本发明专利技术公开了一种废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺。首先将废旧电池进行破碎及电解液低温挥发或有机物热解预处理，处理后破碎料用水动力分选将外壳分选出去，然后再用亲核类试剂对样品进行一段或多段浸泡，由于该类试剂会与PVDF或铝、铜发生化学反应，且某些试剂能够溶解PVDF或铝、铜，从而使得浸出后极粉与铜、铝等完全剥落分离，实现极粉回收率及品位的提高。本发明专利技术采用水动力对隔膜、极片、外壳等物质进行高效、清洁预分选，分选效果较现有的技术有很大的提高，同时避免传统风力风选扬尘及粉爆、铝爆风险。采用亲核类试剂浸出的方法对废旧锂离子电池的极粉进行剥离，极粉脱落效果明显，极粉回收率及品位高。极粉回收率及品位高。极粉回收率及品位高。
【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺
[0001]本专利技术属于二次资源回收与利用领域，具体涉及一种废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺。
技术介绍
[0002]动力锂电池自从商业化以来，由于其具有高能量密度、重量轻、循环性能好、比容量高、无记忆效应等优点，目前被广泛用于电动车、移动设备、通信基站、航空航天等领域，目前锂离子电池正处于快速发展的阶段。以我国为例，2017年全年中国锂离子电池装机总量为369.1亿瓦时，比2016年增长21％，其中，三元电池总装机量为165.6亿瓦时占总装机量的44.87％，磷酸铁锂电池总装机量为180.7亿瓦时占总装机量的48.96％。如此大量的锂离子电池使用量，由于锂离子电池的使用寿命有限，在若干年后，必将产生大量的废旧电池。据估计废旧锂离子电池回收市场从2018年开始爆发，当年即可达到50亿元规模，到2020年—2023年，市场规模进一步增长至136亿元和311亿元。
[0003]与铅酸、Ni
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MH、燃料电池相比，锂电池的材料更加环保，但仍然含有有害物质，如重金属铜、LiPF6、有机碳酸酯等，会对环境产生严重污染。电解液中的LiPF6具有腐蚀性和毒性，与水反应会生成HF和PF5有毒气体；金属铜、铝会随着食物链不断富集，最终对人体产生危害；有机碳酸酯较难降解并且发生化学反应的产物往往是有毒有害物质。因此对于废旧锂电池的处理是非常有必要的。
[0004]对于锂电池回收的研究早在20世纪90年代就已经开始，目前主要有湿法冶金和火法冶金两种技术路线。废旧动力电池中最具回收价值的物质为金属铜、铝及正负极粉料，目前的锂离子电池中负极石墨大多采用水性粘结剂与铜箔相粘接，正极活性物质多采用PVDF与铝箔粘结，对于活性物质与金属之间的脱落方式以前也有研究：中国专利技术CN101871048A公开了一种从废旧锂电池中回收钴、镍和锰的方法。该方法主要是采用先将废旧锂电池的正极材料浸入低浓度碱液中分离得到黑色粉末。该专利技术中使用碱溶液对废旧电池进行处理在工业生产中很难实行，一是碱溶液需要控制好合适的浓度，不然碱溶液会与金属铝发生反应，导致得到的金属铝减少甚至产生大量氢气对生产不利。中国专利技术CN102676827公开了一种从废旧锂离子电池中回收镍、钴的技术，其所用的脱落方法为加入N
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甲基吡啶烷酮/N，N
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二甲基酰胺对废旧电池中的PVDF进行溶解以脱除极粉，但该种方法的脱除需要在高温下才有好的脱除效果，随着电池涂覆工艺的进步正极材料的涂覆压实程度越来越高，有的电池极粉甚至不能被该类型溶液浸出脱落。中国专利技术CN106450542公开了一种采用破碎的方法使锰酸锂极粉与集流体相分离的技术，由于正极活性材料与铝箔之间的粘结是靠PVDF与铝箔之间的化学粘合力，物理破碎很难使其完全分离开来，即使能分离开来金属也会大量进入极粉中去给后续的除杂带来大量困难。中国专利技术CN107293817公开了一种将废旧锂离子电池进行热解破碎筛分处理脱除极粉的方法，但这种方法由于在热解过程中一是PVDF可能热解不完全，二是热解过程中极粉可能会固结在金属铜铝上导致后续如果只采用破碎筛分的方法很难将极粉脱落。中国专利技术CN107464963公开了一种通过有机溶剂(如苯乙烯、四
氯乙烯)浸泡极片从而使极粉从极片脱落，该类有机试剂均是利用相似相溶原理溶解有机粘合剂PVDF从而使极粉从极片上脱落，但该类方法受电池涂布工艺影响较大，不同涂布工艺得到的电池溶解效果不同，且有机溶剂溶解PVDF的溶解过程较慢，因此该种方法的脱落效率较低，很难将所有废旧电池上的极粉脱落下来。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对上述现存技术的缺陷，提供一种废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺，从废旧锂离子电池破碎后电解液低温挥后发料或有机物热解后热解料中分选出极片、外壳、隔膜及从极片中分离极粉与极片，从而高效分离废旧锂离子电池有价成分及极粉与集流体，成本低、环境污染小、可适用的电池种类广、有价成分及正负极活性物质的回收率高。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺，包括以下步骤：
[0008](1)将经过破碎及电解液低温挥发或有机物热解预处理后的废旧锂电池破碎料送入水动力分选系统，利用废旧锂电池中各个有用组分间的密度差异分选出外壳及正负极极片(简称极片)，电池外壳从水动力分选机底部通过螺旋带出液面；隔膜从水动力分选机第一溢流口翻出，隔膜通过压滤后，压滤水返回水动力分选系统循环使用；极片及已脱落的极粉(约占极粉含量42％)随水动力分选机第二溢流口翻出，通过脱水筛脱水后筛上极片进入浸泡槽，筛下浆料经浓缩、压滤后得到极粉滤饼，压滤水返回水动力分选系统循环使用，根据液位定期补充新水；
[0009](2)将水动力分选脱水后的极片送入浸泡槽中，浸泡槽内加入亲核类试剂对含极粉的极片进行浸泡；
[0010](3)浸泡过程中，亲核类试剂与PVDF或铝、铜发生化学反应，使得极粉疏松膨胀，分子间范德华力减少，浸泡后的极片转运至湿式叠层高频振动筛，极片在叠层筛上翻滚前进，筛面上方配置有高压水喷雾装置，对极片料进行全方位冲刷洗涤，使得极粉与铜、铝箔充分剥离脱落，铜、铝金属片料从高频振动筛上末端排出，筛下极粉浆料经浓缩、压滤后得到极粉滤饼，压滤水循环使用。
[0011]步骤(1)中，所述的经过破碎及电解液低温挥发或有机物热解预处理后的废旧锂电池料主要有两方面的作用，一是电池单体经破碎后，隔膜、外壳、极片等组分已单体解离，非包裹状态，便于后续物理分选，二是破碎料经过电解液低温挥发或高温热解后，避免电解液对水动力分选水体污染及水体介质比重干扰，避免电解液影响亲核试剂对极粉湿式剥离效率；步骤(2)中，浸出物料为各种条件下(包括湿法冶金、火法冶金及物理剥离)得到的未脱除极粉的废旧锂电池正负极片料。
[0012]进一步地，步骤(2)中，所述的亲核类试剂为氨水、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、二甲胺、甲氧基苯甲醛、甲氧基乙酸中的一种或两种以上，作为废旧动力锂离子电池极片的浸出试剂。
[0013]进一步地，步骤(2)中，所述的浸泡槽为槽式浸泡槽，槽内设置网带输送机，能够连续将浸泡后的极片料带出液面，输送至下一级浸泡槽或高压水冲洗湿式叠层高频振动筛，浸泡槽底部设置清渣螺旋，定期将底部沉降的极粉带出后并入压滤系统；槽内设置液位计，
能够定时定量添加配制好的亲核类试剂。
[0014]进一步地，步骤(3)中，浸泡采用一段浸泡或多段浸泡，浸泡的段数随浸泡效果及进入浸泡工序极片的情况的不同而不同。
[0015]进一步地，步骤(3)中，所述的湿式叠层高频振动筛为多层叠筛，多层筛面呈阶梯状分布，单层筛面呈一定的上扬倾角，便于极片料在筛面翻滚及脱水，每层筛面上方设置高压水冲洗装置，将极片上粘附的极粉充分冲刷剥离。
[0016]进一步地，步骤(3)中，所述的筛下极粉浆料经浓缩、压滤后得到极粉本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将经过破碎及电解液低温挥发或有机物热解预处理后的废旧锂电池破碎料送入水动力分选系统，利用废旧锂电池中各个有用组分间的密度差异分选出外壳及正负极极片，电池外壳从水动力分选机底部通过螺旋带出液面；隔膜从水动力分选机第一溢流口翻出，隔膜通过压滤后，压滤水返回水动力分选系统循环使用；极片及已脱落的极粉随水动力分选机第二溢流口翻出，通过脱水筛脱水后筛上极片进入浸泡槽，筛下浆料经浓缩、压滤后得到极粉滤饼，压滤水返回水动力分选系统循环使用，根据液位定期补充新水；(2)将水动力分选脱水后的极片送入浸泡槽中，浸泡槽内加入亲核类试剂对含极粉的极片进行浸泡；(3)浸泡过程中，亲核类试剂与PVDF或铝、铜发生化学反应，使得极粉疏松膨胀，分子间范德华力减少，浸泡后的极片转运至湿式叠层高频振动筛，极片在叠层筛上翻滚前进，筛面上方配置有高压水喷雾装置，对极片料进行全方位冲刷洗涤，使得极粉与铜、铝箔充分剥离脱落，铜、铝金属片料从高频振动筛上末端排出，筛下极粉浆料经浓缩、压滤后得到极粉滤饼，压滤水循环使用。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池破碎料水动力分选及湿法剥离工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述的亲核类试剂为氨水、稀硫酸、稀盐酸、稀...
【专利技术属性】
技术研发人员：甄必波，吴光辉，刘心，
申请(专利权)人：湖南江冶新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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