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CN111100324A - 一种废旧锂电池粘结剂pvdf的回收方法及装置 - Google Patents

一种废旧锂电池粘结剂pvdf的回收方法及装置 Download PDF

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CN111100324A CN201911407474.7A CN201911407474A CN111100324A CN 111100324 A CN111100324 A CN 111100324A CN 201911407474 A CN201911407474 A CN 201911407474A CN 111100324 A CN111100324 A CN 111100324A
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刘雷鹏
杨俊杰
雷颖
吕生华
谢蕊颖
张康宁
刘锦茹
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Abstract

本发明公开了一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法及装置，其将经深度放电后的废旧锂电池的电芯粉碎后置入盛有有机溶剂且设置搅拌器的溶解容器内，将粘结剂PVDF溶解有机溶剂内，然后打开设置在溶解容器的活动板将容有PVDF的有机溶剂置入到过滤容器内过滤，并通过离心泵将滤液导入到预热装置内预热后导入到减压蒸馏塔内减压蒸馏，得到废旧锂电池粘结剂PVDF；同时减压蒸馏的馏出液再从减压蒸馏塔导出并通过冷凝器冷凝后导入到溶解容器内，实现有机溶剂的循环使用。本发明实现了废旧锂电池粘结剂PVDF的回收。

Description

一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法及装置
技术领域
本发明属于电池材料技术领域，涉及一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法及装置。
背景技术
近年来，随着电动汽车和大规模储能市场的快速发展，作为目前占据最多市场份额的锂电池的产量也随之快速增长，PVDF作为锂电池工业中最常用的电极粘结剂，其需求量也与日俱增，随着锂电池的退役，回收废旧锂电池中的有用组分不仅可以保护环境更是有着巨大的经济利益，然而目前的锂电池组分回收中回收的仅为有价金属如锂、镍等，其粘结剂PVDF多被高温煅烧分解，不仅造成了环境污染还造成了很大的资源浪费。因此，对锂电池粘结剂PVDF进行回收迫在眉睫。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种能够回收粘结剂PVDF的废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法及装置。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，包括以下步骤：
步骤1：将废旧锂电池深度放电后物理清除包装物并置于NaOH溶液中粉碎成电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于能够溶解PVDF的有机溶剂中浸泡并搅拌溶解，粘结剂PVDF溶解于有机溶剂内，过滤得到滤液；
步骤3：将滤液在80～120℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF。
进一步的，步骤1中废旧锂电池包括退役的动力锂电池和消费型锂电池。
进一步的，步骤1中电芯碎片的大小为0.01～1cm2。
进一步的，步骤2中有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或多种。
进一步的，步骤2中搅拌的时间为1～6小时。
进一步的，步骤2中电芯碎片与有机溶剂的固液比为0.1～1.2kg/L，有机溶剂的温度为25～80℃。
进一步的，步骤2中过滤采用200～1000目的滤网。
进一步的，步骤3中减压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
基于一种废旧锂电池粘结剂PVDF回收方法的回收装置，包括上端设置入料口的溶解容器，溶解容器内设有搅拌器；溶解容器的底端连接有过滤容器，溶解容器的底端设有用于连通和封闭溶解容器和过滤容器的活动板；过滤容器的底部设有过滤网，过滤容器的侧面设有用于排出滤渣的排渣口；过滤容器的底端通过设置离心泵的第一连通管连通有预热装置，预热装置的出口连接有减压蒸馏塔；减压蒸馏塔的底端设有用于排出废旧锂电池粘结剂PVDF的出料口，减压蒸馏塔的顶端通过设置抽真空泵的第二连通管连接有冷凝器，冷凝器的出口通过第三连通管与溶解容器相连通。
进一步的，过滤网一端与过滤容器活动连接，过滤容器内壁连接有用于提升过滤网另一端的弹簧，排渣口位于过滤网一端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法及装置，其采用有机溶剂在溶解容器内浸泡电芯碎片并溶解粘结剂PVDF，然后导入至过滤容器内通过过滤实现PVDF溶液和其他固体组分的分离；对溶有粘结剂PVDF的滤液导入减压蒸馏塔内进行减压蒸馏获取高纯度的废旧锂电池粘结剂PVDF，从而实现对PVDF的回收。
进一步的，减压蒸馏的馏出液自减压蒸馏塔的上端导出并在冷凝器的冷凝处理后再导入至溶解容器内，用于继续用于浸泡电芯碎片，其实现了有机溶剂的回收并循环使用，降低了回收成本。
附图说明
图1为废旧锂电池粘结剂PVDF回收装置的结构示意图；
其中，1-溶解容器，101-入料口，102-搅拌器，103-活动板，2-过滤容器，201-弹簧，202-排渣口，203-过滤网，3-离心泵，4-预热装置，5-减压蒸馏塔，501-出料口，6-抽真空泵，7-冷凝器。
具体实施方式
下面给出具体的实施例。
实施例1
一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，包括以下步骤：
步骤1：采用专用放电设备将退役的动力锂电池或废旧消费型锂电池深度放电，然后采用剪切机或切割机物理清除锂电池的外包装与外壳等包装物，取出电芯并采用粉碎机在NaOH溶液中将电芯粉碎成0.1cm2的电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于N-甲基吡咯烷酮中浸泡并机械搅拌5小时，粘结剂PVDF溶解于N-甲基吡咯烷酮内，采用400目的过滤网进行过滤得到滤液；其中，电芯碎片与有机溶剂的固液比为0.2kg/L，有机溶剂的温度为25℃；
步骤3：对滤液在90℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF；其中压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
实施例2
一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，包括以下步骤：
步骤1：采用专用放电设备将退役的动力锂电池或消费型锂电池深度放电，然后采用剪切机或切割机物理清除锂电池的外包装与外壳等包装物，取出电芯并在NaOH溶液中用粉碎机将电芯粉碎成0.5cm2的电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于N，N-二甲基甲酰胺中浸泡并机械搅拌3小时，粘结剂PVDF溶解于N，N-二甲基甲酰胺内，采用400目的过滤网进行过滤得到滤液；其中，电芯碎片与有机溶剂的固液比为0.8kg/L，有机溶剂的温度为50℃；
步骤3：对滤液在100℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF；其中压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
实施例3
一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，包括以下步骤：
步骤1：采用专用放电设备将退役的动力锂电池或消费型锂电池深度放电，然后采用剪切机或切割机物理清除锂电池的外包装与外壳等包装物，取出电芯并在NaOH溶液中采用粉碎机将电芯粉碎成1cm2的电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于体积比为1:1的N-甲基吡咯烷酮和N，N-二甲基甲酰胺混合有机溶剂中浸泡并机械搅拌1小时，粘结剂PVDF溶解于混合有机溶剂中内，采用600目的过滤网进行过滤得到滤液；其中，电芯碎片与有机溶剂的固液比为1.2kg/L，有机溶剂的温度为80℃；
步骤3：对滤液在100℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF；其中压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
实施例4
一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，包括以下步骤：
步骤1：采用专用放电设备将退役的动力锂电池或消费型锂电池深度放电，然后采用剪切机或切割机物理清除锂电池的外包装与外壳等包装物，取出电芯并在NaOH溶液中采用粉碎机将电芯粉碎成0.01cm2的电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于体积比为1:1:1的N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜混合有机溶剂内，采用1000目的过滤网进行过滤得到滤液；其中，电芯碎片与有机溶剂的固液比为0.1kg/L，有机溶剂的温度为60℃；
步骤3：对滤液在120℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF；其中压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
实施例5
一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，包括以下步骤：
步骤1：采用专用放电设备将退役的动力锂电池或消费型锂电池深度放电，然后采用剪切机或切割机物理清除锂电池的外包装与外壳等包装物，取出电芯并在NaOH溶液中采用粉碎机将电芯粉碎成0.7cm2的电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于体积比为1:1:1:1的N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃混合有机溶剂内，采用200目的过滤网进行过滤得到滤液；其中，电芯碎片与有机溶剂的固液比为0.5kg/L，有机溶剂的温度为70℃；
步骤3：对滤液在80℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF；其中压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
如图1所示，基于一种废旧锂电池粘结剂PVDF回收方法的回收装置，包括顶端设置盖子的溶解容器1，盖子上设置电芯碎片的入料口101，溶解容器1内设有搅拌器102，搅拌器102的驱动电机固定连接在盖子上端；溶解容器1的底端一体连接有过滤容器2，溶解容器1的底端设有活动板103，其通过人工抽拉或者将活动板103倾斜使活动板103能够打开和关闭，实现连通和封闭溶解容器1和过滤容器2；过滤容器2的底部设有过滤网203，过滤容器2的侧面设有用于排出滤渣的排渣口202，过滤网203一端与过滤容器2铰接，过滤容器2内壁连接有用于提升过滤网203另一端的弹簧201，排渣口202位于过滤网203一端，通过弹簧201将过滤网203另一端提升后滤渣聚集在过滤网203另一端，其有益于滤渣的排出；过滤容器2的底端通过设置离心泵3的第一连通管连通有预热装置4，将滤液从过滤容器2导入到预热装置4内通过电加热或其他加热方式对滤液进行预热；预热装置4的出口连接有减压蒸馏塔5；减压蒸馏塔5的底端设有用于排出废旧锂电池粘结剂PVDF的出料口501，减压蒸馏塔5的顶端通过设置抽真空泵6的第二连通管连接有冷凝器7，冷凝器7的出口通过第三连通管与溶解容器1相连通。
该回收装置的工作过程为：经过深度放电并去皮的废旧锂电池被粉碎成电芯碎片后经入料口101进入预先加入了能够溶解PVDF的有机溶剂的溶解容器1内，在搅拌器102搅拌使PVDF溶解到有机溶剂内，到达预定时间后打开活动板103，所有物料进入过滤容器2后进行过滤，然后活动板103复位，溶有PVDF的滤液由离心泵3送入预热装置4对滤液进行预热，达到预定温度的PVDF溶液被送入减压蒸馏塔5进行减压蒸馏，PVDF逐渐在减压蒸馏塔5底端积累并最终由出料口501排出，而溶解PVDF的有机溶剂蒸发后由抽真空泵6从塔顶抽出，经冷凝器7冷凝后进入溶解容器1内，再从入料口101加入新的电芯碎片实现有机溶剂的循环使用。经多次循环PVDF提取结束后，打开弹簧201，将滤渣从排渣口202排出。

Claims (10)

1.一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将废旧锂电池深度放电后物理清除包装物并置于NaOH溶液中粉碎成电芯碎片；
步骤2：将电芯碎片置于能够溶解PVDF的有机溶剂中浸泡并搅拌溶解，粘结剂PVDF溶解于有机溶剂内，过滤得到滤液；
步骤3：将滤液在80～120℃下减压蒸馏，得废旧锂电池粘结剂PVDF。
2.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤1中废旧锂电池包括退役的动力锂电池和消费型锂电池。
3.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤1中电芯碎片的大小为0.01～1cm2。
4.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤2中有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤2中搅拌的时间为1～6小时。
6.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤2中电芯碎片与有机溶剂的固液比为0.1～1.2kg/L，有机溶剂的温度为25～80℃。
7.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤2中过滤采用200～1000目的过滤网。
8.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收方法，其特征在于，所述步骤3中减压蒸馏的馏出液能够用于步骤2中对电芯碎片的浸泡。
9.基于权利要求1所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF回收方法的回收装置，其特征在于，包括上端设置入料口(101)的溶解容器(1)，溶解容器(1)内设有搅拌器(102)；溶解容器(1)的底端连接有过滤容器(2)，溶解容器(2)的底端设有用于连通和封闭溶解容器(1)和过滤容器(2)的活动板(103)；过滤容器(2)的底部设有过滤网(203)，过滤容器(2)的侧面设有用于排出滤渣的排渣口(202)；过滤容器(2)的底端通过设置离心泵(3)的第一连通管连通有预热装置(4)，预热装置(4)的出口连接有减压蒸馏塔(5)；减压蒸馏塔(5)的底端设有用于排出废旧锂电池粘结剂PVDF的出料口(501)，减压蒸馏塔(5)的顶端通过设置抽真空泵(6)的第二连通管连接有冷凝器(7)，冷凝器(7)的出口通过第三连通管与溶解容器(1)相连通。
10.根据权利要求9所述的一种废旧锂电池粘结剂PVDF的回收装置，其特征在于，所述过滤网(203)一端与过滤容器(2)活动连接，过滤容器(2)内壁连接有用于提升过滤网(203)另一端的弹簧(201)，排渣口(202)位于过滤网(203)一端。
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