CN102412430A - 一种废旧锂离子电池正极片中铝箔的化学分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池正极片加入表面活性剂溶液中，超声振荡处理，使极片表面成分变得疏松，然后清洗，干燥，过滤回收极片；(2)将经步骤(1)处理后的极片放入N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，进行加热处理，再取出，用水清洗；(3)将经步骤(2)处理后的极片置于水中，超声振荡至铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离；(4)步骤(3)的溶液经过滤，清洗，得到含活性物质、导电剂、粘结剂和铝箔的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔片。本发明可直接回收铝箔片，相对于传统的碱溶铝箔，再提取铝的方法，更简化了工序，降低了成本。

Description

一种废旧锂离子电池正极片中铝箔的化学分离方法
技术领域
本发明涉及一种废旧锂离子电池正极片的铝箔的分离方法，尤其涉及一种废旧锂离子电池正极片中铝箔的化学分离方法。
背景技术
随着锂电池用量的持续增长，在锂电池生产制造过程中产生的边角废料与残片也越来越多。很多锂电池生产厂家和废料处理单位对这类工业废料的处理，通常把电池切割、粉碎、烘干、酸溶、分离得到需要的金属或化合物。这种处理方法虽然提取了部分有用的稀有元素，但提取过程中使用其他化学物质毫无选择地破坏了所有成分，形成多种成分复杂的副产品，无法满足高效、高选的回收要求。
目前，回收方法主要是以人工拆分为主，尤其是电芯的正、负极集流体的剥离问题，受粘结剂等作用，附着力很强，人工剥离效率非常低，并且集流体上连带大量正极材料和导电剂。目前，也有一些有关正极片分离铝箔的方法主要有：
唐新村等人的“废旧锂电池回收中集体流体的高效剥离方法”(CN 101217206A)，提出将正负极一起热处理，然后振动筛分，分离活性物质和基材，再用碱溶法和碱沉淀法分离铝和铜，最后以氢氧化铝的形式提取铝。这种方法将正负极一起处理，使成分复杂化，增加了分离铝和铜的步骤。
周冬等人的“一种磷酸铁锂电池正极废片的综合回收方法”(CN 101383441A)，提出先破碎正极废片，然后在惰性气体保护下进行热处理，再机械分离获得活性物质、铝箔、导电剂和粘结剂的混合物，最后控制孔径进行筛分，获得铝箔。这种方法需要用保护气体，成本较高，加上多种混合物的筛分难以保证分离完全。 
发明内容
本发明的目的提供一种简单的、成本低的废旧锂离子电池正极片中铝箔的化学分离方法。
本发明的发明目的是通过以下技术方案来实现的：一种废旧锂离子电池正极片中铝箔的化学分离方法，包括以下步骤：
(1) 将废旧锂离子电池正极片加入表面活性剂溶液中，超声振荡处理，使极片表面成分变得疏松，然后清洗，干燥，过滤回收极片；
(2) 将经步骤(1)处理后的极片放入N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，进行加热处理，再取出，用水清洗；
(3) 将经步骤(2)处理后的极片置于水中，超声振荡至铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离；
(4) 步骤(3)所得的溶液经过滤，清洗，得到含活性物质、导电剂、粘结剂和铝箔的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔片。
本发明所述步骤(1)的表面活性剂溶液中所含的表面活性剂的浓度为0.5~1g/L。所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基醚硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、司盘、吐温和硬脂酸中的至少一种。而当表面活性剂溶液中所含的表面活性剂为两种以上时，每种表面活性剂的浓度都为0.5~1g/L。
所述步骤(1)中的超声振荡的时间为10~20 min。
所述步骤(1)中的极片与表面活性剂溶液的质量体积比为5-10g/L。
本发明所述步骤(2)的N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，N,N-二甲基乙酰胺溶液与N-甲基吡咯烷酮溶液的体积比为1:2.5~1:3；所述的极片与N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液的质量体积比为5~10 g/L。
所述步骤(2)的加热处理的温度在60~90 ℃范围之间，且恒温处理1~2 h。
本发明所述步骤(3) 的超声振荡处理的时间在10~20s范围之间。
本发明所述步骤(1) 的废旧锂离子电池正极片在进行分离处理前先剪切成小片，方便分离的操作以及筛分。
本发明在所述步骤(2)中可将已与正极的活性物质、导电剂和粘结剂分离的铝箔直接取出，或留到下一步再进行筛分；
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1) 由于极片表面成分致密，有机溶剂对粘结剂溶解效果不佳，因此本发明在溶解粘结剂前对极片超声振荡，使表面成分疏松，增强溶解效果。
(2) 针本发明采用有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮混合溶液进行溶解，该混合溶液中的溶解剂的混合配比适宜，解决了单一溶解剂对常用的粘结剂溶解效果不好的问题。
(3) 本发明是对整片极片或是剪切成一定尺寸大小的极片进行处理，不用对极片进行破碎处理，不仅方便筛分，还可以在处理过程中直接回收铝箔片，相对于传统的碱溶铝箔，再提取铝的方法，更简化了工序，降低了成本。
具体实施方式
实施例1：
(1) 将废旧锂离子电池正极片剪切成小片，约5 cm×5 cm；
(2) 将0.5 g极片加入100mL浓度为0.5 g/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中，超声振荡10min，取出，清洗，使极片表面成分变得疏松，过滤回收极片。
(3) N,N-二甲基乙酰胺溶液与N-甲基吡咯烷酮溶液按体积比1:2.5混合成混合溶液，将极片置于反应槽中，加入100mL N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，加热至60 ℃，恒温2 h，取出，用水清洗；
(4) 将极片置于水中，超声振荡10s，铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离，在此步骤中可将已与正极的活性物质、导电剂和粘结剂分离的铝箔直接取出，或留到下一步再进行筛分；
(5) 步骤(4)的溶液过滤，清洗极片，得到含活性物质、导电剂、粘结剂以及铝箔碎片的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔碎片。
实施例2：
(1) 将废旧锂离子电池正极片剪切成小片，约5 cm×5 cm；
(2) 将1 g极片加入100mL浓度为1 g/L的十二烷基醚硫酸钠溶液中，超声振荡20min，取出，清洗，使极片表面成分变得疏松，过滤回收极片。
(3) N,N-二甲基乙酰胺溶液与N-甲基吡咯烷酮溶液按体积比1:3混合成混合溶液，将极片置于反应槽中，加入100mL N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，加热至80 ℃，恒温1 h，取出，用水清洗；
(4) 将极片置于水中，超声振荡20s，铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离，在此步骤中可将已与正极的活性物质、导电剂和粘结剂分离的铝箔直接取出，或留到下一步再进行筛分；
(5) 步骤(4)的溶液过滤，清洗极片，得到含活性物质、导电剂、粘结剂以及铝箔碎片的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔碎片。
实施例3：
(1) 将废旧锂离子电池正极片剪切成小片，约5 cm×5 cm；
(2) 将0.8 g极片加入100mL浓度为0.8 g/L的壬基酚聚氧乙烯醚溶液中，超声振荡15min，取出，清洗，使极片表面成分变得疏松，过滤回收极片。
(3) N,N-二甲基乙酰胺溶液与N-甲基吡咯烷酮溶液按体积比1:2.6混合成混合溶液，将极片置于反应槽中，加入100mL N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，加热至70 ℃，恒温2 h，取出，用水清洗；
(4) 将极片置于水中，超声振荡15s，铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离，在此步骤中可将已与正极的活性物质、导电剂和粘结剂分离的铝箔直接取出，或留到下一步再进行筛分；
(5) 步骤(4)的溶液过滤，清洗极片，得到含活性物质、导电剂、粘结剂以及铝箔碎片的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔碎片。
实施例4：
(1) 将废旧锂离子电池正极片剪切成小片，约5 cm×5 cm；
(2) 将0.9g极片加入100mL浓度为0.5 g/L的十二烷基苯磺酸钠和0.5 g/L的十二烷基醚硫酸钠溶液的混合溶液中，超声振荡15min，取出，清洗，使极片表面成分变得疏松，过滤回收极片。
(3) N,N-二甲基乙酰胺溶液与N-甲基吡咯烷酮溶液按体积比1:2.8混合成混合溶液，将极片置于反应槽中，加入100mL体积比为1:2.8的N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，加热至80 ℃，恒温1.5 h，取出，用水清洗；
(4) 将极片置于水中，超声振荡15s，铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离，在此步骤中可将已与正极的活性物质、导电剂和粘结剂分离的铝箔直接取出，或留到下一步再进行筛分；
(5) 步骤(4)的溶液过滤，清洗极片，得到含活性物质、导电剂、粘结剂以及铝箔碎片的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔碎片。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不是限制，因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 将废旧锂离子电池正极片加入表面活性剂溶液中，超声振荡处理，使极片表面成分变得疏松，然后清洗，干燥，过滤回收极片；
(2) 将经步骤(1)处理后的极片放入N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，进行加热处理，再取出，用水清洗；
(3) 将经步骤(2)处理后的极片置于水中，超声振荡至铝箔与正极的活性物质、导电剂和粘结剂剥离；
(4) 步骤(3)的溶液经过滤，清洗，得到含活性物质、导电剂、粘结剂和铝箔的混合物，经过筛分，获得游离的铝箔片。
2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(1)的表面活性剂溶液中所含的表面活性剂的浓度为0.5~1g/L。
3.根据权利要求2所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中的极片与表面活性剂溶液的质量体积比为5~10g/L。
4.根据权利要求1或2或3所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中的超声振荡的时间为10~20 min。
5.根据权利要求4所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(2)的N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，N,N-二甲基乙酰胺溶液与N-甲基吡咯烷酮溶液的体积比为1:2.5~1:3。
6.根据权利要求5所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(2)中的极片与N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液的质量体积比为5~10 g/L。
7.根据权利要求6所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(2)的加热处理的温度在60~90 ℃范围之间，且恒温处理1~2 h。
8.根据权利要求7所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(3) 的超声振荡处理的时间在10~20 s范围之间。
9.根据权利要求7所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基醚硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、司盘、吐温和硬脂酸中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的废旧锂离子电池正极片的铝箔的化学分离方法，其特征在于，所述步骤(1) 的废旧锂离子电池正极片在进行分离处理前先剪切成小片。
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