本發(fā)明涉及一種廢舊鋰離子電池回收利用工藝，具體地，涉及一種廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝。

背景技術(shù)：

2015年，我國鋰離子電池產(chǎn)量超54億只，同比增加3.04％。2015年，全球鋰離子電池總體產(chǎn)量同比增長39％，得益于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，動力電池占比已經(jīng)上升到2015年的28％，成為鋰電池重要組成部分。

近幾年，在國家政策的扶持幫助下，中國新能源車產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入高速發(fā)展期，2015年我國新能源汽車產(chǎn)量占世界產(chǎn)量接近50％，工信部資料顯示，預(yù)計(jì)2016年中國電動車產(chǎn)量將較2015年增加一倍，到2020年中國將有500萬輛電動車保有量。按照新能源汽車對動力鋰電池報(bào)廢的標(biāo)準(zhǔn)是電池容量低于80％計(jì)算，通常3-5年更換一次動力鋰電池，2015年我國新能源汽車電池累計(jì)報(bào)廢量約在2萬-4萬噸，到2020年前后，純電動乘用車和混合動力乘用車的動力鋰電池累計(jì)報(bào)廢量將會達(dá)到12萬-17萬噸。廢舊動力鋰離子電池的回收逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，具有重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

從各個(gè)部分的功能來區(qū)分，鋰離子電池主要是由正極、負(fù)極、電解液、隔膜等幾個(gè)部分組成。除此之外，一個(gè)完整的電池還需要有起保護(hù)作用的金屬外殼，塑料表皮和電子控制裝置。目前，國外內(nèi)對鋰離子電池的回收利用有很多，但是由于正極材料上含有大量的有價(jià)金屬，因此，目前主要的研究就集中在從正極粉末中回收各種有價(jià)金屬，以鈷的回收最為熱門。但是，要想實(shí)現(xiàn)這一步，除了對廢舊動力電池釋放殘余電量之外，還必須把正極活性粉末從鋁箔上剝離開來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝，其將正極活性物質(zhì)與集流體鋁箔分離開來，才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的回收。摒棄實(shí)驗(yàn)室所常用的有機(jī)溶劑NMP剝落分離正極活性物質(zhì)和集流體，采用高溫回收法，不僅降低了成本，減少了NMP對人體的影響，還能夠大批量回收正極活性物質(zhì)，有利于工業(yè)規(guī)模的實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝，其特征在于，所述廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝包括如下步驟：

步驟一，高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)加熱正極材料；

步驟二，冷卻；

步驟三，取料，運(yùn)送至破碎篩分機(jī)；

步驟四，破碎篩分，回收。

優(yōu)選地，所述步驟一具體是將經(jīng)過放電處理，手工拆分后的正極材料投入高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)；設(shè)置加熱溫度為350℃，升溫速率20℃/min，持續(xù)加熱時(shí)間為20min。

優(yōu)選地，所述步驟二具體是待反應(yīng)結(jié)束后，在高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)自然冷卻到室溫。

優(yōu)選地，所述步驟三具體是打開高溫回轉(zhuǎn)加熱爐，將加熱完畢的正極材料傾倒至傳送帶上，傳送帶將正極材料運(yùn)送進(jìn)破碎篩分機(jī)中。

優(yōu)選地，所述步驟四是設(shè)置破碎時(shí)間為30s，篩分時(shí)間為5min，篩分完畢后，收集反應(yīng)得到篩上的鋁箔集流體和篩下的正極活性粉末。

優(yōu)選地，所述高溫回轉(zhuǎn)加熱爐吸收一部分由于高溫分解粘結(jié)劑所產(chǎn)生的HF氣體。

優(yōu)選地，所述破碎篩分機(jī)把破碎和篩分集于一體，方便快捷地將鋁箔集流體和正極活性粉末物質(zhì)篩分開來。

優(yōu)選地，所述廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝采用內(nèi)壁用碳酸鈣作內(nèi)襯的高溫回轉(zhuǎn)加熱爐，具有破碎和篩分一體的破碎篩分機(jī)，以及一個(gè)氫氧化鈣吸收池，其中連接高溫加熱爐和氫氧化鈣吸收池的氣管使用聚四氟乙烯作為內(nèi)襯。

優(yōu)選地，所述氫氧化鈣吸收池能夠?qū)⑽幢惶妓徕}內(nèi)壁吸收掉的HF完全吸收，將所得溶液濃縮，或向鈣鹽水溶液中加入氟離子，得到氟化鈣的膠狀沉淀，經(jīng)精制可得氟化鈣產(chǎn)品。

優(yōu)選地，所述氣管防止氣體管道內(nèi)壁被高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的HF氣體所腐蝕，保護(hù)設(shè)備，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

一，摒棄實(shí)驗(yàn)室所常用的有機(jī)溶劑NMP(甲基吡咯烷酮)剝落分離正極活性物質(zhì)和集流體，采用高溫回收法，不僅降低了成本，減少了NMP對人體的影響，還能夠大批量回收正極活性物質(zhì)，有利于工業(yè)規(guī)模的實(shí)現(xiàn)。

二，破碎與篩分能夠在一臺機(jī)器內(nèi)完成，操作簡便，并且能夠減少由破碎步驟轉(zhuǎn)移至篩分步驟所造成的活性粉末的損失。

三，高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)壁使用碳酸鈣作為內(nèi)襯，能夠直接吸收由于高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的HF(氟化氫)氣體，避免HF氣體對于高溫加熱爐產(chǎn)生腐蝕作用。

四，連接高溫回轉(zhuǎn)加熱爐和尾氣HF吸收池的氣體管道，內(nèi)壁使用聚四氟乙烯作為內(nèi)襯，目的也是防止HF氣體對管道造成腐蝕。

五，氫氧化鈣吸收池吸收HF之后，將所得溶液濃縮，或向鈣鹽水溶液中加入氟離子，得到氟化鈣的膠狀沉淀，經(jīng)精制可得氟化鈣產(chǎn)品。操作簡便，利用率高。

六，高溫回轉(zhuǎn)加熱爐最佳加熱時(shí)間與最佳加熱溫度以及破碎篩分機(jī)最佳破碎時(shí)間的確定，使工藝條件達(dá)到最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會的和諧統(tǒng)一。

七，所述廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝，相比于之前的回收工藝，操作簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，吸收產(chǎn)物能夠直接利用，達(dá)到了環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)三者效益的有效統(tǒng)一。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為高溫回轉(zhuǎn)加熱爐的示意圖。

圖3為破碎篩分機(jī)的示意圖。

圖4為氫氧化鈣吸收池的示意圖。

圖5為聚四氟乙烯管道內(nèi)襯與外壁分離圖。

圖6為不同溫度下正極材料剝離率的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝離的工藝，剝離效率高，對環(huán)境污染小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化大批量操作，達(dá)到環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)三者效益的有效統(tǒng)一。

本發(fā)明廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝包括如下步驟：

步驟一，高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)加熱正極材料；

步驟二，冷卻；

步驟三，取料，運(yùn)送至破碎篩分機(jī)；

步驟四，破碎篩分，回收。

步驟一具體是將經(jīng)過放電處理，手工拆分后的正極材料投入高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)；設(shè)置加熱溫度為350℃，升溫速率20℃/min，持續(xù)加熱時(shí)間為20min。

步驟二具體是待反應(yīng)結(jié)束后，在高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)自然冷卻到室溫。

步驟三具體是打開高溫回轉(zhuǎn)加熱爐，將加熱完畢的正極材料傾倒至傳送帶上，傳送帶將正極材料運(yùn)送進(jìn)破碎篩分機(jī)中

步驟四是設(shè)置破碎時(shí)間為30s，篩分時(shí)間為5min，篩分完畢后，收集反應(yīng)得到篩上的鋁箔集流體和篩下的正極活性粉末。

請參閱圖1，所述廢舊動力鋰離子電池正極活性物質(zhì)剝落工藝采用內(nèi)壁用碳酸鈣作內(nèi)襯的高溫回轉(zhuǎn)加熱爐，具有破碎和篩分一體的破碎篩分機(jī)，以及一個(gè)氫氧化鈣吸收池，其中連接高溫加熱爐和氫氧化鈣吸收池的氣管使用聚四氟乙烯作為內(nèi)襯等。

請結(jié)合參閱圖2，所述的高溫回轉(zhuǎn)加熱爐使用碳酸鈣作為內(nèi)稱，能夠吸收一部分由于高溫分解粘結(jié)劑所產(chǎn)生的HF氣體。所述的高溫回轉(zhuǎn)加熱爐內(nèi)的加熱溫度選擇為350℃，加熱時(shí)間為20min，這是由于連接鋰離子電池正極活性物質(zhì)與集流體鋁箔的粘結(jié)劑聚偏氟乙烯PVDF，在379℃下大量熱解。粘結(jié)劑粘附力減小，活性物質(zhì)就容易從鋁箔上脫落下來。由于加熱時(shí)間20min已經(jīng)有很好的剝離效果了，出于節(jié)約成本考慮，選擇加熱時(shí)間為20min作為最佳加熱時(shí)間。

請參閱圖3，所述破碎篩分機(jī)連接著高溫回轉(zhuǎn)加熱爐，將加熱好的正極材料直接投入到破碎篩分機(jī)中。

請結(jié)合參閱圖3，所述的破碎篩分機(jī)中，控制好破碎時(shí)間和篩分時(shí)間，篩上為鋁箔碎片，篩下為篩分出來的征集活性物質(zhì)粉末。

請參閱圖5，所述的氫氧化鈣吸收池通過內(nèi)壁襯有聚四氟乙烯的氣體管道連接著高溫回轉(zhuǎn)加熱爐，為了吸收由于高溫加熱，粘結(jié)劑熱解所產(chǎn)生的HF氣體。

請參閱圖6，所述的不同溫度下正極片的篩上率可知，在加熱溫度為350℃的條件下，正極片的篩上率已經(jīng)很低了，因此350℃作為最佳加熱溫度是合理的。

下述實(shí)施例以本發(fā)明的技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明技術(shù)方案前提下所做的任何顯而易見的改動，都屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

選擇鹽水浸泡放電方式的一批廢舊鋰離子動力電池，經(jīng)手工拆解，得到正極材料。取正極材料20.5kg左右，投入到高溫回轉(zhuǎn)加熱爐中，控制加熱溫度為350℃，升溫速率為20℃/min，加熱20min。然后投入破碎篩分機(jī)中，控制破碎時(shí)間為30s，然后篩分。得到的篩上鋁箔碎片3.4kg，篩下正極活性粉末15.0kg。由于活性粉末有一定量的損失，因此采用活性粉末質(zhì)量占正極材料的百分比來表征剝落率會產(chǎn)生較大誤差，因此，選擇不易損失的集流體鋁箔的質(zhì)量占總的正極材料質(zhì)量百分比來表征活性粉末分剝落效率。此處篩上物質(zhì)所占百分比為16.6％。

實(shí)施例2

選擇鹽水浸泡放電方式的一批廢舊鋰離子動力電池，經(jīng)手工拆解，得到正極材料。取正極材料20.9kg左右，投入到高溫回轉(zhuǎn)加熱爐中，控制加熱溫度為400℃，升溫速率為20℃/min，加熱20min。然后投入破碎篩分機(jī)中，控制破碎時(shí)間為30s，然后篩分。得到的篩上鋁箔碎片2.37kg，篩下正極活性粉末16.35kg。同樣采用篩上物質(zhì)占總物質(zhì)的百分比作為剝落率。此處篩上物質(zhì)所占百分比為13.1％。

實(shí)施例3

選擇常規(guī)放電方式的一批廢舊鋰離子動力電池，經(jīng)手工拆解，得到正極材料。取正極材料20.2kg左右，投入到高溫回轉(zhuǎn)加熱爐中，控制加熱溫度為350℃，升溫速率為20℃/min，加熱20min。然后投入破碎篩分機(jī)中，控制破碎時(shí)間為30s，然后篩分。得到的篩上鋁箔碎片2.88kg，篩下正極活性粉末16.49kg。同樣采用篩上物質(zhì)占總物質(zhì)的百分比作為剝落率。此處篩上物質(zhì)所占百分比為14.3％。

實(shí)施例4

選擇常規(guī)放電方式的一批廢舊鋰離子動力電池，經(jīng)手工拆解，得到正極材料。取正極材料20.4kg左右，投入到高溫回轉(zhuǎn)加熱爐中，控制加熱溫度為400℃，升溫速率為20℃/min，加熱20min。然后投入破碎篩分機(jī)中，控制破碎時(shí)間為30s，然后篩分。得到的篩上鋁箔碎片2.97kg，篩下正極活性粉末15.18kg。同樣采用篩上物質(zhì)占總物質(zhì)的百分比作為剝落率。此處篩上物質(zhì)所占百分比為14.6％。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。