一種廢舊鋰離子電池回收方法
【專利摘要】本發明適用于鋰離子電池領域，提供了一種廢舊鋰離子電池回收方法，包括以下步驟：將廢舊鋰離子電池放電完全后，置于保護氣體中取出電芯；將所得電芯置于DMC中浸泡，清洗；取出電芯中的正、負極片，將正極片置于NMP中浸泡、超聲處理，獲得正極集流體和正極粉料溶液；負極片置于蒸餾水中浸泡、超聲處理，獲得負極集流體和負極粉料溶液；分別離心正、負極粉料溶液，收集正、負極粉料，干燥后回收利用。本發明提供的回收方法，時效短、操作性強、處理難度低，不僅可以解決鋰離子電池碳負極的處置問題，而且實現了鋰電池的正負極的全面回收，對環境保護有著積極意義。
【專利說明】
一種廢舊鋰離子電池回收方法
技術領域
[0001]本發明屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種廢舊鋰離子電池回收方法。
【背景技術】
[0002]在現有的電池應用領域，鋰離子電池以其高安全性、良好的高溫特性、長循環壽命、對環境友好、來源廣、價格低廉等優點引起人們的高度關注，而回收問題又是鋰離子電池在使用后不得不面對的。目前廢舊鋰離子電池資源化回收處理研究主要集中于對價值高的正極貴重金屬鈷和鋰的回收利用，由于缺乏對鋰離子電池碳負極廢片回收價值的認識，一般情況下使用后的負極廢片往往被直接廢棄。
[0003]已報道的鋰電石墨負極極片的回收多采用高溫煅燒、破碎、酸堿浸泡等方法使敷料從集流體上剝離，這種回收方法存在能耗較高、分離難度大、溶劑腐蝕強度大、易產生二次污染等的問題。同時，鋰電池的電解液為溶解LiPF6(六氟磷酸鋰)等鋰鹽的有機溶液，簡單的高溫煅燒、破碎、酸堿浸泡等過程中易造成電解液的揮發，電解液接觸水或空氣中的水分后將發生反應，生成有很強毒性的HF(氫氟酸)。此外，廢舊電池還可能有殘余的鋰枝晶，遇到空氣中的水分會生熱甚至著火。
[0004]若能提供一種對廢舊鋰離子電池正負極片進行全面回收的方法，不僅可以解決現有鋰離子電池負極片回收方面所存在的問題，也可實現對鋰離子電池材料的全面回收。然而，目前在本技術領域內，尚缺乏這樣一種環保、操作性強、且處理難度低的對廢舊鋰離子電池負極材料進行全面回收的方法。

【發明內容】

[0005]為解決上述技術問題，本發明提供了一種廢舊鋰離子電池回收方法，旨在解決現有鋰離子電池負極回收方法上存在的弊端，實現對廢舊鋰離子電池的全面回收。
[0006]本發明是這樣實現的，一種廢舊鋰離子電池回收方法，包括以下步驟:
[0007]將廢舊鋰離子電池放電完全后，置于保護氣體中取出電芯；
[0008]將所得電芯置于DMC(碳酸二甲酯)中浸泡，清洗；
[0009]取出電芯中的正、負極片，將正極片置于NMP(N_甲基吡咯烷酮)中浸泡、超聲處理，獲得正極集流體和正極粉料溶液;負極片置于蒸餾水中浸泡、超聲處理，獲得負極集流體和負極粉料溶液；
[0010]分別離心正、負極粉料溶液，收集正、負極粉料，干燥后回收利用。
[0011]本發明與現有技術相比，有益效果在于:本發明專利對鋰離子電池采用了對去殼后電芯立即用DMC浸取的方法對其進行處理。這樣既可消除LiPF6水解生成的氫氟酸對環境的影響，也可防止電解液揮發對人和環境的影響。對正、負極片進行浸泡、超聲等處理，使正、負極粉料高效地從集流體上剝離，保證了集流體的完整性。
[0012]本發明根據正負極結構和組成的不同對正、負極粉料進行分別回收，時效短、操作性強、處理難度低，不僅可以解決鋰離子電池碳負極的處置問題，回收的碳負極材料可使用在碳材料制備、輪胎摻碳、鋼鐵煉鋼等方面，而且對實現鋰電池的正負極的全面回收，對環境保護有著積極的意義。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明提供的廢舊鋰離子電池全回收工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0015]本發明的技術方案如圖1所示，具體包括如下步驟:
[0016]步驟一，將廢舊鋰離子電池放電完全后，置于保護氣體中取出電芯；
[0017]步驟二，將所得電芯置于DMC中浸泡，清洗；
[0018]步驟三，取出電芯中的正、負極片，將正極片置于NMP中加熱、浸泡、超聲處理，獲得正極集流體和正極粉料溶液；負極片置于蒸餾水中加熱、浸泡、超聲處理，獲得負極集流體和負極粉料溶液;正極集流體和負極集流體回收利用；
[0019]步驟四，分別離心正、負極粉料溶液，收集正、負極粉料，干燥后回收。
[0020]具體地，步驟一中，所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。
[0021]具體地，步驟二中，所述浸泡時間為0.5-lh，用DMC進行清洗，清洗次數為3-5次。
[0022]具體地，步驟三中，所述正極片、負極片的加熱溫度為80-90度，超聲處理的頻率為100-300W，時間為10-20min。
[0023]具體地，步驟四中，所述離心的速率為3000rpm，時間為5-10min。
[0024]本發明的技術方案為:在對廢舊鋰離子電池進行了放電、拆解等處理后，根據正負極結構和組成的不同對正、負極粉料進行分別回收。
[0025]在本發明的過程中，考慮到鋰離子電池的電解液為溶解LiPF6等鋰鹽的有機溶液，接觸水或空氣中的水分后將發生反應，生成有很強毒性的HF(氫氟酸)。此外，廢舊電池還可能有殘余的鋰枝晶，遇到空氣中的水分會生熱甚至著火，因此對廢舊鋰離子電池采用了對去殼后的電芯立即用DMC浸取的方法進行處理，這樣既可消除LiPF6水解生成的強酸對環境的影響、防止電解液揮發對人和環境的影響，還可以實現鋰鹽的回收利用。
[0026]對正、負極片進行浸泡、超聲等處理，粘結劑分解而逐漸失去粘結作用，使極片上的敷料快速、高效地從集流體上自然剝落，如粉料不能超聲振蕩分離下來，可對浸泡體系進行加熱，溫度不超過90度為宜。浸泡極片用的蒸餾水和NMP，在使用后通過蒸餾的方法繼續回收利用。使用此法處理極片得到的正、負極集流體外形完整，且經過超聲處理已將集流體上的敷粉完全除去，表面潔凈，不影響回收利用。
[0027]本發明根據正負極結構和組成的不同，對正、負極粉料分別進行回收，保證集流體的完整性，且避免集流體進入后續處理階段，省去了傳統沉鋁等工藝步驟。該方法簡化了回收工藝，縮短了流程，具有時效短、操作性強、處理難度低等優點，同時對環境友好。
[0028]最終獲得產品的品質較高，回收的正極粉料可用于制備新的鋰離子電池，回收的負極粉料制備成碳納米碎片，用于碳材料制備、輪胎摻碳、鋼鐵煉鋼等方面。因此本發明的回收方法實現了對廢鋰離子電池中正、負極全部組分的資源化回收，對環境保護有著積極的意義。
[0029]以下結合具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0030]實施例1
[0031](I)收集廢舊磷酸鐵鋰電池，先把這些單體電池完全放電；
[0032](2)在充滿惰性氣體的手套箱中，將完全放電的單體電池外殼解剖開，取出電芯，置于DMC中浸泡0.7h，然后用DMC沖洗三次；
[0033](3)廢舊磷酸鐵鋰電池電芯經DMC浸洗后移出手套箱，取出其中的正極片和負極片，正極片轉移到NMP中，負極極片轉移到蒸餾水，然后一起轉移到超聲清洗機中，溫度調成85度，以200W的頻率振蕩1min;分別收集獲得正極集流體和正極粉料溶液、負極集流體和負極粉料溶液；
[0034](4)超聲剝離下來的正、負極粉料溶液分別用蒸餾水多次低速離心(3000rpm，5min)洗滌后，收集得到的粉料，在鼓風干燥箱中100°C烘烤即得到正極、負極回收初料。
[0035](5)將回收的負極碳粉進一步處理制備成碳納米碎片，用于碳材料制備、輪胎摻碳或鋼鐵煉鋼;正極粉料將重生制備正極材料。
[0036]本方法實現了廢舊磷酸鐵鋰電池的高效、快速的分離回收，同時對環境友好，實現了廢舊磷酸鐵鋰電池中全部組分的資源化回收。
[0037]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種廢舊鋰離子電池回收方法，其特征在于，包括以下步驟: 將廢舊鋰離子電池放電完全后，置于保護氣體中取出電芯； 將所得電芯置于DMC中浸泡，清洗； 取出電芯中的正、負極片，將正極片置于NMP中浸泡、超聲處理，獲得正極集流體和正極粉料溶液;負極片置于蒸餾水中浸泡、超聲處理，獲得負極集流體和負極粉料溶液； 分別離心正、負極粉料溶液，收集正、負極粉料，干燥后回收利用。2.如權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述保護氣體為氮氣或惰性氣體。3.如權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述電芯置于DMC中浸泡的時間為0.5-1h04.如權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述正極片、負極片進行浸泡、超聲處理時進行加熱，所述加熱的溫度為80-90度。5.如權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述正極片、負極片的超聲處理的頻率為100-300W，時間為10-20min。6.如權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述離心的速率為3000rpm，時間為5-1Omin07.如權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述方法具體為: (1)收集廢舊鋰離子電池，完全放電； (2)在充滿惰性氣體的手套箱中，將電池外殼剖開，取出電芯，置于DMC浸泡0.5?Ih，并沖洗三次； (3)將電芯移出手套箱，取出正、負極片，正極片浸泡于NMP中，負極片浸泡于蒸餾水中；然后一起轉移到超聲清洗機中，溫度調成85度，以200W的頻率振蕩1min; (4)對處理后的NMP溶液和蒸餾水進行蒸餾處理，分別得到正極集流體和正極粉料溶液，負極集流體和負極粉料溶液;所得正極集流體和負極集流體回收利用； (5)對正、負極粉料溶液分別以速率3000rpm進行離心5min后洗滌，重復3-5次后收集正、負極粉料，然后將正、負極粉料置于鼓風干燥箱中以100°C烘烤即得正、負極回收初料； (6)將正極回收初料用于制備新的鋰離子電池正極材料，負極回收初料制備成碳納米碎片，用于碳材料制備、輪胎摻碳或鋼鐵煉鋼。
【文檔編號】H01M10/54GK105870529SQ201610284928
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】焦奇方, 鄧昌源, 歐家志, 錢龍
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司