[发明专利]一种采用赤泥分离废弃锂电池正极材料和铝箔的方法

说明书

本发明公开了一种采用赤泥为反应介质分离废弃锂电池正极材料和铝箔的方法，该方法可通过采用赤泥作为高温反应介质实现废弃锂电池正极极片内正极材料和铝箔的分离，赤泥作为原位反应试剂促进了废弃锂电池正极极片内有机粘结剂聚偏氟乙烯的高温热分解和分解产生的氟化物的吸附。与现有技术相比，本发明的方法利用赤泥为反应介质分离废弃锂电池正极材料和铝箔的方法一方面可以将工业固体废弃物消纳并转化为废弃锂离子电池正极极片分离的助熔剂，解决工业固体废弃物堆放的难题，还可以实现工业固体废弃物的减量化、资源化和无害化，赤泥对废弃锂电池的正极极片的铝箔和正极材料的剥离率高达97.0wt％。

技术领域

本发明属于工业固体废弃物和电子废弃物处理与资源化技术领域，更具体地，涉及一种采用赤泥为反应介质分离废弃锂电池正极材料和铝箔的方法，该方法可通过采用赤泥作为高温反应介质实现废弃锂电池正极极片内正极材料和铝箔的分离，赤泥作为原位反应试剂促进了废弃锂电池正极极片内有机粘结剂聚偏氟乙烯的高温热分解和分解产生的氟化物的吸附。

背景技术

随着全球化石资源的日益紧缺和应对温室气体排放的迫切需求，发展新能源电动汽车以减少化石资源消耗并降低环境污染正逐渐成为广泛的社会共识。2017年，全球电动汽车销量达109万辆，同比增长57％。然而，与欣欣向荣的新能源汽车市场相对应的是，大量投入市场的电动汽车不可避免地带来了电池寿命终止后的回收问题。研究数据显示，私家车的动力电池组使用寿命通常为4-6年；而对于公交车、出租车等，其动力电池组的寿命更低，一般为2-3年。在中国，2016年锂离子动力电池的废弃量约在5-8万吨，预计到2020年废弃量将达到12-17万吨。因此，废弃锂离子电池中的有价金属及有机物质，若不加以回收利用和合理处置将会造成严重的资源浪费以及潜在的环境污染。

有价金属是废弃锂离子电池回收的主要经济驱动力，一般以多元金属化合物的形式存在于废弃锂离子电池的正极材料中。在回收之前，要首先对正极材料予以分离和富集，以增强金属回收的有效性。但是，有机粘结剂聚偏氟乙烯的存在阻碍了正极材料与集流体铝箔的分离，影响了有价金属的后续回收。同时，由于元素氟的存在，聚偏氟乙烯也是废弃锂离子电池中极具潜在环境危害性的一类物质，其回收不容忽视，其污染控制必须予以重视。聚偏氟乙烯由于其高的热力学稳定性和强结合力，导致在废弃锂电池回收过程中铝箔和正极材料的分离难题。由于化学稳定性能良好，聚偏氟乙烯在室温下不易被酸、碱、强氧化剂等分解，只有发烟硫酸、强碱、酮、醚等少数化学药品能使其溶胀。在废弃锂电池回收过程中，正极材料往往采用火法煅烧的方式在400-600℃高温热分解聚偏氟乙烯，但是这带来了氟化氢释放和设备腐蚀等环境问题。因此，研发低成本、低能耗、高效率和环境友好的新策略分离正极材料和铝箔对于废旧锂电池的资源再生和绿色环境保护具有显著的实践意义。

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性工业固体废弃物。我国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。这些碱性的赤泥由于价值低廉，因此难以被进行充分的利用，只能堆放在堆积场中，因此对生态环境造成了严重的污染。全球每年产生的赤泥数量约7000万吨，我国每年产生的赤泥估计达到3000万吨以上。最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明通过采用赤泥作为反应介质实现了废弃锂电池正极极片内铝箔和正极材料粉末的分离。分离原理为正极极片内的有机粘结剂聚偏氟乙烯在高温条件下发生热分解反应，赤泥不仅可以通过助熔剂的作用起到促进聚偏氟乙烯分解的目的，还可以吸收聚偏氟乙烯热分解释放的氟化物，与现有技术相比能够有效解决高温分离废弃锂电池正极极片内铝箔和正极材料粉末以及聚偏氟乙烯热分解释放的氟化物引发的设备腐蚀和环境污染问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个目的在于提供一种采用赤泥作为反应介质实现了废弃锂电池正极极片内铝箔和正极材料粉末的分离的方法，其特征在于包括以下步骤：