【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種廢舊鋰離子電池正極片回收方法及適用于該回收方法的裝置。

背景技術(shù)：

鋰離子電池由于電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于電動汽車、手機及筆記本中，然而，隨著鋰離子電池的大量應(yīng)用，廢舊電池的回收變得十分重要。電池回收不僅節(jié)約了原料，更重要的是能夠減少對環(huán)境的污染。

鋰離子電池正極片主要由三部分組成：作為集流體的鋁箔，涂覆于鋁箔表面的正極活性材料(如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰或三元材料)及聚偏氟乙烯、炭黑等添加劑。對廢舊鋰離子電池拆解后發(fā)現(xiàn)鋁箔表面緊密粘結(jié)有粉體，且難以分離，導(dǎo)致鋁箔回收困難。

現(xiàn)有技術(shù)中，回收正極片中的鋁箔需要將鋁箔完全溶解于酸/堿溶液中，工藝復(fù)雜、效率低且分離成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種廢舊鋰離子電池正極片回收方法及適用于該回收方法的裝置，能夠快速高效的回收正極片中的鋁箔。

本發(fā)明提供的廢舊鋰離子電池正極片回收方法，包括以下步驟：

1)將廢舊鋰離子電池拆解后得到的正極片水洗并烘干；

2)將步驟1)烘干后的正極片完全浸入濃度為1-5mol/l的鹽酸溶液中并在200-600w的超聲功率下超聲10-100s，得到鋁箔及含有從所述正極片上剝落下來的碎片的懸浮液；

3)將步驟2)得到的所述鋁箔從所述懸浮液中取出后水洗并烘干；

4)將步驟2)得到的所述懸浮液進行抽濾以收集濾渣，將所述濾渣水洗后烘干并研磨。

在一個優(yōu)選實施方式中，烘干均是在80-100℃的溫度范圍內(nèi)進行。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟2)中，鹽酸溶液裝于一反應(yīng)容器內(nèi)，所述反應(yīng)容器位于一超聲清洗機的水槽中；步驟1)烘干后的正極片由設(shè)有多個夾子的旋轉(zhuǎn)盤夾持運輸并進出所述反應(yīng)容器。

本發(fā)明提供的廢舊鋰離子電池正極片回收裝置，包括反應(yīng)容器、超聲清洗機及旋轉(zhuǎn)運輸架，所述旋轉(zhuǎn)運輸架包括固定座及固定連接于所述固定座的旋轉(zhuǎn)盤、電機及升降氣缸，所述反應(yīng)容器位于所述超聲清洗機的水槽中并與所述旋轉(zhuǎn)盤間隔相對設(shè)置；所述旋轉(zhuǎn)盤的邊緣固定懸掛有多條連接線，每條連接線遠離所述旋轉(zhuǎn)盤的一端安裝有一個用于夾持正極片的夾子；所述電機能夠驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)盤在水平方向上轉(zhuǎn)動，所述升降氣缸能夠帶動所述旋轉(zhuǎn)盤在豎直方向上移動。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)盤在電機的驅(qū)動下進行間歇性轉(zhuǎn)動，每次旋轉(zhuǎn)角度達到預(yù)設(shè)角度θ后停止轉(zhuǎn)動，停止時長達到預(yù)設(shè)時間t1后繼續(xù)轉(zhuǎn)動；所述旋轉(zhuǎn)盤在升降氣缸的帶動下進行間歇性移動，在所述旋轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動時，所述升降氣缸推動所述旋轉(zhuǎn)盤從垂直方向的初始位置移動至最低位置后停止移動，停止時長達到預(yù)設(shè)時間t2后再次移動至初始位置。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述預(yù)設(shè)時間t1的大小等于所述預(yù)設(shè)時間t2加上旋轉(zhuǎn)盤從初始位置移動至最低位置的時間及旋轉(zhuǎn)盤從最低位置移動至初始位置的時間。

在一個優(yōu)選實施方式中，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)盤位于垂直方向的初始位置時，通過夾子所夾持的正極片均位于所述反應(yīng)容器的上方且部分正極片位于所述反應(yīng)容器的正上方；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)盤位于最低位置時，之前位于所述反應(yīng)容器正上方的部分正極片完全伸入到所述反應(yīng)容器的內(nèi)部。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述反應(yīng)容器由玻璃制成。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述連接線及所述夾子由塑料制成。

使用本發(fā)明提供的廢舊鋰離子電池正極片回收方法回收的鋁箔表面沒有殘留粉體，可以保證90％以上的鋁箔直接回收；該回收方法結(jié)合了化學(xué)法和物理法，能夠快速實現(xiàn)鋁箔與表面粉體的分離，并且回收的鋁箔和細粉產(chǎn)物更易于和后續(xù)的回收工藝相結(jié)合。此外，本發(fā)明提供的適用于上述回收方法的裝置機械化程度高，能夠大大的提高回收效率，可批量回收正極片。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明提供的廢舊鋰離子電池正極片回收方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的廢舊鋰離子電池正極片回收裝置的示意圖。

圖3為圖2所示的廢舊鋰離子電池正極片回收裝置的旋轉(zhuǎn)運輸架的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種廢舊鋰離子電池正極片回收方法，包括以下步驟：

1)將廢舊鋰離子電池拆解后得到的正極片水洗并烘干；

2)將步驟1)烘干后的正極片完全浸入濃度為1-5mol/l的鹽酸溶液中并在200-600w的超聲功率下超聲10-100s，得到鋁箔及含有從所述正極片上剝落下來的碎片的懸浮液；

3)將步驟2)得到的所述鋁箔從所述懸浮液中取出后水洗并烘干；

4)將步驟2)得到的所述懸浮液進行抽濾以收集濾渣，將所述濾渣水洗后烘干并研磨。

具體的，步驟2)中，鹽酸溶液裝于一反應(yīng)容器內(nèi)，所述反應(yīng)容器位于一超聲清洗機的水槽中；步驟1)烘干后的正極片由設(shè)有多個夾子的旋轉(zhuǎn)盤夾持運輸并進出所述反應(yīng)容器。

優(yōu)選的，烘干均在80-100℃的溫度范圍內(nèi)的干燥箱中進行。

請參閱圖2及圖3，本發(fā)明還提供一種廢舊鋰離子電池正極片回收裝置100，包括反應(yīng)容器10、超聲清洗機20及旋轉(zhuǎn)運輸架30。所述旋轉(zhuǎn)運輸架30包括固定座31及固定連接于所述固定座31的旋轉(zhuǎn)盤32、電機33及升降氣缸34。所述旋轉(zhuǎn)盤32的邊緣固定懸掛有多條連接線35，每條連接線35遠離所述旋轉(zhuǎn)盤32的一端安裝有一個夾子36。所述電機33能夠驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)盤32在水平方向上轉(zhuǎn)動；所述升降氣缸34能夠帶動所述旋轉(zhuǎn)盤32在豎直方向上移動。每個夾子36能夾持一個正極片40并帶著所述正極片40隨著所述旋轉(zhuǎn)盤32進行水平方向上的轉(zhuǎn)動或豎直方向上的移動。

具體的，所述反應(yīng)容器10內(nèi)裝有鹽酸溶液并放置于所述超聲清洗機20的水槽中，為了避免所述反應(yīng)容器10在超聲時出現(xiàn)明顯晃動，可以借助固定夾等工具對所述反應(yīng)容器10的位置進行固定。所述旋轉(zhuǎn)盤32在所述電機33的驅(qū)動下進行間歇性轉(zhuǎn)動，即每次旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的角度大小達到預(yù)設(shè)角度θ后停止轉(zhuǎn)動，停止時長達到預(yù)設(shè)時間t1后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)盤32在所述升降氣缸34的帶動下進行間歇性移動，在所述旋轉(zhuǎn)盤32停止轉(zhuǎn)動時，所述升降氣缸34推動所述旋轉(zhuǎn)盤32從初始位置移動至最低位置后停止運動，停止時長達到預(yù)設(shè)時間t2后再次移動至初始位置。

可以理解的，所述預(yù)設(shè)時間t1的大小等于所述預(yù)設(shè)時間t2加上所述旋轉(zhuǎn)盤32從初始位置移動至最低位置的時間及所述旋轉(zhuǎn)盤32從最低位置移動至初始位置的時間。所述預(yù)設(shè)時間t2的大小由所述正極片40與鹽酸溶液的反應(yīng)時間所決定。當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)盤32位于初始位置時，通過多個夾子36夾持的多個正極片40位于所述反應(yīng)容器10的上方且部分正極片40位于所述反應(yīng)容器10的正上方，為了提高作業(yè)效率而進行連續(xù)作業(yè)時，所述旋轉(zhuǎn)盤32通過所述夾子36所夾持的正極片40的數(shù)量要遠遠大于所述反應(yīng)容器10每次能夠容納的正極片40的數(shù)量，因此每次只能夠有部分正極片40能夠落入所述反應(yīng)容器10；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)盤32位于最低位置時，之前位于所述反應(yīng)容器10正上方的部分正極片40伸入到所述反應(yīng)容器10的內(nèi)部并完全浸入鹽酸溶液中。所述預(yù)設(shè)角度θ的大小可以控制每次浸入鹽酸溶液中的正極片40的數(shù)量。

進一步的，與鹽酸溶液反應(yīng)后的正極片40變成鋁箔后由對應(yīng)一個夾子36夾持著離開所述反應(yīng)容器10，取下鋁箔后可將一個待處理的正極片40夾持于該夾子，然后隨著所述旋轉(zhuǎn)盤32運動。

進一步的，所述反應(yīng)容器10由玻璃制成，超聲效果好。所述連接線35及夾子36由塑料制成，不與鹽酸溶液反應(yīng)。

實施例1

將廢舊鋰離子電池拆解后得到的正極片用純水洗滌2次后放入80℃的干燥箱內(nèi)烘干，然后將烘干過的每個正極片40由對應(yīng)一個夾子36夾持固定；同時將放置于所述超聲清洗機20水槽內(nèi)的所述反應(yīng)容器10中注入濃度為5mol/l的鹽酸溶液；接下來接通所述旋轉(zhuǎn)運輸架30的電源，使所述旋轉(zhuǎn)盤32帶動正極片40在所述電機33及所述升降氣缸34的作用下運動。本實施方式中，所述預(yù)設(shè)時間t2的大小為10s，即每個正極片40與鹽酸溶液中的反應(yīng)時間為10s，且所述超聲清洗機20的超聲功率為400w。接下來將與鹽酸溶液反應(yīng)完成后并離開所述反應(yīng)容器10得到的鋁箔取下，用純水洗滌后放入80℃的干燥箱內(nèi)烘干；最后將所述反應(yīng)容器10中剩下的懸浮液最后將剩下的懸浮液倒入抽濾裝置中，把收集到的濾渣用純水沖洗并放入80℃的干燥箱內(nèi)烘干，研磨成細粉后用于后續(xù)回收程序。

進一步的，將本實施方式回收得到的干凈鋁箔進行稱量，結(jié)果表明：回收到的鋁箔的質(zhì)量達到了制備該種鋰離子電池所需鋁箔的質(zhì)量的93％。

實施例2

將廢舊鋰離子電池拆解后得到的正極片用純水洗滌2次后放入80℃的干燥箱內(nèi)烘干，然后將烘干過的每個正極片40由對應(yīng)一個夾子36夾持固定；同時將放置于所述超聲清洗機20水槽內(nèi)的所述反應(yīng)容器10中注入濃度為1mol/l的鹽酸溶液；接下來接通所述旋轉(zhuǎn)運輸架30的電源，使所述旋轉(zhuǎn)盤32帶動正極片40在所述電機33及所述升降氣缸34的作用下運動。本實施方式中，所述預(yù)設(shè)時間t2的大小為60s，即每個正極片40與鹽酸溶液中的反應(yīng)時間為60s，且所述超聲清洗機20的超聲功率為400w。接下來將與鹽酸溶液反應(yīng)完成后并離開所述反應(yīng)容器10得到的鋁箔取下，用純水洗滌后放入80℃的干燥箱內(nèi)烘干；最后將所述反應(yīng)容器10中剩下的懸浮液最后將剩下的懸浮液倒入抽濾裝置中，把收集到的濾渣用純水沖洗并放入80℃的干燥箱內(nèi)烘干，研磨成細粉后用于后續(xù)回收程序。

進一步的，將本實施方式回收得到的干凈鋁箔進行稱量，結(jié)果表明：回收到的鋁箔的質(zhì)量達到了制備與廢舊鋰離子電池相同的電池時所需要的鋁箔的質(zhì)量的92％。

使用本發(fā)明提供的廢舊鋰離子電池正極片回收方法回收的鋁箔表面沒有殘留粉體，可以保證90％以上的鋁箔直接回收；該回收方法結(jié)合了化學(xué)法和物理法，能夠快速實現(xiàn)鋁箔與表面粉體的分離，并且回收的鋁箔和細粉產(chǎn)物更易于和后續(xù)的回收工藝相結(jié)合。此外，本發(fā)明提供的適用于上述回收方法的裝置機械化程度高，能夠大大的提高回收效率，可批量回收正極片。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施局限于這些說明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。