一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，包括有以下步骤：(1)将废弃锂离子电池正负极片破碎料进行低温等离子体灰化；(2)使用干式搅拌磨对灰化后物料进行研磨，得到超细粉料；(3)使用超声波振动筛对超细粉料进行筛分，得到筛上和筛下物；(4)使用脉动微气流分选机对筛上物进行分选，得到铜和铝；(5)配制重液，使用离心机对筛下物进行分离，得到轻和重产物；(6)分别对轻、重产物进行加热，并对蒸汽进行冷凝回收。本发明专利技术的有益效果为：用物理破碎分选技术，对废弃锂离子电池正负极片破碎料进行回收，最终得到铜、铝、正极活性材料和负极石墨，该方法操作性强，处理成本较低，效率高，回收过程对环境污染较小。回收过程对环境污染较小。回收过程对环境污染较小。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法


[0001]本专利技术涉及废弃锂离子电池回收领域技术，尤其是指一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法。

技术介绍

[0002]我国是锂离子电池生产和消费大国，自锂离子电池实现商业化以后，我国锂离子电池产量持续快速增长。最新数据显示，2018年锂离子动力电池产量超过120亿只。通常锂离子动力电池寿命为2～3年，使用几百次以后，电极膨胀，容量下降，以致报废。除新能源汽车动力电池外，电子、通讯等便携式设备也是锂离子电池消耗的大户，产品的快速更新换代，缩短了锂离子电池的寿命，使其提前报废。无论从环境保护出发还是从缓解我国重要战略金属资源短缺的困境出发，都急需对其进行资源化处理。
[0003]锂离子电池正极由厚度为20μm的铝箔集流体和均匀涂抹在上面的90％(质量分数)正极活性材料(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等)， 3％～4％聚偏氟乙烯(PVDF)黏合剂以及6％～7％电解液的混合物组成；负极主要由厚度为15μm的铜箔集流体和均匀涂抹在上面的负极活性材料，6％～7％PVDF黏合剂以及4％～5％电解液组成的混合物构成。锂离子电池回收过程中，破碎产物经分级得到的黑粉为正、负极活性材料混合物，且其中含有大量的未解离完全的铜箔和铝箔，这给黑粉的进一步使用来了困难，因此，有必要对废弃锂离子电池正负极片破碎料进行进一步分选处理。
[0004]目前，对废弃锂离子电池正负极片破碎料的回收有多种方法，如使用火法燃烧去除石墨和有机质得到正极活性材料，使用湿法酸浸
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分级萃取得到锂、镍、钴、锰盐等锂电材料前驱体，使用高梯度磁选法或泡沫浮选得到正极和负极活性材料富集体等，但这些方法普遍存在能耗高，工艺过程复杂，成本较高，产品纯度不够且容易产生二次污染等问题。
[0005]本专利技术旨在根据废弃锂离子电池正负极片破碎料的物理化学特性以及组成结构，结合等离子体低温处理、干法超细粉碎、干法分级、干法分选及重液离心分离等方法对废弃锂离子电池正负极片破碎料中各有价组分进行综合回收。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，其以废弃锂离子电池正负极片破碎料为研究对象，采用等离子体低温处理、干法超细粉碎、干法分级、干法分选及重液离心分离等方法实现对废弃锂离子电池正负极片破碎料中各有价组分有效回收，所述方法工艺简单、成本低、效率高，且不会对环境造成二次污染。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：
[0008]一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，主要包括以下步骤：
[0009](1)将废弃锂离子电池正负极片破碎料进行低温等离子体灰化，得到脱除粘结剂的物料；
[0010](2)使用干式搅拌磨对脱除粘结剂的物料进行研磨，得到超细混合粉料；
[0011](3)使用超声波振动筛对超细混合粉料进行筛分，得到铜铝颗粒混合物和正负极粉料混合物；
[0012](4)使用脉动微气流分选机对铜铝混合物进行分选，得到铜颗粒和铝颗粒；
[0013](5)配制重液，使用离心机对正负极粉料混合物进行分离，得到轻产物和重产物；
[0014](6)分别对轻、重产物进行加热处理，并对有机蒸汽进行冷凝回收循环使用，最终得到纯的正极活性材料和负极石墨粉料。
[0015]进一步的，所述步骤1中，使用低温射频等离子体灰化仪对废弃锂离子电池正负极片破碎料进行灰化处理，将颗粒表面以及颗粒与铜箔和铝箔之间的粘结剂以及其他有机成分进行分解，所述过程中，设备设置功率20～25w，氧气流量为40～50cm3/min，真空度0.8～1.0mbar，温度维持在70～80℃，保持时间为5小时。
[0016]本专利技术低温射频等离子体灰化仪选择上述参数，粘结剂及有机组分去除率高于98％。
[0017]进一步的，所述步骤2中，使用干式搅拌磨对脱除粘结剂及其他有机物后的物料进行研磨，得到超细混合粉料。所述研磨过程中，搅拌速度250r/min，研磨介质选用氧化锆，装球率40％，处理时间30min。
[0018]本专利技术干式搅拌磨选择上述参数，物料解离效率高于96％。
[0019]进一步的，所述步骤3中，使用超声波振动筛对搅拌磨排出的超细混合粉料进行筛分，得到铜铝颗粒混合物和正负极粉料混合物，所述筛分过程中，使用单层筛，筛面直径50cm，筛孔尺寸为0.05mm，超声振动频率为30kHz，给料速度为2kg/min。
[0020]进一步的，所述步骤4中，使用脉动微气流分选机对铜铝混合物进行分选，得到铜颗粒和铝颗粒。所述分选过程中，给料速度为 5Kg/min，脉动频率为3～5Hz，气流速度为4～6cm/s。
[0021]本专利技术脉动微气流分选机选择上述参数，铜和铝颗粒的分离效率高于95％。
[0022]进一步的，所述步骤5中，配制重液，使用离心机对正负极粉料混合物进行分离，得到轻产物和重产物。所述分离过程中，重液为四氯化碳与6#溶剂油混合配制而成，所配重液密度为1.2g/cm3，矿浆浓度为200g/L，离心机转速为1500r/min。
[0023]进一步的，所述步骤6中，分别对轻、重产物进行加热处理，并对有机蒸汽进行冷凝回收循环使用，最终得到纯的正极粉料和石墨粉料产物。所述过程中，加热温度为100℃，冷凝回流的重液重新使用。
[0024]本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言如下：
[0025]本专利技术从废弃锂离子电池正负极片破碎料的结构特征出发，根据其物理化学性质，采用等离子体低温处理、干法超细粉碎、干法分级、干法分选及重液离心等方法实现对废弃锂离子电池正负极片破碎料中各有价组分有效回收，所述方法工艺简单、成本低、效率高，且不会对环境造成二次污染。
[0026]为更清楚地阐述本专利技术的流程特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本专利技术进行详细说明：
附图说明
[0027]图1是本专利技术方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0028]参照图1所示，其显示出了本专利技术之较佳实施例一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，具体工艺流程包括以下步骤：
[0029](1)将废弃锂离子电池正负极片破碎料送入低温射频等离子体灰化仪，并通入高纯氧，进行灰化处理，设备设置功率20～25w，氧气流量为40～50cm3/min，真空度0.8～1.0mbar，温度维持在70～80℃，保持时间为5小时。在该过程中，颗粒表面以及颗粒与铜箔和铝箔之间的粘结剂以及其他有机成分在等离子氛围中被分解脱除，从而降低了物料各组分之间的粘结力，粘结剂及其他有机组分脱除率高于98％。
[0030](2)使用氧化锆球作为研磨介质，将脱除了粘结剂及其他有机物后的物料送入干式搅拌磨中进行研磨，从而得到由正极活性材料、石墨、铜和铝组成的超细混合粉料。在研磨过程中，搅拌速度250r/min，装球率40％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，其特征在于，主要包括以下步骤：步骤1、将废弃锂离子电池正负极片破碎料在70～80℃进行等离子体灰化，得到脱除粘结剂的物料；步骤2、使用干式搅拌磨对脱除粘结剂的物料进行研磨，得到
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0.1mm混合粉料；步骤3、使用超声波振动筛对超细混合粉料进行筛分，得到铜铝颗粒混合物和正负极粉料混合物；步骤4、使用脉动微气流分选机对铜铝混合物进行分选，得到铜颗粒和铝颗粒；步骤5、配制重液，使用离心机对正负极粉料混合物进行分离，得到轻产物和重产物；步骤6、分别对轻、重产物进行加热处理，并对有机蒸汽进行冷凝回收循环使用，最终得到纯的正极活性材料和负极石墨粉料。2.如权利要求1所述的一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，其特征在于，所述步骤(1)中，使用低温射频等离子体灰化仪对废弃锂离子电池正负极片破碎料进行灰化处理，将颗粒表面以及颗粒与铜箔和铝箔之间的粘结剂以及其他有机成分进行分解，所述过程中，设备设置功率20～25W，氧气流量为40～50cm3/min，真空度0.8～1.0mbar，温度维持在70～80℃，保持时间5小时。3.如权利要求1所述的一种废弃锂离子电池正负极片破碎料分选方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用干式搅拌磨对脱除粘结剂及其他有机物后的物料进行研磨，得到超细混合粉料。所述研磨过程中，搅拌速度250...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，王帅，王芳芳，温保峰，
申请(专利权)人：北辰先进循环科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：