[发明专利]一种未注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法

说明书

本发明公开了一种未注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法，皮带输送线通过一次破碎机、二次破碎机与缓存料仓连接，缓存料仓通过泄压料仓和斗提机与高温回转窑的进口连接，脱粉器分别与直线筛和泄压料仓二的一端、负压收集料仓一连接，负压收集料仓一、气流破碎装置一、旋风分离仓一、圆盘筛一、负压收集料仓二依次连接，圆盘筛一、圆盘筛二通过负压输送与成品料仓连接，一次破碎机、二次破碎机、泄压料仓一、泄压料仓二、旋风分离仓一和高温回转窑均与尾气系统连接。两道初级破碎之后将物料通过高温回转窑去除粘结剂，对正极活性材料纯度要求不高则无需再次破碎筛分，要求高的可以进行二次破碎筛分回收，工艺路线简洁，降低能耗。

技术领域

本发明涉及锂电池正极片破碎回收系统技术领域，具体为一种未注液的锂电池正极片破碎回收系统及方法。

背景技术

锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛应用于收集、计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多个领域。尤其是近几年来，电动汽车的爆发式增长，规模庞大的动力锂电池市场伴生的将是锂电池的需求量和报废量大幅增加。

锂离子电池制造工艺一般流程为：活性物质、粘结剂和导电剂等混合制备成浆料，然后涂敷在铜或铝集流体两面，经干燥后去除溶剂形成干燥极片，极片颗粒涂层经过压实致密化，再裁切或分条，然后正负极极片和隔膜组装成电池的电芯，封装到壳体内后注入电解液，经过充放电激活，最后形成产品。

在极片工艺方面，对微观结构影响巨大的工艺主要包括混料，涂布干燥和辊压压实：如果浆料分散不均，有严重的团聚现象，电池的电化学性能受到影响，导电剂分布不均匀会影响极片电子流通，粘结剂分布不均匀会影响涂层结合强度；在极片干燥过程中，溶剂蒸发时，涂层总会经历一定的收缩，固体物质在湿涂层中彼此接近，最后形成多孔的干燥电极结构，在涂层收缩和溶剂蒸发过程中，添加剂容易迁移，可能在多孔电极中重新分配，当干燥速度太高时，涂层表面溶剂蒸发，可溶性地或分散性的粘结剂倾向于以高浓度存在于涂层表面，局部富集必然导致其他区域量减少，比如涂层和集流体界面粘结剂减少会导致涂层结合强度低，而且粘结剂分布不均匀也会导致电池电化学性能裂化；极片干燥后再经历压实工艺，极片被辊压压实，涂层密度增大，对极片孔洞结构的改变巨大，而且也会影响导电剂的分布状态，从而影响电池的电化学性能。一方面，压实极片改善电极中颗粒在之间的接触，以及电极涂层和集流体之间的接触面积，降低不可逆容量损失、接触内阻和交流阻抗。另一方面，压实太高，孔隙率损失，孔隙的迂曲度增加，颗粒发生取向，或活物质颗粒表面粘合剂被挤压，限制锂盐的扩散和离子嵌入/脱嵌，锂离子扩散阻力增加，电池倍率性能下降。因此，在锂电池极片生产过程中会产生一部分性能不达标的锂电池极片和裁剪过程中产生的边角料极片。

另一方面，一部分报废的锂离子电池，数量多、规格比较统一时会采用精细化拆解的方式将外壳、隔膜、正负极片先整体剥离出来分类收集，随后再进行回收处理以得到更高的正负极材料回收率。在此工艺基础上会得到大量的锂电池极片。

针对规格差异较大的报废锂电池，可能会采用人工/半自动切割分离的分离其中各组分，分别得到隔膜、极片、外壳等。

废旧的锂离子电池中含有大量可利用的资源，例如铁、铜、铝等有价金属等，如果这些废旧锂电池回收不当，将会造成很大的资源浪费和环境污染。同时锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康都有很大的影响。其中正负极材料中的镍、钴、锰、锂等金属将对水、土壤造成重金属污染。而电解质及其转化物如LiPF₆、LiCF₃SO₃、HF、P₂O₅等，溶剂及其分解和水解产物如DME、EMC、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害甚至死亡。