CN105576312B - 回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法，所述方法是先通过跳汰选矿法或磁流体分选法使正极和负极分离开，然后将分离得到的正极或负极分别放入高温液体中，使电极材料从电极集流体上脱离下来进入到高温液体中，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到只含电极集流体的滤饼和含有高温液体及电极材料的混合滤液；或者，过滤得到含有电极材料和电极集流体的混合物滤饼和含有高温液体的滤液；所述高温液体的温度不低于用于粘接固定电极材料的粘接剂的分离或分解温度。本发明方法具有分离效率高、工艺简单、环保、成本低等优点，可解决废弃锂离子电池的污染和资源化问题。

Description

回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法

技术领域

本发明涉及废旧电池的回收方法，具体说，是涉及回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法。

背景技术

现在由于电子产品的报废越来越多，用于电子产品的锂离子电池的报废量也越来越大，如何资源化环保回收锂离子电池也越来越重要。回收锂离子电池的关键是回收其中的正极、负极，现有技术中已有关于锂离子电池的相关回收技术，如：中国专利申请CN01130735.8、发明名称为《从废锂离子电池中回收金属的方法》的发明中公开了一种回收方法，该发明虽然也能达到回收其中金属的目的，但在回收过程中采用了高温炉焙烧，并且还采用了加入酸溶蚀的手段，回收过程中不仅产生了新的环境污染，而且成本高、工艺复杂，不适合规模化回收要求！因此，研发一种效率高、无污染、成本低的关于锂离子电池的资源化环保回收方法，将对解决废弃锂离子电池的污染和资源化问题具有重要价值和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种效率高、无污染、成本低的回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法，以解决废弃锂离子电池的污染和资源化问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法，是针对采用现有的成熟技术将锂离子电池破碎后，从中分离出的正负极混合物，所述的正负极混合物中包括正极和负极，所述的正极包括正极材料和正极集流体，所述的负极包括负极材料和负极集流体；所述的回收方法包括如下步骤：

1.通过跳汰选矿法或磁流体分选法将正极和负极分离开：由于正极和负极的比重有较大的差别，因此可通过跳汰选矿法或磁流体分选法将正极和负极分离开；

2.将分离得到的正极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使正极材料从正极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到只含正极集流体的滤饼和含有高温液体及正极材料的混合滤液；对得到的滤饼进行清洗烘干，即得到正极集流体；对含有高温液体及正极材料的混合滤液进行二次过滤，即得到含有正极材料的滤饼和含有高温液体的滤液；所述的高温液体的温度不低于用于粘接固定正极材料的粘接剂的分离或分解温度；

3.将分离得到的负极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使负极材料从负极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到只含负极集流体的滤饼和含有高温液体及负极材料的混合滤液；对得到的滤饼进行清洗烘干，即得到负极集流体；对含有高温液体及负极材料的混合滤液进行二次过滤，即得到含有负极材料的滤饼和含有高温液体的滤液；所述的高温液体的温度不低于用于粘接固定负极材料的粘接剂的分离或分解温度。

本发明所提供的另一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法，也是针对采用现有的成熟技术将锂离子电池破碎后，从中分离出的正负极混合物，所述的正负极混合物中包括正极和负极，所述的正极包括正极材料和正极集流体，所述的负极包括负极材料和负极集流体；所述的回收方法包括如下步骤：

1.通过跳汰选矿法或磁流体分选法将正极和负极分离开：由于正极和负极的比重有较大的差别，因此可通过跳汰选矿法或磁流体分选法将正极和负极分离开；

2.将分离得到的正极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使正极材料从正极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到含有正极材料和正极集流体的混合物滤饼和含有高温液体的滤液；对得到的混合物滤饼进行清洗烘干后再进行分离处理(如：筛分或风选处理)，即得到分离的正极材料和正极集流体；所述的高温液体的温度不低于用于粘接固定正极材料的粘接剂的分离或分解温度；

3.将分离得到的负极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使负极材料从负极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到含有负极材料和负极集流体的混合物滤饼和含有高温液体的滤液；对得到的混合物滤饼进行清洗烘干后再进行分离处理(如：筛分或风选处理)，即得到分离的负极材料和负极集流体；所述的高温液体的温度不低于用于粘接固定负极材料的粘接剂的分离或分解温度。

由于电极材料是粉末状，而电极集流体是颗粒状或片状，因此可以通过调整过滤网的网孔大小实现上述两种方案。

本发明所述的回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法还具有如下改进方案：

1、在盛放高温液体的容器中设置有隔离网；通过隔离网可将呈颗粒状或片状的电极集流体拦截住而只允许粉末状的电极材料通过，将隔离网从容器中取出即可直接获得被分离下来的电极集流体，以提高工作效率。

2、所述的高温液体为熔融盐；因熔融盐在高温下性能稳定，成本低，安全性高。

3、所述的熔融盐选择氯化盐或氯化盐的混合盐；因为氯化盐价格便宜，如氯化钠、氯化钙等，原料来源广泛。

4、所述的高温液体与正极材料和正极集流体或与负极材料和负极集流体不发生化学反应，以保证所回收的产品纯度和再利用价值。

5、当得到的电极材料为正极材料时，通过加热氧化使其中残留的粘接剂分解除去；因分离所得的正极材料会残留一些粘接剂或粘接剂的分解残留物如碳等，通过高温的氧化处理可使其变成二氧化碳挥发掉，从而提高所得正极材料如锂盐的纯度；当然，在高温氧化处理时可以加入氧气以提高氧化处理的效果。

6、当所述的电极集流体为铝箔时，所述高温液体的温度高于铝的熔点；由于铝箔的厚度非常薄，在空气中采用常规方法回收，如加热回收容易氧化，回收率低，造成资源浪费；当所述高温液体的温度高于铝的熔点后铝箔就会熔化成铝颗粒，铝颗粒熔化回收时，具有损耗小、成品率高等优点，从而可提高其回收价值。

7、对含有高温液体的滤液进行蒸发浓缩，以回收利用高温液体。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、环保：在回收过程中，没有废水、废气及废渣产生。

2、资源化：对其中的电极集流体和电极材料都进行了回收利用。

3、成本低：由于在整个回收过程中没有加入和消耗任何化学药品，回收成本低。

附图说明

图1是实施例1提供的一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的正极的方法流程图。

图2是实施例2提供的一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的负极的方法流程图。

图3是实施例3提供的另一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的正极的方法流程图。

图4是实施例4提供的另一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的负极的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细阐述：

实施例1

参照图1所示，本实施例提供的一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的正极的方法如下：将锂离子电池进行破碎分离后所得到的正负极混合物通过跳汰选矿法或磁流体分选法使正极和负极分离开。将分离得到的正极放入到高温液体中，高温液体的温度一般控制在450℃～700℃之间，在这种温度下可使粘接正极材料的粘接剂分解，使粘附在正极上的正极材料从正极集流体上脱离下来进入到高温液体里；向高温液体里加入水，通过水的溶解作用，形成水溶液，过滤，得到含有正极材料和正极集流体的混合物滤饼和含有高温液体的滤液；对所得到的混合物滤饼进行清洗烘干后再进行筛分处理；由于正极材料是粉末状，与正极集流体铝粒的大小和比重都不相同，因此通过筛分可将两者分离，得到分离的铝粒和正极材料细粉；对正极材料细粉进行加热氧化处理可以提高其含量，得到正极材料如钴酸锂粉。对含高温液体的滤液进行蒸发浓缩处理，可回收得到高温液体，以循环使用。

实施例2

参照图2所示，本实施例提供的一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的负极的方法如下：将锂离子电池进行破碎分离后所得到的正负极混合物通过跳汰选矿法或磁流体分选法使正极和负极分离开。将分离得到的负极放入到高温液体中，所述高温液体的温度大于粘接剂的分解或分离温度；通过高温液体的加热作用，粘附在负极集流体上面的负极材料如石墨粉就会脱离下来进入到高温液体里；向高温液体里加入水，通过水的溶解形成水溶液，进行过滤，得到滤饼和滤液。对滤饼进行清洗烘干，然后进行筛分，即得到负极材料如石墨粉和负极集电极材料如铜箔。对含高温液体的滤液进行蒸发浓缩处理，可回收得到高温液体，以循环使用。

实施例3

参照图3所示：本实施例提供的一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的正极的方法如下：将锂离子电池进行破碎分离后所得到的正负极混合物通过跳汰选矿法或磁流体分选法使正极和负极分离开。将分离得到的正极放入到高温液体中，高温液体的温度一般控制在450℃～700℃之间，在这种温度下可使粘接正极材料的粘接剂分解，致使粘附在正极集流体上的正极材料脱离下来进入到高温液体里；向高温液体里加入水，通过水的溶解作用，形成水溶液，进行一次过滤，可得到含正极集流体的滤饼和含正极材料和高温液体的混合滤液，所谓一次过滤就是通过控制过滤网孔的大小让正极材料滤过而正极集流体不能滤过；将含正极集流体的滤饼进行清洗烘干后，即得到正极集流体，如：铝块；将混合滤液进行二次过滤，即得到含正极材料的滤饼和含高温液体的滤液；对滤饼进行清洗烘干，即得到正极材料，对清洗烘干后的滤饼进行加热氧化处理可以提高其含量，得到正极材料如钴酸锂粉；对含高温液体的滤液进行蒸发浓缩处理，可回收得到高温液体，以循环使用。

实施例4

参照图4所示：本实施例提供的另一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物中的负极的方法如下：将锂离子电池进行破碎分离后所得到的正负极混合物通过跳汰选矿法或磁流体分选法使正极和负极分离开。将分离得到的负极放入到高温液体中，通过高温液体的加热作用，致使粘附在负极集流体上面的负极材料如石墨粉脱离下来进入到高温液体里；向高温液体里加入水，通过水的溶解形成水溶液，进行一次过滤，可得到含负极集流体的滤饼和含负极材料和高温液体的混合滤液，所谓一次过滤就是通过控制过滤网孔的大小让负极材料滤过而负极集流体不能滤过；将含负极集流体的滤饼进行清洗烘干后，即得到负极集流体，如：铜箔；将混合滤液进行二次过滤，即得到含负极材料的滤饼和含高温液体的滤液；对含高温液体的滤液进行蒸发浓缩处理，可回收得到高温液体，以循环使用。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法，所述的正负极混合物中包括正极和负极，所述的正极包括正极材料和正极集流体，所述的负极包括负极材料和负极集流体；其特征是，所述方法包括如下步骤：

11)通过跳汰选矿法或磁流体分选法将正极和负极分离开；

12)将分离得到的正极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使正极材料从正极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到只含正极集流体的滤饼和含有高温液体及正极材料的混合滤液；对得到的滤饼进行清洗烘干，即得到正极集流体；对含有高温液体及正极材料的混合滤液进行二次过滤，即得到含有正极材料的滤饼和含有高温液体的滤液；

13)将分离得到的负极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使负极材料从负极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到只含负极集流体的滤饼和含有高温液体及负极材料的混合滤液；对得到的滤饼进行清洗烘干，即得到负极集流体；对含有高温液体及负极材料的混合滤液进行二次过滤，即得到含有负极材料的滤饼和含有高温液体的滤液；所述的高温液体的温度不低于用于粘接固定正极材料或负极材料的粘接剂的分解或分离温度，且与正极材料和正极集流体或与负极材料和负极集流体不发生化学反应；

所述的高温液体为熔融盐。

2.一种回收废旧锂离子电池的正负极混合物的方法，所述的正负极混合物中包括正极和负极，所述的正极包括正极材料和正极集流体，所述的负极包括负极材料和负极集流体；其特征是，所述方法包括如下步骤：

21)通过跳汰选矿法或磁流体分选法将正极和负极分离开；

22)将分离得到的正极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使正极材料从正极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到含有正极材料和正极集流体的混合物滤饼和含有高温液体的滤液；对得到的混合物滤饼进行清洗烘干后再进行分离处理，即得到分离的正极材料和正极集流体；

23)将分离得到的负极放入高温液体中，通过高温液体的加热作用使负极材料从负极集流体上脱离下来，然后向高温液体中加入水，进行溶解过滤，得到含有负极材料和负极集流体的混合物滤饼和含有高温液体的滤液；对得到的混合物滤饼进行清洗烘干后再进行分离处理，即得到分离的负极材料和负极集流体；所述的高温液体的温度不低于用于粘接固定正极材料或负极材料的粘接剂的分解或分离温度，且与正极材料和正极集流体或与负极材料和负极集流体不发生化学反应；

所述的高温液体为熔融盐。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：在盛放高温液体的容器中设置有隔离网。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：所述的熔融盐为氯化盐或氯化盐的混合盐。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：对得到的正极材料通过加热氧化使其中残留的粘接剂分解除去。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：当得到的正极集流体为铝箔时，所述的高温液体的温度高于铝的熔点。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：对含有高温液体的滤液进行蒸发浓缩，以回收利用高温液体。