[发明专利]一种废旧锂电池安全热解除杂的方法和应用

说明书

本发明公开了一种废旧锂电池安全热解除杂的方法和应用，该方法包括以下步骤：将废旧锂电池电极碎片进行一次焙烧，急冷，再进行筛分，得到集流体碎片和电极材料；将电极材料和助磨剂混合研磨，加入碱液中浸泡，过滤取滤渣，得到电极粉；将电极粉进行二次焙烧，得到正极材料。本发明的方法对废旧锂电池电极碎片进行一次焙烧降低粘结剂的粘合性能，同时快速降低废弃锂电池电极碎片表面温度，由于集流体(铝箔、铜箔)碎片的切口更薄，该切口部分温度下降更快，先产生收缩力，集流体碎片切口快速卷曲，因而集流体碎片与废弃锂电池电极材料开口更大，筛分后，废旧锂电池电极材料则更容易脱落。

技术领域

本发明属于高温法回收电极材料技术领域，具体涉及一种废旧锂电池安全热解除杂的方法和应用。

背景技术

目前，通常以湿法和高温法来回收电极材料。在高温法中，先机械破碎，使得废旧锂电池金属外壳碎成小颗粒，通过筛分处理，电极材料从废极片碎片上脱落，同时热解掉电极材料的有机粘结剂(例如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯)、导电剂、有机溶剂等。高温焙烧后，但电极材料中杂质较多，不能有效的将之彻底热解：有机粘结剂(例如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯)、隔膜中的聚烯烃类(例如聚丙烯、聚乙烯)、导电剂、电解液中的碳酸酯类(例如碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯)、废旧锂电池塑料壳碎屑等在高温热解后因受热不均导致的碳化结痂仍残留在电极材料颗粒中；同时机械破碎、筛分处理并不能将电极材料颗粒中残留的残余小部分铝粉、铜粉去掉。高温(1200℃)通空气或氧气下，电极材料中的正极材料、铜粉均可与铝粉发生反应，反应如下：

第一阶段：

LiNi_eCo_fMn_gO₂→LiO+eNiO+f CoO+g MnO，e+f+g＝1；(主反应)

2Cu+O₂→2CuO。

第二阶段：

eNiO+fCoO+gMnO+2/3(e+f+g)Al→1/3(e+f+g)Al₂O₃+eNi+fCo+gMn；(主反应)

3CuO+2Al→3Cu+Al₂O₃。

上述第二阶段反应速率极快，短时间放出大量的热，致使反应区域温度达到2800℃以上，不仅能熔融反应区域附近的电极材料，高温熔融物飞溅，进一步将会熔穿加热炉内壁的耐火材料以及加热炉内壁，十分危险。

电极材料中较多的杂质，不仅影响废弃锂电池电极材料的纯度，也将加大后续处理电极材料流程的复杂程度，也对设备产生损害，对电极材料处理环境增加不安全因素。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种废电池安全热解除杂的方法和应用，该方法消除了废弃锂电池电极材料中残留的有机粘结剂、导电剂、有机溶剂、铝等杂质，并提高了电极材料的纯度以及热解时的安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种废旧锂电池安全热解除杂的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧锂电池电极碎片进行一次焙烧，急冷，再进行分层筛分，得到集流体碎片和电极材料；

(2)将所述电极材料和助磨剂混合研磨，加入碱液中浸泡，过滤取滤渣，得到电极粉；

(3)将所述电极粉进行二次焙烧，得到正极材料。

优选地，步骤(1)中，所述废旧锂电池电极碎片是由废旧锂电池放电，破碎，即得。

上述的破碎，主要减少细颗粒铝、铜的产生，降低减少电池材料中杂质颗粒，便于回收集流体碎片。