破碎及干燥步骤、电池碎片分离步骤和分离物处理步骤。通过对破碎处理后的锂电池进行过滤回收电解液,并对干燥设备的排气进行冷凝收集电解液,提高了电解液的回收率,减少了污水和废气的处理量;同时,通过干燥设备干燥利于使电池碎片上的电解液充分分离出去;并对干燥后的电池碎片依次通过搅拌和筛分处理,利于分别回收锂电池中的电池极片集流体及贵重与稀缺金属等资源,且回收率较高,整个回收过程中造成的污染较小。

Description

废旧锂电池再资源化回收方法
技术领域
本发明属于电池回收领域,具体涉及一种废旧锂电池再资源化回收方法。
背景技术
随着科技的发展,电子产品已经渗透到人们生活的每个角落。由于锂离子电池与镉镍电池、氢镍电池相比,具有体积小、质量轻、工作电压高、体积和质量比能量高、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽、寿命长等优点已经主导了小型便携式电子产品市场,例如:应用于便携式电话、摄像机、便携式笔记本等。随着社会不断发展,气候、能源和环境问题的出现,锂离子电池也已广泛应用于电动汽车领域。
2010年,我国锂离子电池的产量约为26.87亿只;2013年,我国锂离子电池产量达到47.68亿只;2016年,我国锂电池产量达到78.42亿只。我国锂电池产消呈现快速增长的趋势,预计未来锂离子电池产量会随着电动汽车的发展继续快速增加,而锂离子电池使用寿命一般为3~5年,因此在市场已经保有大量报废锂电池的情况下,未来会有更多废旧锂离子电池出现。
锂离子电池中含有的LiPF6、LiBF4、LiClO4等电解质和EC、EMC、DMC等有机溶剂,对环境和人体有较大危害,被国家定为危险废物。另一方面,由于锂离子电池正极材料多为过渡金属氧化物,如LiFePO4、LiCoO2、Li[NixCo1-2xMnx]O2等,其中含有贵重和稀缺金属比如钴、镍、锂等;还有锂离子电池极片集流体如铜、铝箔材料资源等。因此,对废旧锂离子电池进行无害化处理及对其中的金属进行资源化回收再利用意义重大。
随着锂离子电池技术的快速发展,锂离子电池的产量和报废量都呈现快速增加的趋势,研究废旧锂离子电池再资源化的专利和报到也较多,主要有湿法回收和干法回收。比如申请号为201610314509.2的专利申请公开了一种废旧锂电池全组分物料分离收集装置及方法,其主要采用机械破碎、真空分离、震动筛分、比重分离、气流分离等简单干法手段,实现废旧锂电池中电极材料、集流体金属、塑料隔膜、电池外壳的分离收集;其电解液采用真空回收的方法,回收效率低,设备投资大。又如申请号201010262198.2的专利公开了一种从废旧锂电池回收有价金属的方法,采用将放电后的废旧锂电池机械粉碎,高温350℃-400℃煅烧,得到含钴、铜和铝的物料,再进行湿法处理;其优点是前期处理简单,缺点是烧结后废气处理困难、成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种资源回收率高且绿色环保的废旧锂电池再资源化回收方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:废旧锂电池再资源化回收方法,包括锂电池预处置步骤、破碎及干燥步骤、电池碎片分离步骤和分离物处理步骤;
锂电池预处置步骤:将锂电池投入放电池中放电2小时以上,放电后的锂电池经水洗后滤干完成预处置;
破碎及干燥步骤:采用破碎设备对滤干后的锂电池进行破碎处理,而后过滤得到电池碎片和电解液;将电池碎片送入干燥设备中干燥10~50分钟,干燥设备的排气经冷凝后收集电解液;
电池碎片分离步骤:将干燥后的电池碎片进行搅拌处理,使钴酸锂和碳粉从电极箔上脱离;对搅拌后的电池碎片进行筛分处理,分离出钴酸锂和碳粉混合物;
分离物处理步骤:将筛上物经风选得到金属块状物、塑料块状物、金属箔片和隔膜纸,钴酸锂和碳粉混合物经烧结后进行精炼回收钴、锂和镍。
进一步的是,锂电池预处置步骤中,放电池中盛装浓度为5%~20%的氯化钠水溶液作为导电液。
进一步的是,破碎及干燥步骤中,采用的破碎设备为刀片式破碎机,采用的干燥设备为带有传送托盘的隧道式干燥炉,干燥过程中将隧道式干燥炉的干燥温度控制在90~200℃;在隧道式干燥炉内,干燥温度沿着传送托盘的传送方向逐渐增大。
进一步的是,电池碎片分离步骤中,采用搅拌滚筒进行搅拌,采用振动筛进行筛分。
进一步的是,电池碎片分离步骤中,分别对搅拌滚筒和振动筛进行排气除尘。
进一步的是,破碎及干燥步骤中,使破碎设备和干燥设备处于外罩装置中,并使外罩装置内处于负压状态。
进一步的是,在外罩装置内通入惰性气体。
进一步的是,所述惰性气体为氮气。
本发明的有益效果是:通过对破碎处理后的锂电池进行过滤回收电解液,并对干燥设备的排气进行冷凝收集电解液,提高了电解液的回收率,减少了污水和废气的处理量;同时,通过干燥设备干燥利于使电池碎片上的电解液充分分离出去;并对干燥后的电池碎片依次通过搅拌和筛分处理,利于分别回收锂电池中的电池极片集流体及贵重与稀缺金属等资源,且回收率较高,整个回收过程中造成的污染较小。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
结合图1所示,废旧锂电池再资源化回收方法,包括锂电池预处置步骤、破碎及干燥步骤、电池碎片分离步骤和分离物处理步骤;
锂电池预处置步骤:将锂电池投入放电池中放电2小时以上,放电后的锂电池经水洗后滤干完成预处置;在该步骤中,放电池内盛装有用于使锂电池放电的导电液;导电液可以为多种,优选为浓度为5%~20%的氯化钠水溶液;一般将废旧的锂电池装框后投入放电池中;
破碎及干燥步骤:采用破碎设备对滤干后的锂电池进行破碎处理,而后过滤得到电池碎片和电解液;将电池碎片送入干燥设备中干燥10~50分钟,干燥设备的排气经冷凝后收集电解液,冷凝后余留的尾气经处理后外排;在该步骤中,采用的破碎设备通常为刀片式破碎机,采用的干燥设备通常为带有传送托盘的隧道式干燥炉,干燥过程中将隧道式干燥炉的干燥温度控制在90~200℃;对电池碎片干燥的目的主要是为了通过加热使附着于电池碎片上的电解质和水蒸发去除;为了提高安全性,在隧道式干燥炉内,干燥温度沿着传送托盘的传送方向逐渐增大;这样,在传送托盘的传送作用下,电池碎片上的电解质会根据挥发点由低到高依次挥发,能够避免燃烧点较低的电解质受热燃烧;
电池碎片分离步骤:将干燥后的电池碎片进行搅拌处理,使钴酸锂和碳粉从电极箔上脱离;对搅拌后的电池碎片进行筛分处理,分离出钴酸锂和碳粉混合物;在该步骤中,通常采用搅拌滚筒进行搅拌,通常采用振动筛进行筛分;为了减少污染,通常需要分别对搅拌滚筒和振动筛进行排气除尘;
分离物处理步骤:将筛上物经风选得到金属块状物、塑料块状物、金属箔片和隔膜纸,钴酸锂和碳粉混合物经烧结后进行精炼回收钴、锂和镍。
作为本发明的一种优选方案,在破碎及干燥步骤中,使破碎设备和干燥设备处于外罩装置中,并使外罩装置内处于负压状态。外罩装置上一般配置有排气和溶剂冷凝回收装置。可根据需要在外罩装置内通入惰性气体,以避免挥发的受热电解质燃烧;惰性气体优选为氮气。
本发明方法适合规模化快速处理废旧锂电池,对废旧锂电池再资源化程度高,避免了污水处理的难题,废气处理量小。

Claims (8)

1.废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于,包括锂电池预处置步骤、破碎及干燥步骤、电池碎片分离步骤和分离物处理步骤;
锂电池预处置步骤:将锂电池投入放电池中放电2小时以上,放电后的锂电池经水洗后滤干完成预处置;
破碎及干燥步骤:采用破碎设备对滤干后的锂电池进行破碎处理,而后过滤得到电池碎片和电解液;将电池碎片送入干燥设备中干燥10~50分钟,干燥设备的排气经冷凝后收集电解液;采用的干燥设备为带有传送托盘的隧道式干燥炉,干燥过程中将隧道式干燥炉的干燥温度控制在90~200℃;在隧道式干燥炉内,干燥温度沿着传送托盘的传送方向逐渐增大;
电池碎片分离步骤:将干燥后的电池碎片进行搅拌处理,使钴酸锂和碳粉从电极箔上脱离;对搅拌后的电池碎片进行筛分处理,分离出钴酸锂和碳粉混合物;
分离物处理步骤:将筛上物经风选得到金属块状物、塑料块状物、金属箔片和隔膜纸,钴酸锂和碳粉混合物经烧结后进行精炼回收钴、锂和镍。
2.如权利要求1所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:锂电池预处置步骤中,放电池中盛装浓度为5%~20%的氯化钠水溶液作为导电液。
3.如权利要求2所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:破碎及干燥步骤中,采用的破碎设备为刀片式破碎机。
4.如权利要求3所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:电池碎片分离步骤中,采用搅拌滚筒进行搅拌,采用振动筛进行筛分。
5.如权利要求4所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:电池碎片分离步骤中,分别对搅拌滚筒和振动筛进行排气除尘。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:破碎及干燥步骤中,使破碎设备和干燥设备处于外罩装置中,并使外罩装置内处于负压状态。
7.如权利要求6所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:在外罩装置内通入惰性气体。
8.如权利要求7所述的废旧锂电池再资源化回收方法,其特征在于:所述惰性气体为氮气。
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