[发明专利]废弃锂电池正、负极材料柔性精准分离方法及系统

说明书

本发明提供了废弃锂电池正、负极材料柔性精准分离方法及系统，是将具有废弃锂电池隔膜和正、负极片的混合物料投入柔性分离装置内腔设置的可旋转的滚筒内，通入液体，在滚筒反复正、反向转动与液体之间的相对运动下，分离隔膜、正极片、负极材料和负极集流体；隔膜从溢流口排出回收，负极材料与正极片、负极集流体从柔性分离装置排出后过滤分离；正极片与负极集流体干燥后通过光电色选设备分离；再通过精细化破碎机，使正极材料与正极集流体分离，少量残留有负极材料的负极集流体中的负极材料与负极集流体分离。本发明通过柔性方式实现了上述各物料精准分离，回收的隔膜无杂质，正、负极材料只需处理对应的一种杂质，且杂质含量低，无三废排放。

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收技术领域，特别涉及一种废弃锂电池正、负极材料柔性精准分离方法及系统。

背景技术

自2014年起，我国新能源汽车得到快速的发展，产销量呈现高速的增长趋势，2019年，我国新能源汽车产销量124.2万辆和120.6万辆。2020年10月，新能源汽车产量与销量都超过16万辆，创10月单月历史新高，环比和同比继续保持快速增长，分别达到16.7万辆和16.0万辆，环比增长19.6%和13.9%，同比增长69.7%和104.5%。1-10月，新能源汽车产销91.4万辆和90.1万辆。预计全年降幅低于5%。如若废旧锂离子不能得到有效的处置，不仅造成环境的污染，而且其中的有价金属元素也不能够得到合理的利用，导致了资源的浪费。因此废旧锂电池的回收迫在眉睫。

目前，废弃锂电池回收工艺大体有两种，一种主流工艺为通过前端物理分选方法得到正负极混合粉，然后采用湿法冶金方法将黑粉中的有价金属元素高值化利用，另一种工艺为通过前端物理分选方法得到正极粉和负极粉，然后采用直接再生或湿法冶金方法将正极材料中的有价金属元素高值化利用。第二种工艺较第一种回收成本低、酸碱损耗低、三废少、回收工艺简单，但第二种工艺正负极粉物理分离目前存在下列很多问题，使该技术难以得到推广：1）分离后得到的正极粉品位低、回收率低。现有技术正负极分离主流工艺采用浮选法，该方法将破碎分选预处理后得到的正负极混合粉料经过多段浮选得到的正极材料和石墨负极材料，由于正负极颗粒很小，石墨附着性强，因此分离得到的正极材料中含有大量的石墨，石墨中含有大量的正极材料，因此该方法分离后得到的正极粉品位低、回收率低；2）分离后得到的正极材料不能采用固相法直接再生，限制了废弃锂电池高值化再生路径。因为得到正极粉品味低，特别是含有石墨和铜等杂质，石墨在常规高温下很难生成碳的氧化气体排掉，铜与镍钴具有相近的性质，在镍钴含量不损耗的前提下除铜几乎不可行，因此采用固相法很难实现正极材料再生；3）分离后得到的杂质种类多，湿法回收除杂工艺复杂，酸碱用量大。现有的浮选工艺针对破碎得到的正负极混合粉料分离，该方法正负极粉中带有杂质铜铝，浮选后得到的正极粉很难避免不含铜铝杂质，在湿法回收时需同时考虑铜铝杂质，除杂工艺较复杂。

因此，有必要解决上述现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，首先提供了一种废弃锂电池正、负极材料柔性精准分离方法，可实现废弃锂电池隔膜、正极材料、负极材料之间的精准分离，满足再生需求，且工艺简单，流程短，成本低，能够实现工业化大规模生产。

本发明提供的废弃锂电池正、负极材料柔性精准分离方法，包括下述步骤：

S1将废弃锂电池进行放电处理，破碎后采用物理方法分选出具有隔膜和正、负极片的混合物料；

S2设置一柔性分离装置，该柔性分离装置具有内腔，在所述内腔设有可旋转的滚筒，所述滚筒上设置多个滤孔，将具有所述隔膜和正、负极片的混合物料送入所述滚筒内，将液体通入所述内腔，所述混合物料与液体的体积比为1/10000～1/10，所述液体的密度大于所述隔膜密度，并均小于所述正、负极片的密度，通过所述滚筒以每隔5～120秒向相反方向旋转一次、中途停留时间3～60秒的方式反复正、反向转动5min～120min，形成与液体之间的相对运动，使隔膜与正、负极片分离并使隔膜上的杂质被冲洗，同时使绝大部分负极材料脱离负极集流体；