[发明专利]一种废弃电池的控制破碎回收方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境保护和回收设备，更具体地说，本发明涉及一种含铝废弃电池的回收生产技术和设备。

背景技术

锂离子二次电池，自1990年实现商业化生产应用以来，由于具有体积小、重量轻、贮电能力大、充电速度快、使用温度范围宽、工作时间长和长循环使用寿命等诸多优点，因而被广泛应用于摄像机、移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等。

锂离子二次电池，包括金属或塑料的外壳和内容的电芯，电芯包括正极、负极、隔离膜，一般，正极活性材料由约90％钴酸锂粉末、7-8％碳黑导电剂、3-4％有机粘合剂组成，正极活性材料涂附在铝片集电体上；负极活性材料由约94％的碳素粉末、5-6％有机粘合剂组成，负极活性材料涂附在铜片集电体上。锂离子电池经过一定次数的充放电后，会因为电极膨胀、容量下降而报废；在生产过程中也会有大量的材料报废。

随着技术和经济的发展，锂离子电池的使用量逐年不断增长，报废的锂离子电池也将逐年大幅度增加。以常见的手机锂离子电池为例，其中钴含量约为15％，锂含量约为0.1％，而钴是重金属元素，会对环境造成较大的危害。对废旧锂离子电池或生产废料进行回收，不仅可以消除有害物质对环境的污染，而且还可以充分利用资源，因而具有重要的环境意义和潜在的经济价值。现在，随着整个社会的环保意识逐渐加强，以及自然资源的日益紧缺，回收利用废弃锂离子二次电池中的资源物质、减少废弃电池对环境的污染已经日益引起业界的关注。

在将锂离子二次电池破壳后，其中的金属、塑料外壳和内容的隔离膜，很容易采用重力、风力、磁力等物理分离方法加以分离回收或处理；而其中的正、负极活性材料和铝片、铜片集电体中：铜片集电体的比重、机械韧性等物理性能乃至商业利用价值与其上的碳素粉末、有机粘合剂差别较大，因而相对容易分离处理；与此相比，铝片集电体的比重乃至商业利用价值与其上的正极活性材料钴酸锂粉末的差别均较小，随着资源日益紧张，正极材料具有越来越高的市场价格和利用价值，因此，对正极材料的分离回收的要求相对较高。

在此方面，有申请号为200510018601.6的中国专利申请文件公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收钴的方法，其特征是：在废旧钴酸锂电池放电后进行物理拆解，得到含有钴酸锂的正极材料，将该正极材料进行煅烧或经有机溶剂浸泡后剥离正极材料上的铝片，得到含钴酸锂的黑色固体物料，将含钴酸锂的黑色固体物料置于酸性条件下用H₂O₂或Na₂S₂O₃作为还原剂，加热溶解得到含有Co²⁺和Li⁺的溶液，再以NaOH溶液为沉淀剂，将溶液中的Co²⁺离子转化成Co(OH)₂沉淀，静置后过滤。据称该方法操作简单、方便、节能，对环境不造成影响；且该方法钴的纯度和回收率都较高。

还有申请号为200580020560.2的中国专利申请文件公开了一种锂电池处理方法在该处理方法中，将具有设置在正极集电体上的正极活性材料的片状正极浸入草酸溶液中。由于该草酸处理可以将正极活性材料中包含的所有锂元素溶解至草酸溶液中，利用由正极活性材料与草酸之间的反应生成的氧气，可以使附着物如正极活性材料从正极集电体自分离。正极活性材料中所含的过渡金属元素通过草酸处理转化成不溶性过渡金属化合物(草酸盐、氧化物等)。据称，经过简单方法如过滤就可以容易地将溶解出的锂元素与不溶性过渡金属元素分离。

上述处理方法采用干法或湿法将钴酸锂与铝片分离，分离过程耗能较大、或仍会对环境造成一定污染，而且无论干法、湿法耗费较大却都只能将90％钴酸锂粉末提纯几个百分点，难以保证经济运行。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种废弃电池的控制破碎回收方法及其设备系统，该工艺和设备系统具有如下优点：回收过程的环境污染大幅减少，材料分离耗能较少、回收得到的钴酸锂粉末接近原有的90％纯度，便于经济运行。