本發(fā)明屬于動力鋰電池回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種廢舊動力鋰電池單體材料自動化拆解、分離，全組分潔凈回收的工藝方法。

背景技術(shù)：

隨著我國為化解化石能源與環(huán)境保護之間矛盾的政策力度不斷加大，新能源電動汽車已成為汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。在電動汽車開始大量使用動力鋰電池的同時，如何解決好動力鋰電池退役后的綜合回收利用問題，已是當(dāng)前擺在新能源汽車和儲能行業(yè)亟待解決好的課題。動力鋰電池單體的主要結(jié)構(gòu)材料是由正極片（在鋁箔兩面涂布上正極材料制成）、塑料隔膜、負(fù)極片（在銅箔兩面涂布上負(fù)極材料制成）疊合后卷繞或逐層疊加制成圓柱形或立方形的整包電芯，裝入電池單體外殼（鋼外殼或鋁外殼或鋁塑軟包）中引出正、負(fù)極耳，注入一定量的電解液（六氟磷酸鋰+有機溶劑）再經(jīng)密封后構(gòu)成。正是由于動力鋰電池電芯這種不同材料逐層疊合并反復(fù)疊制成一個整體材料包的特殊結(jié)構(gòu)，再加上材料之間細(xì)小間隙內(nèi)全部浸潤著電解液，且三種材料又均沒有透液性，所以在廢舊動力鋰電池單體拆解回收的過程中都會遇到：正極片、塑料隔膜、負(fù)極片三者之間分選困難，電解液回收困難和鋁箔與正極材料之間、銅箔與負(fù)極材料之間分離困難這幾大技術(shù)難題。現(xiàn)有的拆解分選回收技術(shù)是：1、單純拆解去除電池單體的外殼后，將電芯材料整體焚燒去除電解液和塑料隔膜直接粉碎，再經(jīng)過篩選和風(fēng)選等工藝選出正極鋁箔碎屑與負(fù)極銅箔碎屑和正極材料與負(fù)極材料的混合粉料。2、單純拆解去除電池單體外殼后，將電芯整體加熱去除電解液，采用人工剝離的方法分開正、負(fù)極片及隔膜材料，再對正、負(fù)極片分別進(jìn)行粉碎和分選，分別得到正極材料粉和鋁箔碎屑及負(fù)極材料粉和銅箔碎屑。3、將電池單體直接整體粉碎，經(jīng)過煅燒去除電解液和隔膜，再經(jīng)過多級分選選出外殼材料粉、正極鋁箔碎屑、負(fù)極銅箔碎屑和正、負(fù)極材料粉的混合料。

專利201410415339.8（一種新型廢舊動力電池全自動拆解設(shè)備與方法），專利201510081942.1（一種車用動力電池全自動集成拆解裝備），等主要是單純的完成了廢舊動力鋰電池單體外殼的拆解及電芯的取出工作，并沒有涉及和解決動力鋰電池拆解回收需要解決的系統(tǒng)問題。僅就單體外殼的拆解工序來講，以上專利對其中的關(guān)鍵問題——電解液如何有效的回收也沒有得到有效的解決，均是一種不完善的方法或裝備。

專利201610519880.2（一種廢舊鋰電池高效分選回收裝置），專利201420711248.4（一種廢舊18650型鋰電池拆分預(yù)處理系統(tǒng)）等主要是通過單純的拆解動力鋰電池單體外殼取出電芯后，采用煅燒或加熱方法去除電解液，再通過對電芯進(jìn)行整體粉碎、篩分和磁選等方法進(jìn)行分選回收，最終得到的是正、負(fù)極材料的混合粉，銅箔和鋁箔碎屑的混合物及塑料隔膜的碎屑。存在的問題是：由于電解液中的電解質(zhì)六氟磷酸鋰受熱或遇空氣中的水分會分解出有毒和腐蝕性的氟化物，且現(xiàn)有技術(shù)對氟化物又沒有有效的回收處理方法，因此會對水質(zhì)及空氣形成環(huán)境污染，同時也造成電解液和隔膜材料的資源浪費；電芯整體粉碎技術(shù)分選回收得到的是正、負(fù)極兩種材料的混合摻雜粉料，對之后無論采用濕法冶金提取有價金屬還是對電極材料進(jìn)行修復(fù)再生利用等回收處理方法來講，正、負(fù)極材料混合在一起都不是理想的電極材料分離分選方法；電芯整體粉碎篩分得到的是銅箔、鋁箔的碎屑混合物，還需要通過比重分選等方法再次進(jìn)行分選必將會增加回收成本；有的專利提到的用銅鋁分選機將銅箔碎屑和鋁箔碎屑分開，事實上是無法實現(xiàn)的，因為現(xiàn)有技術(shù)的銅鋁分選機，指的是將非金屬材料和有色金屬（銅、鋁）之間進(jìn)行分選，并不能將已經(jīng)混合在一起的成碎屑狀的銅箔和鋁箔之間進(jìn)行分選；將電池單體在水溶液中放電、機械拆解、煅燒去除有機物、粉碎篩分等放在一個系統(tǒng)中，一是前期的水分和加熱容易引起電解質(zhì)六氟磷酸鋰生成有害的氟化物，二是大規(guī)格的電池單體的放電和煅燒所用時間較長，與機械拆解與粉碎工藝之間節(jié)奏無法平衡，不適合絕大部分規(guī)格的動力鋰電池實現(xiàn)規(guī)?；?、自動化生產(chǎn)。

2014104600743（一種廢舊licoo2電池綠色拆解分離回收方法），專利201510496933.9（一種動力電池自動拆解回收設(shè)備和方法）是將廢舊動力鋰電池單體外殼單純拆解后，取出電芯設(shè)想采用離心桶或廢液回收槽收集電解液。存在的問題是，廢舊動力鋰電池中的電解液數(shù)量很少，是呈濕潤狀粘附在電芯的正、負(fù)極片和塑料隔膜上及包裹緊密的眾多卷繞或疊加層的細(xì)小間隙中，且電解液具有一定的粘度，廢舊電池單體外殼拆解后并不會發(fā)生電解液流出的現(xiàn)象，加上電芯的正、負(fù)極片和隔膜均是不能透過液體的材料，用離心方法或收集槽的方法是無法將電解液有效的回收起來的；有專利采用在密閉手套箱中用人工的方法進(jìn)行正、負(fù)極片和隔膜的分選。存在的問題是，采用人工分離正、負(fù)極片和隔膜的方法只能少量的在實驗室操作，是無法應(yīng)用于規(guī)模化和自動化生產(chǎn)中。

總之，現(xiàn)有廢舊動力鋰電池單體的拆解回收技術(shù)存在的不足是：⑴、對電池單體的拆解方法單純，不能為后續(xù)的全組分材料分選回收創(chuàng)造有利的前提條件。⑵、采用將電芯整體加熱或煅燒的方法會使電池單體組分中的電解液和塑料隔膜不能回收利用，同時電解液中的電解質(zhì)也會因受熱分解而產(chǎn)生具有腐蝕性和毒性的氟化物，且因其不易有效處理而造成環(huán)境污染，同時也形成了電解液和隔膜材料的資源浪費。⑶、用回收槽或離心桶收集電解液的方法，由于受電芯特殊結(jié)構(gòu)及材料性質(zhì)的影響，實際上無法達(dá)到回收效果，因此電解液中的電解質(zhì)會在后續(xù)的回收過程中因接觸空氣中的水分而分解為氟化物造成環(huán)境污染。⑷、手工或設(shè)想用反繞機分開正、負(fù)極片和隔膜的方法根本無法實現(xiàn)規(guī)?；妥詣踊a(chǎn)。⑸、電芯的整體粉碎方法使得正極材料、負(fù)極材料、鋁箔及銅箔之間混雜嚴(yán)重，無法實現(xiàn)電芯包材料的潔凈分離分選，最終得到的只能是正、負(fù)極材料粉的混合料和純度不高的鋁箔碎屑及銅箔碎屑。⑹、采用電芯的整體加熱或煅燒方法加上粉碎、振動篩分選和風(fēng)力分選的方法容易產(chǎn)生有害氣體、粉塵及噪音的環(huán)境污染，不能實現(xiàn)電池拆解分選全過程的清潔生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有廢舊動力鋰電池拆解分選技術(shù)中存在的上述不足和動力鋰電池回收領(lǐng)域?qū)崈舨鸾夥诌x技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種廢舊動力鋰電池拆解分選實現(xiàn)自動化全組分潔凈回收、全過程清潔生產(chǎn)的方法。

技術(shù)方案

1、一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，其特征包括以下步驟：將經(jīng)前期放電處理后的廢舊動力鋰電池單體，放入儲料裝置中，上料輸送裝置將其送到外殼切割裝置中，切掉電池單體的前、后端蓋后，繼續(xù)推出電芯到下一工位，用自動電芯縱、橫切割裝置將整體的電芯切割成塊狀，回收全部外殼切割材料，同時將電芯塊迅速送入有機溶劑中進(jìn)行漂洗、分散，有機溶劑全部收集后濃縮回收電解液，有機溶劑可蒸餾循環(huán)使用，之后將電芯塊材料正、負(fù)極片和隔膜片進(jìn)行烘干，用渦電流分選方法分選出塑料隔膜片和正負(fù)極片，回收塑料隔膜片，再連續(xù)用磁選方法分選出正極片和負(fù)極片，將正極片經(jīng)水浸處理后先烘干再用滾動磨篩的方法進(jìn)行材料分離分選，回收得到潔凈的正極材料粉和鋁箔片，負(fù)極片采用同樣的方法進(jìn)行分離分選，回收得到潔凈的負(fù)極材料粉和銅箔片，從而實現(xiàn)動力鋰電池單體材料外殼切割料、電解液濃縮液、塑料隔膜片、正極材料粉、鋁箔片、負(fù)極材料粉及銅箔片的全組分潔凈回收，同時達(dá)到拆解、分離、分選全過程的清潔化、規(guī)模化、自動化生產(chǎn)。

2、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的廢舊動力鋰電池單體包括：方形金屬外殼、圓柱形金屬外殼和方形鋁塑軟包的動力鋰電池及磷酸鐵鋰正極材料、三元正極材料、鈦酸鋰負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料和石墨負(fù)極材料的動力鋰電池。

3、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的用自動外殼切割裝置切掉電池單體的前、后端蓋后包括：除可對較大容量的方形電池單體進(jìn)行外殼切割外，可將小規(guī)格的圓柱形電池（如18650電池）保留最小的并聯(lián)模組進(jìn)行整體前后端蓋的切除和電芯推出，從而可明顯提高小容量電池外殼的拆解效率。

4、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的用自動電芯切割裝置將整體的電芯切割成塊狀包括：在封閉隔氧的環(huán)境中，可依據(jù)電芯形狀尺寸的大小自動將其切割成2—9cm大小的塊狀，從而將原來電芯材料間反復(fù)緊密卷繞或疊加成一體的大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)改變成可分散成片狀的小尺寸簡單結(jié)構(gòu)，這一步驟將為后續(xù)電解液的快速有效回收，正極片、負(fù)極片和隔膜片的自動化分散、烘干、分選及正極材料與鋁箔、負(fù)極材料與銅箔之間的自動化潔凈分離創(chuàng)造非常重要的前提條件。

5、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的用自動電芯切割裝置將整體的電芯切割成塊狀包括：在將整體電芯用切割鋸片切割成若干塊狀的同時，在每個切割刀片的刀口附近切割時都有惰性氣體管吹出氣體進(jìn)行保護，一可對切割工具切口部位進(jìn)行冷卻，二可在切割處形成惰性氣體防護，防止電芯切割時產(chǎn)生火花引燃的可能。

6、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的將電芯塊迅速送入有機溶劑中進(jìn)行漂洗，有機溶劑全部收集后濃縮回收電解液包括：用碳酸二甲脂有機溶劑在密閉的容器中清洗切割成塊狀的電芯材料，通過機械運動使粘結(jié)在一起的電芯材料迅速分散成片狀，將電芯材料上的電解液溶解于有機溶劑中后收集全部溶劑，之后蒸餾溶劑循環(huán)使用，同時濃縮溶劑回收電解液，烘干清洗后的電芯材料，烘干過程中冷凝回收溶劑蒸汽，尾氣經(jīng)活性炭吸收后排放，這一步驟在電解液高效回收的同時，為后續(xù)正極片、負(fù)極片和隔膜片的自動化潔凈分選提供了充分而必要的條件。

7、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的用渦電流分選方法分選出塑料隔膜和正負(fù)極片，回收塑料隔膜，再連續(xù)用磁選方法分選出正極片和負(fù)極片包括：利用渦電流磁選機的交變磁場使有色金屬材料產(chǎn)生感應(yīng)渦電流后產(chǎn)生磁場排斥力的原理，將帶有鋁箔、銅箔有色金屬材料的正、負(fù)極片與不產(chǎn)生渦電流磁感應(yīng)的塑料隔膜片之間進(jìn)行自動化分選，再利用正極片上正極材料中的鐵、鈷、鎳的鐵磁性特點，與沒有磁性材料的負(fù)極片，通過8000gs—10000gs的高強磁筒進(jìn)行自動化分選。

8、根據(jù)方法1一種廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收方法，所述的將正極片經(jīng)水浸處理后先烘干再用滾動磨篩的方法進(jìn)行分離分選包括：將正極片在容器中用水浸泡5-30分鐘，再進(jìn)行烘干處理可使正極材料與鋁箔之間的粘接結(jié)合力降低，分離脫落效果明顯提高，在經(jīng)過滾動磨篩裝置分離分選，可回收得到潔凈的正極材料粉和正極鋁箔片，負(fù)極片采用同樣方法進(jìn)行處理加工可達(dá)到更好的效果，由于經(jīng)過水浸泡處理后的正、負(fù)極片只需較小的滾動磨篩力就可將正、負(fù)極材料與鋁箔、銅箔之間進(jìn)行潔凈的分離分選，分選出的鋁箔和銅箔為光潔的金屬箔片，因此與粉碎篩選方法相比，正極材料與鋁箔之間，負(fù)極材料與銅箔之間的相互摻雜明顯減少，回收得到的各類材料的純凈度和回收價值成倍提高。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果在于：本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)廢舊動力鋰電池單體拆解分選全過程的清潔生產(chǎn)，電池單體全組分材料潔凈回收，同時可適應(yīng)多品種、多規(guī)格動力鋰電池單體的規(guī)模化和自動化生產(chǎn)的工藝方法。主要體現(xiàn)在：⑴、在電池外殼拆解后繼續(xù)將電芯切割成塊狀，可使電芯的結(jié)構(gòu)形式由復(fù)雜變?yōu)楹唵?，為后續(xù)的分選回收工序創(chuàng)造了重要前提條件。⑵、將切割成塊的電芯在有機溶劑中分散漂洗，可真正高效清潔的回收電解液，電解質(zhì)不發(fā)生分解，無有害的氟化物產(chǎn)生。⑶、由于避免了加熱和煅燒的方法，塑料隔膜得以保留，可真正實現(xiàn)電池單體全部組分材料的回收。⑷、由于采用了電芯切塊、溶劑分散、聯(lián)合磁選和水浸處理的綜合工藝技術(shù)方法，可方便的實現(xiàn)所有電芯材料之間自動化、潔凈化的分選和回收，避免了電芯整體粉碎過程中造成的電芯材料相互摻雜。⑸、不采用加熱、粉碎和振動篩分選方法，可避免有害氣體、粉塵和強噪聲的產(chǎn)生，實現(xiàn)動力鋰電池回收全過程的生產(chǎn)環(huán)境清潔化。⑹、工藝方法簡單高效，適應(yīng)多品種規(guī)格動力鋰電池的拆解回收，易于實現(xiàn)規(guī)?；妥詣踊厥丈a(chǎn)。⑺、通過實現(xiàn)對正、負(fù)極材料與鋁箔、銅箔之間的潔凈分離分選，為后續(xù)任意高效利用正、負(fù)極回收材料的方法提供了先進(jìn)的前端工藝技術(shù)方法，創(chuàng)造了良好的潔凈材料條件，同時有效提高了各種電芯回收材料的經(jīng)濟價值。

附圖說明

附圖1為：廢舊動力鋰電池自動化拆分全組分潔凈回收工藝流程圖。

其中

1-電池單體外殼拆解

2-電芯推出切割成塊

3-漂洗、分散、烘干電芯片，濃縮回收電解液

4-渦電流磁感應(yīng)分選電芯材料

5-高強磁筒分選正、負(fù)極片

6-正極片浸水及烘干處理

7-滾磨分離、分選鋁箔和正極材料

8-負(fù)極片浸水及烘干處理

9-滾磨分離、分選銅箔和負(fù)極材料

10-回收端蓋材料

11-回收外殼材料

12-回收電解液

13-回收隔膜片

14-回收正極材料

15-回收鋁箔片

16-回收銅箔片

17-回收負(fù)極材料

具體實施方式。

實施例：將一批典型的容量為40ah的長方形鋁合金外殼的磷酸鐵鋰廢舊動力鋰電池單體經(jīng)過放電處理，放入儲料裝置中，上料輸送裝置將其送到外殼切割裝置中，自動完成單體的夾緊、液壓機構(gòu)推送外殼切割裝置的雙切割鋸片同時切割單體鋁合金外殼的兩個端面，上端面切去單體導(dǎo)電極柱和上端蓋，下端面切去單體底蓋，同時通過滑道回收切割下來的外殼兩端材料到專用的儲料箱，完成回收端蓋材料（10）及電池單體外殼拆解（1），外殼切割拆解完成后，外殼切割液壓機構(gòu)復(fù)位，液壓電芯推出裝置將外殼中的電芯推出并送至電芯切割裝置的工位中，電芯推出完成后，氣動收料機構(gòu)將單體鋁外殼料送到用滑道相連的回收儲料箱，完成回收外殼材料（11），與此同時氣動卡具將電芯夾緊定位，在液壓機構(gòu)推動下電芯縱向切割裝置完成電芯的縱向切割，接著橫向切割裝置在液壓機構(gòu)的推動完成電芯的橫向切割，將電芯材料切割成為約8cm的見方的塊狀，完成電芯推出切割成塊（2），在電芯切割完成后松開卡具，氣動裝置將電芯塊送入專用儲料箱內(nèi)，通過送料管電芯塊進(jìn)入到電解液回收裝置中，在密閉的滾筒中自動注入有機溶液，經(jīng)過對電芯塊的漂洗，使電芯塊材料分散為電芯材料片，同時清洗掉電芯材料上的電解液，有機溶劑全部收集后濃縮回收電解液，完成回收電解液（12），蒸餾出的有機溶劑循環(huán)使用，同時對電芯材料進(jìn)行烘干，烘干過程中冷凝溶劑蒸汽回收溶劑，排放尾氣用活性炭凈化吸收，之后自動卸料到儲料箱，完成漂洗、分散、烘干電芯片，濃縮回收電解液（3），電芯片材料經(jīng)過提升機輸送到振動分散給料器及皮帶機送到渦電流分選機分選出隔膜片和正負(fù)極混合片，回收隔膜片（13），完成渦電流磁感應(yīng)分選電芯材料（4），混合極片繼續(xù)進(jìn)入材料收集斗再經(jīng)過8000gs—10000gs的高磁滾筒分選出負(fù)極片和正極片，完成高強磁筒分選正、負(fù)極片（5），通過各滑道收集正極片、負(fù)極片到各自的儲料箱，通過不銹鋼網(wǎng)輸送送料裝置將正、負(fù)極片分別送到各自的水浸處理裝置中，經(jīng)過十分鐘左右的浸泡，將正、負(fù)極片輸送出水槽到不銹鋼網(wǎng)烘干輸送裝置上進(jìn)行熱風(fēng)烘干，完成正極片浸水及烘干處理（6）和負(fù)極片浸水及烘干處理（8），分別用滾動磨篩分離分選裝置，將正極片的正極材料與鋁箔和負(fù)極片的負(fù)極材料與銅箔之間進(jìn)行分離及分選，之后送入各自的儲料箱內(nèi)，完成滾磨分離、分選鋁箔和正極材（7）和滾磨分離、分選銅箔和負(fù)極材料（9），并同時完成回收正極材料（14）、回收鋁箔片（15）、回收銅箔片（16）和回收負(fù)極材料（17），全部拆解、分離和分選過程平均約十秒鐘完成一件動力鋰電池單體的自動拆解切割和分離分選，并可達(dá)到全部回收系統(tǒng)的生產(chǎn)效率平衡。