[发明专利]一种废旧锂离子电池梯度热解脱除有机物的方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子电池梯度热解脱除有机物的方法，该方法旨在解决现今废旧锂离子电池热解脱除有机物处理存在热解温度高，而且还易使有机物热解产生大量的氟、磷等污染物，同时碳酸酯类有机物热解形成挥发性有机物污染的技术问题。该方法的步骤为：先将放电后的废旧锂离子电池在保护气氛下破碎；再对破碎后的物料进行有机物蒸发，之后再对物料进行真空热解；最后将破碎和梯度热解过程中产生的尾气先进行冷凝，得到冷凝液，并将冷凝后的气体经除尘、除氟后排放。该方法不仅能有效的减少热解过程中形成挥发性有机物污染，而且还能极大地消除有机物热解形成氟、磷等污染物的产生，实现有机物的完全脱除，同时有效地降低脱除有机物整体的处理温度。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池处理的技术领域，具体涉及一种废旧锂离子电池梯度热解脱除有机物的方法。

背景技术

锂离子电池与普通电池相比，因其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点，故在手机、笔记本电脑等方面已经得到迅速普及，而且在新能源汽车上的应用也得到了快速的发展；与此同时，随着锂离子电池需求和应用量的快速增长，不可避免地将产生大量的退役锂离子电池，即需报废处理的废旧锂离子电池。

锂离子电池由正极片、负极片、隔膜、电解液及外壳等组成，因此废旧锂离子电池处理过程中的有机物大致可以分为三类：一类是电解液中存在的有机溶剂和电解质，这类有机物具有腐蚀性和毒性，易对环境造成严重的危害；一类是用于涂敷正、负极材料的粘结剂，这类有机物较为稳定，但会包覆正负极颗粒，导致有价金属回收率降低，同时也具有潜在的有机污染性，即其在高温分解后会产生氟化氢气体，产生氟污染；一类是隔膜，主要以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃类隔膜，其也是一种潜在的白色污染源。具体针对废旧锂离子电池中的电解液，其是由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯脂、碳酸二乙酯等有机溶剂和电解质LiPF₆等组成，其中，电解质LiPF₆易与水反应产生氟化氢气体，而氟化氢气体有毒且腐蚀性大，同时电解液中所含的其他锂盐电解质受热时易分解产生氟磷和氟硼等有毒气体，造成氟磷污染；而电解液中的碳酸酯类有机溶剂则易挥发并分解形成VOC(挥发性有机物)，同时其闪点低且易燃烧，因此在处理过程中易造成燃烧、爆炸等安全问题，并造成有机物污染，同时其产生的烟气及废水等对环境的污染性也特别大。

在现今废旧锂离子电池处理过程中，为避免其中所含有机物对环境的危害，通常采用热解的方式脱除废旧锂离子电池中的有机物，但现有废旧锂离子电池的热解方法不仅热解温度高，而且还易使有机物热解产生大量的氟、磷等污染物，同时碳酸酯类有机物热解形成挥发性有机物污染，因此，为安全环保地处理废旧锂离子电池，亟需加以突破性改进。

发明内容

(1)要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池梯度热解脱除有机物的方法，该方法旨在解决现今废旧锂离子电池热解脱除有机物处理存在热解温度高，而且还易使有机物热解产生大量的氟、磷等污染物，同时碳酸酯类有机物热解形成挥发性有机物污染的技术问题。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种废旧锂离子电池梯度热解脱除有机物的方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、破碎：将放电后的废旧锂离子电池在保护气氛下破碎至粒度为5cm以下；

步骤二、梯度热解：对破碎后的物料进行有机物蒸发，将物料置于温度为150℃-250℃、压力小于200kPa的条件下进行蒸发0.1-1h，之后再对物料进行真空热解，将有机物蒸发后的物料置于温度为400℃-550℃、压力小于200kPa的条件下进行热解1-5h；

步骤三、尾气处理：将破碎和梯度热解过程中产生的尾气先进行冷凝，得到冷凝液，并将冷凝后的气体经除尘、除氟后排放。

优选地，在步骤二的梯度热解中，对破碎后的物料进行有机物蒸发为，将物料置于温度为205℃、压力小于200kPa的条件下进行蒸发0.4h。