一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法技术

本发明专利技术涉及废旧锂离子电池处理技术领域，提供了一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法，包括以下步骤：将废旧锂离子电池拆解后所得极片进行微波烧结，冷却后将极片表面的粉状物分离，分别得到金属箔片和电极材料；其中，所述微波烧结的温度为350～500℃，保温时间为30～120min。本发明专利技术利用有机粘结剂分子在高频磁场(微波)中发生震动，分子间相互碰撞、磨擦而产生热能，物料吸收能量后由内而外快速升温，使有机粘结剂短时间分解，达到正负极材料与金属箔片分离的目的；本发明专利技术提供的方法流程短、操作简单、无污染，剥离速度快、效率高，能得到完整的金属箔片和干净的正负极材料。

An efficient method of stripping waste Li-ion battery materials

【技术实现步骤摘要】
一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法
本专利技术涉及废旧锂离子电池处理
，特别涉及一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法。
技术介绍
随着移动通讯和电子工业的发展，锂离子电池也得到了飞速的发展，广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机、电动汽车等领域。据统计，全球锂离子电池消费量从2000年的5亿只迅速上升到2015年的70亿只。预测到2020年，仅我国废旧锂离子电池数量将会达到250亿只，总重50万吨。锂离子电池经过几百次至几千次的充放电之后，电极活性材料会因为结构变化、溶解流失等问题逐渐失去活性，导致锂电池的容量下降，最终造成锂离子电池报废。废弃的锂离子电池若随意丢弃，电池中的电解质盐和有机溶剂会对环境产生危害，同时也造成资源的浪费。随着新能源汽车产销量的猛增，动力电池退役高峰将至，据测算，到2020年动力锂电池的需求量将达到125Gwh，报废量将达到32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。锂离子电池内含有锂、钴、镍、铜、铝等有价金属元素，其含量远远高于矿山品位，因此进行锂离子电池回收对保护环境和节约资源具有重要意义。电极的极片(包括正极片和负极片)是由电极材料(正极材料或负极材料)、有机粘结剂和集流体(金属箔片)组成，其中粉状的电极材料通过有机粘结剂粘结在金属箔片上，要实现各有价金属回收就必须将电极材料与金属箔片剥离。目前，废弃锂离子电池的回收过程中极片剥离的方法很多。CN200910304134.1公开了一种废旧锂电池正极活性材料的高效浸出工艺，采用酸浸法，采用强酸溶液将正极材料和集流体(铝箔)一起酸溶浸出，然后再通过萃取、沉淀等方法分离出有价值的金属元素。该方法无法得到金属铝，且后期要用湿法冶金将铝和其他元素分离，流程较长。CN201610832665.8公开了一种废旧锂电池回收行业强碱溶液的回收利用方法，用强碱先将集流体(铝箔)溶解，使正极材料从铝箔上分离，然后溶液过滤后得到正极材料。该方法也无法得到金属铝。CN201610314509.2公开了一种废旧锂电池全组分物料分离收集装置及方法，采用机械破碎的方法，将废旧电池破解成颗粒，在碾压破碎的过程中，正极材料和集流体在破碎刀片的剪切和颗粒与碎片之间相互摩擦的共同作用下而分离，然后再通过风选、筛分等后续分离步骤将二者分离收集。该方法虽然能得到金属铝粉，但无法将正极材料中的铝粉和铝粉中的正极材料高效分离。CN103985920B公开了一种报废锂离子正极片上钴酸锂与铝箔的分离方法，先将废正极片用箱式电阻炉在500～600℃下焙烧，然后在搅拌条件下水浸，最后通过筛分方法得到铝箔和正极活性物料的混合液，该混合液经高温处理后得到钴酸锂。该方法对设备要求高，且由于焙烧时正极片难免脆化，导致正极片与活性物料分离不完全。CN102703706B公开了一种报废锂离子正极片上钴酸锂与铝箔的分离方法，将废旧钴酸锂电池的电芯碎片，在搅拌和超声波振荡下，用N,N-二甲基甲酰胺和/或N-甲基吡咯烷酮浸泡0.5h～3h后过滤，得到滤液和滤渣，钴酸锂位于滤渣中；对滤渣进行筛分，筛上物为铝、铜箔和隔膜，筛下物为钴酸锂和石墨的混合粉体。该方法采用有机溶剂处理废旧钴酸锂电池，流程长，操作复杂，有机溶剂用量大，成本高，过滤后的滤渣携带有机溶剂，烘干时又会使有机溶剂挥发，造成环境污染。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法。本专利技术提供的方法流程短、操作简单、无污染、剥离效果好，能得到完整的金属箔片和干净的正负极材料。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法，包括以下步骤：将废旧锂离子电池拆解后所得极片进行微波烧结，冷却后将极片表面的粉状物分离，分别得到金属箔片和电极材料；其中，所述微波烧结的温度为350～500℃，保温时间为30～120min。优选的，升温至所述微波烧结温度的升温速率为10～30℃/min。优选的，所述微波烧结在空气、氮气、氩气或真空环境下进行。优选的，当所述微波烧结在氮气或氩气环境下进行时，所述氮气或氩气的流量独立地为5～10L/min。优选的，当所述微波烧结在真空环境下进行时，所述真空环境的压力为10～100kPa。优选的，所述微波烧结的微波功率为1～2.8kw。优选的，微波烧结过程中，极片中的有机粘结剂发生裂解，产生的挥发物进入尾气处理系统进行处理。优选的，所述分离的方法为过筛，筛上物为金属箔片，筛下物为电极材料。本专利技术提供了一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法，包括以下步骤：将废旧锂离子电池拆解后所得极片进行微波烧结，冷却后将极片表面的粉状物分离，分别得到金属箔片和电极材料；其中，所述微波烧结的温度为350～500℃，保温时间为30～120min。本专利技术利用有机粘结剂分子在高频磁场(微波)中发生震动，分子间相互碰撞、磨擦而产生热能，物料吸收能量后由内而外快速升温，使有机粘结剂短时间分解，达到电极材料与金属箔片分离的目的；本专利技术提供的方法流程短、操作简单、无污染，剥离速度快、效率高，能得到完整的金属箔片和干净的电极材料。实施例结果表明，使用本专利技术的方法剥离后，金属箔片上剩余的正/负极材料小于正/负极材料总量的1.0wt.％。具体实施方式本专利技术提供了一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法，包括以下步骤：将废旧锂离子电池拆解后所得极片进行微波烧结，冷却后将极片表面的粉状物分离，分别得到金属箔片和电极材料。本专利技术对所述拆解的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的拆解方法即可，拆解后得到极片；所述极片包括正极片和负极片；其中正/负极片由金属箔片(集流体)以及粘结在金属箔片表面的正/负极材料组成，粘结剂为有机粘结剂；本专利技术对所述金属箔片的种类没有特殊要求，在本领域中，锂离子电池正极片的集流体通常为铝箔，负极片的集流体通常为铜箔。在本专利技术中，所述微波烧结的温度为350～500℃，优选为400～450℃，保温时间为30～120min，优选为40～100min，升温至所述微波烧结温度的升温速率优选为10～30℃/min，更优选为15～25℃/min；所述微波烧结的微波功率优选为1～2.8kw，更优选为1.4～2.5kw。在本专利技术中，所述微波烧结优选在空气、氮气、氩气或真空环境下进行；当所述微波烧结在氮气或氩气环境下进行时，所述氮气或氩气的流量独立地优选为5～10L/min，更优选为6～8L/min；当所述微波烧结在真空环境下进行时，所述真空环境的压力优选为10～100kPa，更优选为40～80kPa。本专利技术使用微波烧结的方法，使有机粘结剂吸收微波后自身发热，从而使有机粘结剂裂解被脱除，达到电极极料与金属箔片剥离的目的(具体为正极材料与铝箔实现剥离，负极材料与铜箔实现剥离)；并且本专利技术通过微波烧结可以降低烧结温度，缩短烧结时间，在500℃以下即可实现有机粘结剂的快速裂解挥发。在本专利技术中，微波烧结过程中，极片中的有机粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将废旧锂离子电池拆解后所得极片进行微波烧结，冷却后将极片表面的粉状物分离，分别得到金属箔片和电极材料；/n其中，所述微波烧结的温度为350～500℃，保温时间为30～120min。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效剥离废旧锂离子电池材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将废旧锂离子电池拆解后所得极片进行微波烧结，冷却后将极片表面的粉状物分离，分别得到金属箔片和电极材料；
其中，所述微波烧结的温度为350～500℃，保温时间为30～120min。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，升温至所述微波烧结温度的升温速率为10～30℃/min。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波烧结在空气、氮气、氩气或真空环境下进行。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述微波烧结在氮气或氩气...

【专利技术属性】
技术研发人员：文小强，周有池，郭春平，刘雯雯，王玉香，赖华生，张帆，普建，周新华，陈燕飞，袁德林，
申请(专利权)人：赣州有色冶金研究所，
类型：发明
国别省市：江西;36