专利名称：废旧锂离子电池真空碳热回收工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环境保护领域的废旧锂离子电池资源化处理工艺，尤 其适合于金属钴资源的再生和利用。
背景技术：
锂离子电池自1992年由索尼公司产业化以来，迅速成为小电器 和移动通讯设备的主要电源。我国是全球最大的手机使用国，也是全 球最大的锂离子生产和使用国之一。2003年，我国的锂离子电池生 产量已达3.38亿只，并且每年仍在增加。锂离子电池的有效充放电 次数一般为400-600次，寿命一般为3年左右。据此计算，仅2003 年，锂离子电池的废弃量就在3亿只左右。近年来，随着锂离子电池 使用量的不断增加，锂离子电池的废弃量也将不断增多，废锂离子电 池已经成为固体废物中不可忽视的部分。如何妥善处理它们，是人们 面临的一大问题。
从另一方面看，废旧锂电池如果可以实现有效资源化利用，将会 对弥补我国钴资源短缺、确保钴工业可持续发展起到积极有效的推动 作用。我国是钴资源极为匮乏但市场需求量巨大的国家之一，单一钴 土矿的含量只占全国总含量的2%，平均品位只有0.3%，伴生钴矿的 品位为0.02%。由于每年在国内钴资源生产的钴量不到1000吨，因 此我国需要花费大量的外汇进口含钴原料。与常规钴原料相比，废弃 锂离子电池中的钴含量一般在15%以上，远远高于矿石和其它原料的 品位，如果能够有效利用将会产生极大的经济和环境效益。 目前，废旧锂离子电池处理技术可分为两类①湿法浸出处理技 术；②火法煅烧与湿法浸出相结合处理技术。湿法浸出处理主要包括 电池破碎或剥离、酸浸出(盐酸、硝酸、硫酸等)和分离(沉淀、络合、 萃取等方法)等过程，其操作条件温和，浸出温度一般小于8(TC，但 浸出液成分复杂，分离步骤较多且产生大量二次废液。
火法与湿法相结合处理技术主要包括破碎或剥离(或直接连行焚 烧)、焚烧或热处理和湿法浸出分离等过程，其特点是工艺相对简单， 但能耗较高，电解质溶液和电极中其它成分燃烧过程中会产生有害气 体，造成环境污染。综上可以看出，现有的锂离子电池回收技术存在 着工艺复杂、资源回收率低和二次污染严重的问题。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一 种工艺流程简单、金属回收效率高、耗能小、不产生二次污染的废旧 锂电池真空碳热回收工艺。
废旧锂离子电池真空碳热回收工艺，其特征在于，生产工艺分为 三个工序，即预处理工序、成型干燥工序和真空热处理工序；所述的 预处理工序，即将废旧锂离子电池拆解或破碎后，利用机械或化学力 把钴酸锂粉从铝片上剥落下来；所述的成型干燥工序，即将剥落下的 钴酸锂粉与还原剂、粘合剂混合均匀并制粒或制块，再将制成的粒或 块的物料干燥至水分含量小于1%;所述的真空热处理工序是将粒状 或块状物料装入料舟中，将料舟送入真空炉内进行真空热处理，真空 炉挥发出的有机物和金属蒸气经冷凝器冷却后捕获。处理完成后分别
回收料舟中金属钴和冷凝器中金属锂。
本发明的主要应用对象为以钴酸锂为正极材料的废锂离子电池 或电池生产废料。所述的成型干燥工序由混料、制粒或制块和干燥组 成，制粒或制块所用的粘结剂为工业淀粉，加入量为钴酸锂粉重量的 1~3%;还原剂为碳粉、煤粉或其它含碳材料，加入量为钴酸锂重量
的24 27%，干燥温度为120~150°C。所述真空热处理工序，其真空 炉的加热方式为间接加热，真空炉的炉膛温度为1000 1200°C，真空 度为10 1000Pa，冷凝器温度为20 8(TC。
下面结合说明书附图及实施例进一步阐述本发明的内容。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式
如图1所示，废旧锂离子电池真空碳热回收工艺主要分为三个工 序，即预处理工序、成型干燥工序和真空热处理工序。本实施例中， 废锂离子电池由北京某锂电池公司提供。首先将废旧锂电池利用稀盐 水放电；放电完毕后，将废旧锂离子电池拆解，利用机械力把钴酸锂 粉从铝片上剥落下来；将剥落下的钴酸锂粉中加入2%的粘结剂和 25%的活性碳粉作为还原剂，混合均匀并制粒，再将制成粒状物料干 燥至水分含量小于1%。
干燥后样品装入不锈钢料舟中，将料舟装入真空炉中，设定温度 为1000-1200°C，真空度为l(MOOOPa，冷凝器温度为20 80°C，时 间为4小时后出料。加热过程中挥发出的金属和有机物蒸气利用设置
在炉外的冷凝器捕获。冷凝器的温度控制在o。c左右。处理完成后，
钴主要集中在料舟中，锂主要集中于冷凝器中。料舟残留物中钴的纯
度〉95%;冷凝器收到到锂的纯度>70%。 二者均可以作为高品位有 价金属资源使用。
权利要求
1、废旧锂离子电池真空碳热回收工艺，其特征在于，生产工艺分为三个工序，即预处理工序、成型干燥工序和真空热处理工序；所述的预处理工序，即将废旧锂离子电池拆解或破碎后，利用机械或化学力把钴酸锂粉从铝片上剥落下来；所述的成型干燥工序，即将剥落下的钴酸锂粉与还原剂、粘合剂混合均匀并制粒或制块，再将制成的粒或块的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空热处理工序是将粒状或块状物料装入料舟中，将料舟送入真空炉内进行真空热处理，真空炉挥发出的有机物和金属蒸气经冷凝器冷却后捕获。处理完成后分别回收料舟中金属钴和冷凝器中金属锂。
2、 根据权利要求书1所述的废旧锂离子电池真空碳热回收工艺， 其特征在于，废旧锂离子电池中的正极活性物质为钴酸锂。
3、 根据权利要求书1所述的废旧锂离子电池真空碳热回收工艺， 其特征在于，所述的成型干燥工序由混料、制粒或制块和干燥组成， 制粒或制块所用的粘结剂为工业淀粉，加入量为钴酸锂粉重量的 1~3%;还原剂为碳粉、煤粉或其它含碳材料，加入量为钴酸锂重量 的24~27%，干燥温度为120~150°C。
4、 根据权利要求书1所述的废旧锂离子电池真空碳热回收工艺， 其特征在于，所述真空热处理工序，其真空炉的加热方式为间接加热， 真空炉的炉膛温度为1000~1200°C，真空度为10~1000Pa，冷凝器温 度为20 80。C。
全文摘要
废旧锂离子电池真空碳热回收工艺，其工艺分为三个工序，即预处理工序、成型干燥工序和真空热处理工序；所述的预处理工序，即将废旧锂离子电池拆解或破碎后，利用机械或化学力把钴酸锂粉从铝片上剥落下来；所述的成型干燥工序，即将剥落下的钴酸锂粉与还原剂、粘合剂混合均匀并制粒或制块，再将制成的粒或块的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空炉处理工序是将粒状或块状物料装入料舟中，将料舟送入真空炉内进行真空热处理，真空炉挥发出的有机物和金属蒸气经冷凝器冷却后捕获。处理完成后分别回收料舟中的金属钴和冷凝器中的金属锂。该工艺流程简单、金属回收效率高、耗能小、不产生二次污染。
文档编号H01M10/54GK101170204SQ200710176508
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者吴建芝, 张付申, 朱建新, 陈梦君 申请人:中国科学院生态环境研究中心