[发明专利]废旧锂电池电极材料的回收方法及系统

说明书

本发明提供一种废旧锂电池电极材料的回收方法及系统；所述方法包括以下步骤：对废旧锂电池进行预处理，获取废旧锂电池的电极材料；对电极材料进行预热解，产生固体产物和挥发性气体；将固体产物经重选分离出铝箔和铜箔，获取分离了铝箔和铜箔后的固体剩余物；对固体剩余物、挥发性气体利用从外部通入的水蒸气同时进行气化，使挥发性气体和水蒸气与固体剩余物反应，以获取可回收固体和可燃气，及实现固定电极材料中的氟；本发明在对废旧锂电池进行回收过程中，节省了加热能耗，减少了回收过程中有价金属的挥发以及含氟废水的排放，有效实现了对废旧锂电池的资源化、无害化利用。

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收利用技术领域，特别是涉及一种废旧锂电池电极材料的回收方法及系统。

背景技术

锂电池具有电压高、体积小、比能量高、自放电小、安全性高等优点，被广泛应用于各个领域，但锂电池广泛应用的同时，也使得废旧锂电池的数量也越来越庞大，而废旧锂电池其组成中不但含有大量的有价金属钴、锂等，同时还含有有机电解质、有机粘结剂等有毒有害成分，对其进行高效回收利用不但可以避免资源的浪费，同时可以减少其对环境的污染及危害。

由于较高的有价组分回收率，湿法冶金工艺成为废旧锂电池的主要回收方法，但是考虑到高成本和污染，湿法冶金仅用于从阴极材料(例如Co，Ni，Mn和Li)中回收高经济性金属；目前，关于废旧锂电池回收利用的技术较多，如(1)废旧锂离子电池热解方法及系统(CN109888370A)通过降温、去壳、热解(500～650℃)和物理吸附/碱吸收过程实现了在获得电极材料的同时对电解液的无害化处理，以实现对废旧锂电池的回收利用；(2)废旧锂电池热解回收系统及其处理方法(CN10953926A)将热解获得的小分子热解气和大分子热解油作为燃料燃烧为热解供能，实现了热解系统的高效节能，同时利用尾气处理机构对尾气进行无害化处理，以实现对废旧锂电池的回收利用；(3)一种废旧锂电池热解及脱氟氯的方法(CN111495925A)将废旧锂电池放电后拆解破碎，破碎产物烘干后分选，再对分选产物进行热解(200-1000℃)，并原位吸收氟氯；而热解产物再经打散筛分得到黑粉，并采用常规湿法或火法脱氟工艺处理，进一步降低黑粉中的氟含量，提高脱除氟氯效率，以实现对废旧锂电池的回收利用；上述专利技术均是基于利用热解技术高效分解电解液、粘结剂、塑料隔膜等有机物，聚焦于热解过程的节能化、热解产物的无害化，尚未能解决以下问题：

(1)热解过程造成有价金属挥发的避免；当热解温度高于750℃时，热解过程产生的Li₂CO₃会挥发导致质量损失，使得Li的回收率低于80％；

(2)固体剩余物中有价金属存在形式对回收效果的影响；例如较低的热解温度(600℃)并不会使得阴极材料中的有价金属发生明显的化学变化，仍以较高的化合价(如Co³⁺)形式存在，会影响后续浸出效果和成本；

(3)热解所获固体剩余物中往往含碳量较多，同样增加后续浮选分离的负担；

(4)在烟气净化方面，对烟气中酸性气体(如HF)的脱除往往采用喷淋碱液的方式，这也会增加后续对含氟废水的处理负担。

鉴于目前现有的废旧锂电池回收工艺存在有价金属挥发、高价金属浸出困难、热解固体剩余物中含碳量多，含氟废水处理负担较重等缺陷，本发明提出一种处理效率高、运行能耗低的废旧锂电池热解方法和系统，以还原高价金属，减少有价金属的挥发以及含氟废水的排放，降低固体剩余物中的含碳量，实现废旧锂电池的资源化、无害化利用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种废旧锂电池电极材料的回收方法及系统，用于解决现有技术废旧锂电池回收工艺存在有价金属挥发，造成回收率降低的问题。