CN210535781U - 锂电池正极材料回收利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池正极材料回收利用的装置，包括剪切机，所述剪切机通过倾角皮带机连接隧道炉，隧道炉通过履带传送机与三元旋振筛的入口相连，所述三元旋振筛通过粉末输送泵与分料机相连，所述分料机通过推板窑、粉末输送泵连接配料机，所述配料机通过粉末输送泵、配高速搅拌磨、真空干燥机与分料机的入口相连，所述分料机与煅烧炉相连。本实用新型装置具有处理流程短，生产成本低，无“三废”产生等优点。

Description

锂电池正极材料回收利用的装置

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池设备技术领域，特别涉及锂电池正极材料回收利用的装置。

背景技术

磷酸铁锂（LiFePO₄，常简写为LFP)电池是早期动力电池的最主流的配套电池体系，新能源汽车以磷酸铁锂电池为主，寿命约为8年。随着新能源汽车的持续增长，未来几年必将出现爆发式的动力电池退役潮，大量淘汰的电池若得不到正确处理，会带来严重的环境污染及能源浪费。LiFeP0₄废旧电池的回收再利用不仅能降低由于大量废弃物带来的环境压力，同时将带来可观的经济效益，有利于整个行业的可持续发展。

目前，动力锂电池正极材料回收技术主要借鉴小型钴酸锂电池正极材料回收方法，对其正极材料进行回收处理。首先对废旧电池进行火法冶金煅烧再生，包括电池的拆解、电极的分类及活性物质的剥离等，然后湿法冶金回收有价金属，包括酸溶正极活性物质及对其中的金属锰(镍)、锂的选择性沉淀。其中火法煅烧再生的正极材料由于其含有其他杂质元素如Al含量过高，使得再生的锂离子电池性能不佳。因此对后期的湿法冶金的处理方法在选择使用过量强酸完全浸出电池中的离子时，要增加一套除铝工序，且Al难以完全除尽，虽然其Li的浸出率较高，但是后期需要大量的碱液去中和前期过量的酸液所以造成了工艺路线复杂，并加大了成本。

因此找到一种有效的使磷酸铁锂废极片上的粘结剂失效，从而达到铝箔和磷酸铁锂废粉进行分离回收利用的装置和方法，实现磷酸铁锂中Al含量在0 .05%以下并铝分别全回收，后期处理流程短，生产成本低，无“三废”产生的磷酸铁锂废极片回收方法是一个需要解决的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种锂电池正极材料回收利用的装置，本装置具有回收流程短，生产成本低，无“三废”产生等优点。

本实用新型的解决其技术问题所采取的技术方案如下：

锂电池正极材料回收利用的装置，包括剪切机、倾角皮带机、隧道炉、履带传送机、三元旋振筛、铝箔储罐、第一磷酸铁锂储罐、分料机、坩埚一、推板窑、配料机、高速搅拌磨、冷水机、真空干燥机、分料机、煅烧炉、陶瓷对辊机、气流破碎机、永磁除铁机、超声振动筛、真空包装机、自动装箱机、第二磷酸铁锂储罐、第三磷酸铁锂储罐、坩埚二、第四磷酸铁锂储罐、第五磷酸铁锂储罐。

进一步的，所述剪切机通过倾角皮带机连接隧道炉，隧道炉通过履带传送机与三元旋振筛的入口相连，所述三元旋振筛的左出口与铝箔储罐相连，所述三元旋振筛的右出口与第一磷酸铁锂储罐相连；所述第一磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵与分料机相连，所述分料机与推板窑相连，所述推板窑的右侧设有第二磷酸铁锂储罐，第二磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵连接配料机，所述配料机通过粉末输送泵与配高速搅拌磨的入口相连，所述高速搅拌磨的左侧设有真空干燥机，所述高速搅拌磨的出口通过粉末输送泵与真空干燥机相连；所述真空干燥机通过粉末输送泵与分料机的入口相连，所述分料机与煅烧炉相连。

进一步的，所述分料机出口的右下方放置有坩埚一，所述坩埚一的右侧设有推板窑，所述坩埚一可以通过人工或自动装坩埚设备送入到推板窑内部。

进一步的，所述高速搅拌磨的上侧安装有冷水机，所述冷水机通过冷却水管与高速搅拌磨内部相连。

进一步的，所述真空干燥机通过粉末输送泵连接第三磷酸铁锂储罐，第三磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵与分料机的入口相连，所述分料机的出口的左下方放置有坩埚二，所述坩埚二通过人工或自动装坩埚设备送入到煅烧炉中，所述煅烧炉连接有惰性气体进气装置。

进一步的，所述煅烧炉的右侧设有第四磷酸铁锂储罐，第四磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵连接陶瓷对辊机，所述陶瓷对辊机通过粉末输送泵连接气流破碎机。

进一步的，所述气流破碎机通过粉末输送泵连接第五磷酸铁锂储罐，第五磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵与永磁除铁机的进料斗相连，所述永磁除铁机的出口通过粉末输送泵与连接超声振动筛的进料斗相连，超声振动筛的出口通过粉末输送泵与真空包装机相连。

上述锂电池正极材料回收利用装置的工作步骤如下：

第一步：剪切：将退役磷酸铁锂电池正极材料进行剪切成15-30厘米长的片断，同时把剪切好的正极片分开成松散状。

第二步：预处理：把步骤一所得的松散状的正极片放入隧道炉中，隧道炉进行升温，温度控制为350-450℃，得到煅烧后的正极片。

第三步：振打分离：将步骤二所得的煅烧后的正极片分批放入振动筛，同时加入5-15 公斤直径分别在5-15毫米之间的不同粒径的钢球，进行振打筛分，振动筛上面为铝箔，下面为磷酸铁锂废粉。

第四步：氧化焙烧：将装步骤三得到的磷酸铁锂废粉放入推板窑中，在空气或氧气的气氛条件下进行焙烧，焙烧温度650℃-850℃，焙烧时间6-15h，得到焙砂。

第五步：配料：往步骤四所得的焙砂中加入锂源、铁源、磷源，形成配料。

第六步：球磨：把步骤五所得的配料倒入到加有分散介质的高速搅拌磨中进行球磨，得到球磨后混料。

第七步：干燥：将步骤六所得的球磨后混料加入真空干燥机中进行干燥，得到干燥后混料。

第八步：还原再生：将步骤七所得的干燥后混料加入煅烧炉中在惰性气体保护下进行煅烧，烧结温度为750℃-850℃，烧结时间18h-24h，得到磷酸铁锂中间产品。

第九步；气流破碎：将步骤八所得磷酸铁锂中间产品通过陶瓷对辊机进行粗破碎，然后再通过气流破碎机进行细破碎得到磷酸铁锂粉料。

第十步：筛分除铁：将步骤九所得的磷酸铁锂粉料通过永磁除铁机和超声振动筛进行筛分，筛下物料即为磷酸铁锂产品。

与现有的磷酸铁锂电池正极材料回选利用装置相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型锂电池正极材料回选利用装置，主要用来处理退役磷酸铁锂电池正极材料，也可用于处理磷酸铁锂生产过程中产生的废料、磷酸铁锂极片制备成电池过程中产生的废极片或碎废片料分离下来的正极材料，通过实用新型装置处理后的磷酸铁锂废粉中Al含量在0 .05%以下，附产品铝箔不含磷酸铁锂粉，可作为产品外卖，杜绝了绝了磷酸铁锂电池正极材料对环境的污染。

2、本实用新型装置通过氧化焙烧将分选的正极材料除去黏结剂，并同时实现LiFeP0₄的氧化，并作为再生反应原料，分别加入碳源和活化剂丙三醇等还原剂，750℃-850℃高温碳热还原再生 LiFeP0₄，再生材料可调控性强，工艺流程简单。

3、本实用新型装置属于火法修复装置，仅需要补充少量的Li、Fe、P元素，不需要大量的酸碱试剂，产生的废酸废碱等废液少，对环境友好。

本实用新型装置基于磷酸铁锂正极材料的制备原理，采用完全的火法直接修复对退役磷酸铁锂电池正极材料进行分选、除杂、补充元素源、再生，具有处理流程短，生产成本低，无“三废”产生等优点，产品电化学性能达到市场上销售的磷酸铁锂电池材料要求，应用前景非常广阔。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记如下：1、剪切机；2、倾角皮带机；3、隧道炉；4、履带传送机；5、三元旋振筛；6、铝箔储罐；7、磷酸铁锂储罐；8、分料机；9、坩埚；10、推板窑；11、配料机；12、高速搅拌磨；13、冷水机；14、真空干燥机；15、分料机；16、煅烧炉；17、陶瓷对辊机；18、气流破碎机；19、永磁除铁机；20、超声振动筛；21、真空包装机；22、自动装箱机；23、第二磷酸铁锂储罐；24、第三磷酸铁锂储罐；25、坩埚二；26、第四磷酸铁锂储罐；27、第五磷酸铁锂储罐。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1，锂电池正极材料回收利用的装置，包括剪切机1、倾角皮带机2、隧道炉3、履带传送机4、三元旋振筛5、铝箔储罐6、第一磷酸铁锂储罐7、分料机8、坩埚一9、推板窑10、配料机11、高速搅拌磨12、冷水机13、真空干燥机14、分料机15、煅烧炉16、陶瓷对辊机17、气流破碎机18、永磁除铁机19、超声振动筛20、真空包装机21、自动装箱机22、第二磷酸铁锂储罐23、第三磷酸铁锂储罐24、坩埚二25、第四磷酸铁锂储罐26、第五磷酸铁锂储罐27。

所述剪切机1通过倾角皮带机2连接隧道炉3，隧道炉通过履带传送机4与三元旋振筛5的入口相连，所述三元旋振筛5的左出口与铝箔储罐6相连，所述三元旋振筛5的右出口与第一磷酸铁锂储罐7相连。

所述第一磷酸铁锂储罐7通过粉末输送泵与分料机8相连，分料机8出口的右下方放置有坩埚一9，所述坩埚一9的右侧设有推板窑10，所述坩埚一9可以通过人工或自动装坩埚设备送入到推板窑10内部。

所述推板窑10的右侧设有第二磷酸铁锂储罐23，第二磷酸铁锂储罐23通过粉末输送泵连接配料机11，所述配料机11通过粉末输送泵与配高速搅拌磨12的入口相连，所述高速搅拌磨12的上侧安装有冷水机13，所述冷水机13通过冷却水管与高速搅拌磨12内部相连。所述高速搅拌磨12的左侧设有真空干燥机14，所述高速搅拌磨12的出口通过粉末输送泵与真空干燥机14相连。

所述真空干燥机14通过粉末输送泵连接第三磷酸铁锂储罐24，第三磷酸铁锂储罐24通过粉末输送泵与分料机15的入口相连，所述分料机15的出口的左下方放置有坩埚二25，所述坩埚二25通过人工或自动装坩埚设备送入到煅烧炉16中，所述煅烧炉16连接有惰性气体进气装置。

所述煅烧炉16的右侧设有第四磷酸铁锂储罐26，第四磷酸铁锂储罐26通过粉末输送泵连接陶瓷对辊机17，所述陶瓷对辊机17通过粉末输送泵连接气流破碎机18。所述气流破碎机18配套连接有空压机、冷干机、热干机。

所述气流破碎机18通过粉末输送泵连接第五磷酸铁锂储罐27，第五磷酸铁锂储罐27通过粉末输送泵与永磁除铁机19的进料斗相连，所述永磁除铁机19的出口通过粉末输送泵与连接超声振动筛20的进料斗相连，超声振动筛20的出口通过粉末输送泵与真空包装机21相连，所述真空包装机21对产品进行包装处理，装箱后运输出售。

采用上述装置对退役磷酸铁锂电池正极材料进行回收利用的工艺，包括以下步骤：

第一步：剪切：通过剪切机1将退役磷酸铁锂电池正极材料剪切成15-30厘米长的片断，同时把剪切好的正极片分开成松散状。

第二步：预处理：把步骤一所得的松散状的正极片放入隧道炉3中进行煅烧，隧道炉3进行升温，温度控制为350-450℃，得到煅烧后的正极片。

第三步：振打分离：将步骤二所得的煅烧后的正极片分批放入振动筛9，同时加入5-15 公斤直径分别在5-15毫米之间的不同粒径的钢球，进行振打、筛分，振动筛9上面为铝箔，下面为磷酸铁锂废粉。

第四步：氧化焙烧：将装步骤三的废粉的坩埚放入推板窑10中，在空气或氧气的气氛条件下进行焙烧，焙烧温度650℃-850℃，焙烧时间6-15h，得到焙砂。

第五步：配料：往步骤四所得的焙砂中加入锂源、铁源、磷源，再加入碳源、活化剂、丙三醇等还原剂，在配料机11中进行配料。

第六步：球磨：把步骤五所得的配料倒入到加有分散介质的高速搅拌磨12中进行球磨；

第七步：干燥：将步骤六所得的球磨后混料加入到真空干燥机14中，进行干燥。

第八步：还原再生：将步骤七所得的干燥后混料加入煅烧炉16中，在惰性气体保护下在煅烧炉中16进行煅烧，烧结温度为750℃-850℃，烧结时间18h-24h，得到磷酸铁锂中间产品。

第九步；气流破碎：将步骤八所得磷酸铁锂中间产品通过陶瓷对辊机17进行粗破碎，然后再通过气流破碎机18进行细破碎，得到磷酸铁锂粉料。

第十步：筛分除铁：将步骤九所得的磷酸铁锂粉料通过永磁除铁机19和超声振动筛20进行筛分，筛下物料即为磷酸铁锂产品。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：包括剪切机、倾角皮带机、隧道炉、履带传送机、三元旋振筛、铝箔储罐、第一磷酸铁锂储罐、分料机、坩埚一、推板窑、配料机、高速搅拌磨、冷水机、真空干燥机、分料机、煅烧炉、陶瓷对辊机、气流破碎机、永磁除铁机、超声振动筛、真空包装机、自动装箱机、第二磷酸铁锂储罐、第三磷酸铁锂储罐、坩埚二、第四磷酸铁锂储罐、第五磷酸铁锂储罐。

2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：所述剪切机通过倾角皮带机连接隧道炉，隧道炉通过履带传送机与三元旋振筛的入口相连，所述三元旋振筛的左出口与铝箔储罐相连，所述三元旋振筛的右出口与第一磷酸铁锂储罐相连；所述第一磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵与分料机相连，所述分料机与推板窑相连，所述推板窑的右侧设有第二磷酸铁锂储罐，第二磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵连接配料机，所述配料机通过粉末输送泵与配高速搅拌磨的入口相连，所述高速搅拌磨的左侧设有真空干燥机，所述高速搅拌磨的出口通过粉末输送泵与真空干燥机相连；所述真空干燥机通过粉末输送泵与分料机的入口相连，所述分料机与煅烧炉相连。

3.根据权利要求2所述的锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：所述分料机出口的右下方放置有坩埚一，所述坩埚一的右侧设有推板窑，所述坩埚一可以通过人工或自动装坩埚设备送入到推板窑内部。

4.根据权利要求2所述的锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：所述高速搅拌磨的上侧安装有冷水机，所述冷水机通过冷却水管与高速搅拌磨内部相连。

5.根据权利要求2所述的锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：所述真空干燥机通过粉末输送泵连接第三磷酸铁锂储罐，第三磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵与分料机的入口相连，所述分料机的出口的左下方放置有坩埚二，所述坩埚二通过人工或自动装坩埚设备送入到煅烧炉中，所述煅烧炉连接有惰性气体进气装置。

6.根据权利要求2所述的锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：所述煅烧炉的右侧设有第四磷酸铁锂储罐，第四磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵连接陶瓷对辊机，所述陶瓷对辊机通过粉末输送泵连接气流破碎机。

7.根据权利要求6所述的锂电池正极材料回收利用的装置，其特征在于：所述气流破碎机通过粉末输送泵连接第五磷酸铁锂储罐，第五磷酸铁锂储罐通过粉末输送泵与永磁除铁机的进料斗相连，所述永磁除铁机的出口通过粉末输送泵与连接超声振动筛的进料斗相连，超声振动筛的出口通过粉末输送泵与真空包装机相连。

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