[发明专利]一种废旧锂离子电池有价组分的回收方法

说明书

本发明公开一种废旧锂离子电池有价组分的回收方法。将锂电池电芯、软包电池、手机电池、18650小型圆柱类等锂电池物料直接热解，然后再破碎、剥离、分选。本发明不先进行破碎，仅通过简单切割工序后去除了外壳，再对去除外壳及桩头的方壳电池电芯、软包电池以及小型圆柱、手机电池直接热解，相对于电池破碎后再热解，物料没有膨胀，热解处理量大幅度减少，热解炉设备体积小、投资少、装机功率和运行成本大幅度降低。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池的再生利用，具体涉及一种废旧锂离子电池有价组分的回收方法。

背景技术

废旧锂离子电池回收面临破碎分选过程因电解液挥发而引发的安全和环保隐患，以及极粉剥离困难、极粉中铜铝箔杂质含量高等难题。

中国发明CN109193058A公开了一种废旧锂电池处理方法及设备。该方法采用先预热电芯(150-250℃)再升温至250-500℃进行热解，热解时间0.5-0.8小时。尽管该发明涉及了预热和热解，但该方法仅适用于脱出的电芯，没有包含软包电池、手机电池及的小型圆柱电池(可直接热解)，二是其热解温度250-500℃不能使极粉粘结剂PVDF充分热解碳化，三是在电芯在没有破碎前属于压实包裹物料，热解时间0.5-0.8小时也远达不到充分热解碳化的要求，四是隧道窑气密性差，在所述负压条件下空气容易侵入，无法控制内部含氧量，无法精准控制不超过2％的氧浓度，同时此类隧道窑温度控制不精准，无法充分保证内部温度的均一性和恒温状态，热解效果较差,导致剥离效果差，极粉回收率低。

目前现有的废旧锂离子电池回收大致包含以下两种工艺：1、破碎、低温挥发、风选、磁选、多级细碎或摩擦打散剥离极粉、筛分、比重分选得到极粉和铜铝箔；2、一级破碎、热解、风选、磁选、再进行干法或湿法剥离得到黑粉和铜铝箔。上述工艺1细碎或摩擦打散使极粉和铜铝箔成为0.1mm-3mm的实际球表面积差异很小的细微颗粒，采用比重分选方式极粉和铜铝箔互相掺杂很难完全分离，造成极粉回收率低(≤96％，)、铜铝箔杂质含量高(≥4％)，不仅经济效益差，也增加后续湿法冶金的除杂成本。同时低温挥发只能挥发出约70％的电解液，残留电解液为后续处理工艺带来安全和环保风险。上述工艺2锂电池破碎后体积将膨胀约7倍(圆柱)、14倍(方壳)和21倍(软包)，导致热解炉体积和总装机功率均大幅增加，进而大幅增加投资成本、运行成本和维护难度。而且先破碎后热解，破碎时因电解液安全问题需要充入惰性气体(主要是氮气)保护，不仅加大了破碎段的成本，因热解气体量的增加(破碎段氮气)也加大了后段环保系统脱硝处理难度和成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种废旧锂离子电池有价组分的回收方法。将锂电池电芯、软包电池、手机电池、18650等小型圆柱类锂电池物料直接热解，然后再破碎、剥离、分选。

本发明的技术方案如下：

一种废旧锂离子电池有价组分的回收方法，包括如下步骤：

(1)利用切割设备，将废旧锂离子电池在惰性气体环境中切除上盖、去除外壳、分离出电芯；软包电池、小型圆柱电池、手机电池切开或直接进行热解；

(2)电池上盖进行破碎后，利用磁选或涡电或风选将上盖上的不同材料分选出来，例如铜极柱、不锈钢极柱、铁质外壳、塑料外壳、铝质外壳或不锈钢外壳等，而外壳进行破碎、清洗，即可得到纯净的外壳材料；

(3)电芯、软包电池、小型圆柱电池和手机电池进行热解，使其中的电解液、粘结剂(PVDF胶或其他粘结剂)、隔膜有机组分充分热解，热解废气经后段环保系统处理后达标排放；

(4)热解后的物料进行破碎，得到0.5-110mm的破碎物料；

(5)破碎物料经气动力干法剥离，得到粒度为0.045-0.075mm的正负极粉和3-5mm铜铝颗粒混合物；或经水动力湿法剥离，经筛分、浓缩后，得到粒度为0.150-0.180mm的正负极粉湿料和0.5-110mm铜铝片混合物；