[发明专利]一种电池电极片活性材料层与集流体的分离方法

说明书

本发明涉及锂离子电池关键材料的回收领域，具体涉及一种电池电极片活性材料层与集流体的分离方法。所述方法包括：将CO2或/和SO2气体通过加压法溶解于弱酸盐溶液中获得溶液A；将电池极片与所述溶液A混合，采用降低压强和/或升高温度使所述气体逸出，并经搅拌震荡后获得混合物A；将所述混合物A过筛分离回收集流体和混合物B；将所述混合物B过滤回收获得活性材料层。本发明工艺简单、流程短、绿色环保，活性材料层与集流体的分离率达98％以上，回收的活性材料层和集流体纯度高，扩大了其应用领域，提高了经济价值。

技术领域

本发明涉及锂离子电池关键材料的回收领域，具体涉及一种电池电极片活性材料层与集流体的分离方法。

背景技术

经过近30年的发展，锂离子电池中各组件的制作、组装以及电池的使用与维护技术都相当成熟。随着锂离子电池使用量的增多，其退役量也随之增大。作为锂离子电池中的一员-锂离子动力电池，在2019年全国的累计退役量约为8.4至12.4万吨，预计到2025年退役量将超过73万吨。因此，随着使用年限的延长，锂离子电池的退役量将大大增加。

退役锂离子电池中，集流体和活性材料层的综合占比最大、经济价值最高，其回收非常重要。为分别回收高纯度的集流体和活性材料层，掌握电池电极片的制作过程尤为重要。电池电极片的制作步骤为：首先，将活性物质、导电炭黑、添加剂和粘接剂等(上述混合材料统称为活性材料层)混合均匀组成浆料。然后，将浆料涂覆在集流体上并烘干即得电池电极片。集流体与活性材料层之间通过粘接剂实现界面结合。在极片辊压之后，活性材料层中颗粒间的孔隙减少，压实密度增大，与集流体间的界面结合力也随之增大，这增加了活性材料层与集流体分离的困难程度，导致普通的水不易干净彻底地将集流体与活性材料层分离。在现有的分离技术中，CN106654437A、CN110534834A、CN110661055A、CN109216822A采用热处理的方式将负极活性材料层与铜箔分离。CN109216819A、CN111384462A、CN111430831A和CN104241723A采用溶剂浸泡的方式使活性材料层与集流体分离。CN107069078A将负极片粉碎后得到的粉体进行挤压、筛分获得筛上的饼状集流体颗粒(即铜颗粒)和筛下的电极材料粉体(即负极活性材料层)。CN111987380A采用超声的方式将活性材料层与集流体分离。

在上述的分离技术中，存在以下缺点：(1)首先，热处理使粘接剂分解产生废气。其次，若在有氧环境中进行热处理，集流体铜箔易氧化生成氧化铜，集流体铝箔同样会进一步氧化生成氧化铝，降低了集流体的纯度。若在无氧环境中进行热处理，在集流体与活性材料层接触界面上的粘接剂会分解生成炭，连接在集流体与活性材料层之间，加剧了集流体与活性材料层的分离难度。(2)单一溶剂浸泡和超声并不能分离所有类型的电极片；(3)机械粉碎获得的活性材料层和集流体粉末的纯度低；(4)酸和/或碱溶液浸泡虽然可有效分离活性材料层和集流体，但是易产生废液。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出采用溶解了气体的溶液与电池电极片混合，结合压力和/或温度的调控，使溶液中的气体逸出，利用气体拱动活性材料层和集流体的固-固结合界面，降低界面结合力，使活性材料层和集流体分离。所述方法能够分离不同类型的电池电极片，适用性强；分离得到的集流体和活性材料层纯度高，活性材料层可直接修复再生利用；处理方法简单，工艺流程短。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种电池电极片活性材料层与集流体的分离方法，所述方法包括以下步骤：

S1:将CO2或/和SO2气体通过加压法溶解于弱酸盐溶液中获得溶液A；

S2:将电池极片与所述溶液A混合，采用降低压强和/或升高温度使所述气体逸出，并经搅拌震荡后获得混合物A；

S3:将所述混合物A过筛分离回收集流体和混合物B；

S4:将所述混合物B过滤回收获得活性材料层。