專利名稱：一種廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢舊電池的回收技術領域，具體地說是一種操作方便、工藝簡單、環(huán)保節(jié)能的廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法。
背景技術：
眾所周知，鋰離子電池與其他電池相比，具有能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應和綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢，目前主要用于手機、筆記本電腦、電動工具、電子產品等方面，但隨著新能源汽車上升至國家戰(zhàn)略，電池產量在電動汽車領域呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。由于三元聚合物動力鋰電池在比能量、低溫特性以及一致性方面具有磷酸鐵鋰電池無法比擬的優(yōu)勢，在電動汽車和電動工具領域已開始綻露頭角。相應地，對于廢舊的三元聚合物動力鋰電池的回收利用也已經得到人們的廣泛關注。目前，國內外研究者對鋰電池中電池材料資源化工藝研究有很多，并取得了一定的成效。LI Jin-hui 等人(LI Jin-hui，SHI P1-xing, WANG Ze-feng, CHEN Yao, CHANGChein-ch1.[J], Chemosphere, 2009, 77(8): 1132 1136)采用超聲清洗將活性物質與集流體分離，然后用鹽酸浸出鈷元素，沉淀回收鈷。此工藝存在活性物質與集流體分離能耗大，鹽酸浸出鈷對設備要求高等缺點，制約了工業(yè)化方面的應用。Wang Rong-chi等人(WANG Rong-chi, LIN Yu-chuan, WU She-huang [J].HydrometalIurgy, 2009,99 (3/4): 194 201)針對三元鋰電池，首先用高濃度鹽酸浸出有價金屬，然后采用高錳酸鉀氧化沉錳，丁二酮肟萃取鎳，氫氧化鈉沉淀回收鈷。該方法不但采用的化學試劑昂貴，而且工藝流程太長，不具備經濟可行性，很難實現(xiàn)工業(yè)化。因此尋找一種經濟合理、回收效率高且環(huán)境友好的廢舊 鋰電池資源化方法是十分必要的。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種操作方便、工藝簡單、經濟合理、回收效率高且環(huán)境友好的廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法。本發(fā)明可以通過如下措施達到:
一種廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一、先用動力電池測試系統(tǒng)對廢舊三元聚合物動力鋰電池放電至2.75V，以保證拆解過程中的安全；
步驟二、然后拆解電池獲得電池單元片并用濃度為0.5-2mol/l的NaOH溶液浸泡電池單元片l_3h，NaOH溶液與單元片的重量比為1:8-15，NaOH溶液不但能消除大部分電解液，而且破壞銅集流體與負極材料的接觸面，剝離銅集流體；
步驟三、再采用HAc溶液處理電池單元片，將單元片加入到濃度為2-5mol/l酸溶液中加熱到60-100°C，單元片與酸溶液的重量比為1:1-3，處理0.5-lh后，單元片的正極片和負極片分開；
步驟四、將剝離的正極片加入到丙酮液中，在40-70°C恒溫0.5-2h，然后用抽濾漏斗進行抽濾，100°c烘干后用紗篩篩選出三元正極材料；
步驟五、將剝離的負極片進行粉碎過40-160目篩，再加入到丙酮中，在40-70°C恒溫
0.5-2h，然后用抽濾漏斗進行抽濾，100°C烘干得到碳負極材料。上述所用的丙酮可以溶解正負極材料中粘結劑使正負極材料自動脫落，而且可以循環(huán)利用。本發(fā)明直接采用以物理方法為主、輔以簡單的化學方法，前處理獲得銅集流體，再采溶解粘結劑和粉碎-過篩等工藝，獲得正極材料和負極材料，不但回收了電池材料，而且材料的形貌和晶型都保存較好，本發(fā)明不存在鎳、鈷、錳三元素相互分離的大能耗問題，回收率高，能得到了 85%的正極材料、80%負極材料和90%的銅集流體，經掃描電鏡和X射線衍射表征:回收正極和負極材料形貌和晶型都保存較好，而且具有經濟合理、回收效率高且環(huán)境友好等優(yōu)點，為廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化提供了一條新的途徑，從而實現(xiàn)廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化。
圖1為本發(fā)明的廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化方法的工藝流程示意圖。圖2為回收得到的正極材料的X射線譜圖。圖3為回收得到的正極材料的掃描電鏡圖。圖4為回收得到的負極材料的X射線譜圖。圖5為回收得到的負極材料的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明:
如圖所示，本實施例的廢舊三元聚合物動力鋰電池回收的詳細步驟為:首先將廢舊的三元動力60Ah電池用動力電池測試系統(tǒng)放電到2.75V，然后對電池進行拆解，獲得單元片。將單元片加入到lmol/1的稀堿中浸泡2h，剝離得到銅集流體，然后將在100°C烘干的單元片加入到3mol/l醋酸溶液中80°C熱處理30min，取出單元片手工分離得到正極片和負極片。然后分別對正、負極片進行烘干。取正極片加入到丙酮中，其中固液比為1:5，然后抽濾-過篩，獲得正極材料。將負極片粉碎，過60目篩，然后加入到丙酮中，其中固液比為1:5。最后抽濾，獲得碳負極材料。其中正極材料回收效率達到85%，負極材料回收效率達到80%?；厥盏恼龢O材料和負極材料分別做掃描電鏡和X射線衍射表征:如圖2、3所示，回收的正極材料具有標準的a-NaFe02層狀結構，而且形貌沒變化，只是晶化程度降低。如圖
4、5所示，回收的負極材料晶型沒有發(fā)生變化，形貌保存較好。
權利要求
1.一種廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、先用動力電池測試系統(tǒng)對廢舊三元聚合物動力鋰電池放電至2.75V以下； 步驟二、然后拆解電池獲得電池單元片并用濃度為0.5-2mol/l的NaOH溶液浸泡電池單元片l_3h，NaOH溶液與單元片的重量比為1:8-15，破壞銅集流體與負極材料的接觸面，剝離銅集流體； 步驟三、再采用HAc溶液處理電池單元片，將單元片加入到濃度為2-5mol/l酸溶液中加熱到60-100°C，單元片與酸溶液的重量比為1:1-3，處理0.5-lh后，單元片的正極片和負極片分開； 步驟四、將剝離的正極片加入到丙酮液中，固液比為1:3-8，在40-70°C恒溫下0.5-2h，然后用抽濾漏斗進行抽濾，100°C烘干后用紗篩篩選出三元正極材料； 步驟五、將剝離的負極片進行粉碎過40-160目篩，再加入到丙酮液中，固液比為1:3-8,然后用抽濾漏斗進行抽濾,100 V烘干后用紗篩篩選出碳負極材料。
2.如權利要求1所述的廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法，其特征在于:丙酮液溶循環(huán)對正負極材料中粘結劑溶解，使正負極材料自動脫落。
3.如權利要求1所述的廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化的方法，其特征在于:步驟四中正極材料回收 效率達85%，步驟五中負極材料回收效率達80%。
全文摘要
本發(fā)明涉及廢舊電池的回收技術領域，其特征在于包括步驟一、先對廢舊三元聚合物動力鋰電池進行放電；步驟二、然后拆解電池獲得電池單元片并用0.5-2mol/l的NaOH溶液浸泡電池單元片1-3h；步驟三、再采用乙酸(HAc)處理單元片，并將正負極相互剝開；步驟四、將剝離的正極片加入到丙酮中，在40-70℃恒溫0.5-2h，然后用抽濾漏斗進行抽濾，100℃烘干后用紗篩篩選出三元正極材料；步驟五、將剝離的負極片進行粉碎后過40-160目篩，再加入到丙酮中在40-70℃恒溫0.5-2h，然后用抽濾漏斗進行抽濾，100℃烘干，得到碳負極材料。本發(fā)明具有經濟合理、回收效率高且環(huán)境友好等優(yōu)點，為廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化提供了一條新的途徑，從而實現(xiàn)廢舊三元聚合物動力鋰電池資源化。
文檔編號H01M10/54GK103219562SQ20131012333
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權日2013年4月10日
發(fā)明者王慶生, 楊哲龍, 周生剛 申請人:山東威高東生新能源科技有限公司