[发明专利]一种废旧锂电池铝箔和正极材料的分离方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂电池铝箔和正极材料的分离方法，该方法是将废弃正极片破碎后，置于预热的分离液中通过搅拌方式促进铝箔层和正极材料层分离，再趁热过滤，得到分离的铝箔和正极材料；分离过程中通过控制分离液的温度和搅拌速率以调控正极材料层中铝箔层、粘结层和正极材料层各层之间的合力F大于0，从而促使铝箔层和正极材料层实现分离。该分离方法为物理分离方法，全程无化学反应参与，且该方法具有工艺简单，成本低廉、经济环保等优点，可广泛应用于废旧锂离子电池正极材料的回收。

技术领域

本发明涉及一种正极材料的分离方法，具体涉及一种废旧锂电池铝箔和正极 材料的分离方法，属于废旧锂电池资源化技术领域。

背景技术

近年来，锂离子电池产业蓬勃发展。由于锂离子电池具有高电压、高能量密 度和良好的循环性能等优点，已广泛应用于移动智能终端、小型电气设备、电网 储能装置和电动汽车。随着下游行业尤其是动力电池行业对电池质量和数量的需 求不断增加，锂离子电池已成为当前研究热点之一，其产量也逐年增加。广泛的 应用产生了大量的废旧锂离子电池。据估计，2017年至2030年间，全球预计将 生产1100多万吨退役锂离子电池。

锂离子电池中使用了大量金属，如锂、镍、钴、锰、铜、铁和铝等。废弃的 锂离子电池富含有价值的金属。其中，正极材料是电池的重要组成部分，它集中 了大部分金属资源的价值。此外，锂离子电池还含有含氟无机电解质和有机粘合 剂。如果回收方法不当，将对环境造成严重污染。因此，锂离子电池的回收利用 具有重要的经济和环境意义。如何高效、清洁、廉价地回收废旧锂电池已成为人 类社会面临的重要能源、资源和环境问题之一。

废旧锂离子电池的回收技术路线一般为：放电处理-拆解处理-铝箔上活性物 质的分离-溶解处理-新材料的再合成。其中，铝箔上活性物质的分离是实现锂离 子电池高效回收的关键环节之一。由于负极中的石墨颗粒与铜箔之间的附着力较 低，废旧锂离子电池中的石墨可以通过机械处理轻松回收，相比之下，更有价值 的正极材料和铝箔通过聚偏二氟乙烯(PVDF)紧密连接，传统方法难以分离和 回收。

目前，分离铝箔和正极材料的常用方法包括：(1)在高温下加热正极片， 将阴极材料与铝箔分离。在这项技术中，加热过程中产生的二恶英等有毒气体会 造成严重的环境污染问题。(2)正极片用液氮快速冷却后粉碎，粉碎后通过电 分离回收铝。但该技术在分离过程中能耗巨大。(3)用有机溶剂如N，N-二甲 基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)浸泡正极片，加热并搅拌。该技 术在分离过程中会产生大量有机废水，设备投资相对较大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种废旧锂电池铝箔和正 极材料的分离方法，该方法不需要对废弃电池正极片种类进行分类，可大批量混 合处理，通过控制体系温度和搅拌速率便可实现铝箔和正极材料的物理分离。该 方法具有工艺简单、成本低廉、所需试剂少、无废气废液产生、不易造成环境污 染和分离率高等优点。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种废旧锂电池铝箔和正极材料的分离 方法，将废弃正极片破碎后，置于预热的分离液中通过搅拌方式促进铝箔层和正 极材料层分离，再趁热过滤，得到分离的铝箔和正极材料。

本发明利用粘结层在达到熔点后会从固态转化为液态的特点，将分离液温度 升至粘结层熔点附近，此时粘结层可视为完全流体，而分离液和粘结层存在密度 和粘度的差异，当粘结层与分离液的相对速度差足够大时，正极材料在内摩擦作 用下与铝板发生分离。