一种废旧二次电池正极粉的回收方法与流程

文档序号:12474909阅读:512来源:国知局

本发明涉及一种电池的回收方法,尤其涉及一种废旧二次电池正极粉的回收方法。



背景技术:

二次电池由于其能量密度高、重量轻、寿命长等优良特性,被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等通信工具及数码电子产品和电动工具、电动汽车等领域,我国已成为全球最大的二次电池生产和消费国。

随着二次电池需求量的日趋增大,生产二次电池所需的钴、镍、锂等金属原材料供需矛盾将更加突出;另一方面,废旧二次电池中的钴、镍、锰等有价金属含量高、有毒、有害化合物多,大量的废旧二次电池如不能安全处置与利用,将会造成资源的浪费和严重的环境污染问题。因此,废旧二次电池的安全处置与材料循环利用不仅是电池行业不容缺失的一个重要环节,而且是解决电池生产原材料供需矛盾、降低生产成本的关键措施。

废旧二次电池中,正极材料为正极粉和铝箔,负极材料为碳粉和铜箔,外壳为钢壳;正极粉成份为富含多种金属化合物的混合体,比如极具价值的镍和钴等金属元素,利用废旧二次电池中的正极粉制备电池级硫酸镍、硫酸钴,并循环用作制备二次电池的原材料,不仅减少了其有害物质对环境的污染,并且通过循环再利用产生巨大的经济效益。

现有方式下进行的废旧二次电池正极粉的回收方法中,经常是使用各类酸和有机溶剂使正极粉中的相关金属溶解,进而实现物质分离,但通过这种分离方式将残留下许多溶解了各种有害物质的酸和有机溶剂,难以处理,极易造成环境污染。

因此,针对现今废旧二次电池正极粉的回收中遇到的上述问题,提供一种不用到各类酸和有机溶剂,不会造成环境污染的废旧二次电池正极粉的回收方法在当今的形势下显得越来越迫切。



技术实现要素:

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有技术下废旧二次电池正极粉的回收方法中需要使用各类酸和有机溶剂,极易造成环境污染的缺点,本发明要解决的技术问题是提供一种不用到各类酸和有机溶剂,不会造成环境污染的废旧二次电池正极粉的回收方法。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题,本发明提供了这样一种废旧二次电池正极粉的回收方法,具体包括以下步骤:

a.将废旧二次电池进行放电,将废旧二次电池中的残余电量充分放净;

b.将放电后的废旧二次电池进行焙烧,焙烧温度为700℃-900℃,焙烧时间为1.5-2.5小时,将废旧二次电池中易分解的有机溶剂和电解液加热分解及释放;

c.将焙烧后的废旧二次电池进行破碎,再进行粉碎,通过破碎将废旧二次电池分解成小颗粒,通过粉碎将颗粒进一步细化,并使其中粘附在一起的不同物质摩擦分离;

d.将粉碎后的物质进行筛分,筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,根据成形颗粒的大小,粉碎后的颗粒中特征尺寸小于0.5mm的颗粒为正极粉和碳粉的混合物,粉碎后的颗粒中特征尺寸大于0.5mm的颗粒为铁、铝和铜的金属颗粒,对于回收正极粉只需要筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,对于特征尺寸大于0.5mm的颗粒,可以另做其他用处;

e.将筛分出的颗粒进行摇选,摇选的频率为0.5-5Hz,摇选的振荡幅度为10-20mm,摇选所得为碳粉,可以另做其他用处,将摇选所得移除,剩余部分即为正极粉,从而实现正极粉的回收。

优选地,步骤a中的放电,为将废旧二次电池放入盛有电解液的槽中,使电池中的残余电量放净。

优选地,步骤c中的破碎,为将焙烧后的废旧二次电池分两步进行,第一步为进行切割处理,将废旧二次电池切开,第二步为进行冲击处理,将废旧二次电池冲碎。

优选地,步骤c中的粉碎,为通过球磨机将破碎后的电池进行粉碎,。

优选地,步骤e中的摇选,摇选的振荡方式为往复式,摇选的横向坡度为2.5°-4.5°。

优选地,废旧二次电池为镍氢电池或者锂离子电池。

(3)有益效果

本发明与现有技术相比,在整个回收过程中不使用酸和有机溶剂,仅仅通过物理分选的方法就将物质进行有效分离,得到最终产物正极粉,不仅省去了带酸和有机溶剂的加工步骤,消除了化学试剂的使用,节省了加工成本,更在实现物质回收的前提下,不另外产生化学有害物质,达到了安全环保的效果,使本发明工艺能安全可持续的有效进行。

同时,步骤a中的放电,为将废旧二次电池放入盛有电解液的槽中,使电池中的残余电量放净,通过这种方法可以将废旧二次电池中的电量充分放净,使后续作业更加安全。

步骤c中的破碎,为将焙烧后的废旧二次电池分两步进行,第一步为进行切割处理,将废旧二次电池切开,第二步为进行冲击处理,将废旧二次电池冲碎,通过分两步进行破碎可以将废旧二次电池破碎更加彻底,同时,可以使破碎后的颗粒更加均匀,有利于后续粉碎及筛分的处理。

步骤c中的粉碎,为通过球磨机将破碎后的电池进行粉碎,通过球磨机进行球磨粉碎可以使各物质的分离更加彻底,有利于后续筛分的处理,并通过提高分离效率,增强各物质最终回收的纯度。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种废旧二次电池正极粉的回收方法,如图1所示,具体包括以下步骤:

a.将废旧镍氢电池放入盛有电解液的槽中,使废旧镍氢电池中的残余电量充分放净;

b.将放电后的废旧镍氢电池均匀的送入回转窑燃烧室焙烧,焙烧温度700℃,焙烧时间2.5小时,将废旧镍氢电池中易分解的有机溶剂和电解液加热分解及释放;

c.将焙烧后的废旧镍氢电池先用立式破碎机进行初步的切割处理,将废旧镍氢电池切开,再用双轴撕碎机进行深入的冲击处理,将废旧镍氢电池彻底撕碎,然后,再用节能球磨机进行粉碎,将其中的不同物质粉碎分离;

d.将粉碎后的物质用双层直线振动筛进行筛分,筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,粉碎后的颗粒中特征尺寸小于0.5mm的颗粒为正极粉和碳粉的混合物,粉碎后的颗粒中特征尺寸大于0.5mm的颗粒为铁、铝和铜的金属颗粒,对于回收正极粉只需要筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,对于特征尺寸大于0.5mm的颗粒,可以另做其他用处;

e.将筛分出的颗粒利用空气摇床分选机进行摇选,摇选的频率为0.5Hz,摇选的振荡幅度为20mm,摇选的振荡方式为往复式,摇选的横向坡度为4.5°,摇选所得为碳粉,可以另做其他用处,将摇选所得移除,剩余部分即为正极粉,从而实现正极粉的回收。

通过上述步骤进行处理,并通过检测与称量,得到相关数据:处理前废旧镍氢电池内正极粉总含量为0.66Kg,经过处理最终出料得到正极粉0.6Kg,得出正极粉的回收率为91%。

实施例2

一种废旧二次电池正极粉的回收方法,如图1所示,具体包括以下步骤:

a.将废旧锂电池放入盛有电解液的槽中,使废旧锂电池中的残余电量充分放净;

b.将放电后的废旧锂电池均匀的送入回转窑燃烧室焙烧,焙烧温度900℃,焙烧时间1.5小时,将废旧锂电池中易分解的有机溶剂和电解液加热分解及释放;

c.将焙烧后的废旧锂电池先用立式破碎机进行初步的切割处理,将废旧锂电池切开,再用双轴撕碎机进行深入的冲击处理,将废旧锂电池彻底撕碎,然后,再用节能球磨机进行粉碎,将其中的不同物质粉碎分离;

d.将粉碎后的物质用双层直线振动筛进行筛分,筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,粉碎后的颗粒中特征尺寸小于0.5mm的颗粒为正极粉和碳粉的混合物,粉碎后的颗粒中特征尺寸大于0.5mm的颗粒为铁、铝和铜的金属颗粒,对于回收正极粉只需要筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,对于特征尺寸大于0.5mm的颗粒,可以另做其他用处;

e.将筛分出的颗粒利用空气摇床分选机进行摇选,摇选的频率为3Hz,摇选的振荡幅度为15mm,摇选的振荡方式为往复式,摇选的横向坡度为3.5°,摇选所得为碳粉,可以另做其他用处,将摇选所得移除,剩余部分即为正极粉,从而实现正极粉的回收。

通过上述步骤进行处理,并通过检测与称量,得到相关数据:处理前废旧锂电池内正极粉总含量为0.59Kg,经过处理最终出料得到正极粉0.54Kg,得出正极粉的回收率为92.1%。

实施例3

一种废旧二次电池正极粉的回收方法,如图1所示,具体包括以下步骤:

a.将废旧锂电池放入盛有电解液的槽中,使废旧锂电池中的残余电量充分放净;

b.将放电后的废旧锂电池均匀的送入回转窑燃烧室焙烧,焙烧温度800℃,焙烧时间2小时,将废旧锂电池中易分解的有机溶剂和电解液加热分解及释放;

c.将焙烧后的废旧锂电池先用立式破碎机进行初步的切割处理,将废旧锂电池切开,再用双轴撕碎机进行深入的冲击处理,将废旧锂电池彻底撕碎,然后,再用节能球磨机进行粉碎,将其中的不同物质粉碎分离;

d.将粉碎后的物质用双层直线振动筛进行筛分,筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,粉碎后的颗粒中特征尺寸小于0.5mm的颗粒为正极粉和碳粉的混合物,粉碎后的颗粒中特征尺寸大于0.5mm的颗粒为铁、铝和铜的金属颗粒,对于回收正极粉只需要筛分出特征尺寸小于0.5mm的颗粒,对于特征尺寸大于0.5mm的颗粒,可以另做其他用处;

e.将筛分出的颗粒利用空气摇床分选机进行摇选,摇选的频率为5Hz,摇选的振荡幅度为10mm,摇选的振荡方式为往复式,摇选的横向坡度为2.5°,摇选所得为碳粉,可以另做其他用处,将摇选所得移除,剩余部分即为正极粉,从而实现正极粉的回收。

通过上述步骤进行处理,并通过检测与称量,得到相关数据:处理前废旧锂电池内正极粉总含量为0.63Kg,经过处理最终出料得到正极粉0.58Kg,得出正极粉的回收率为91.8%。

通过以上数据可知,上述废旧二次电池的处理工艺,能够对废旧二次电池进行有效的回收利用,并且本发明与现有技术相比,在整个回收过程中不使用酸和有机溶剂,仅仅通过物理分选的方法就将物质进行有效分离,得到最终产物正极粉,不仅省去了带酸和有机溶剂的加工步骤,消除了化学试剂的使用,节省了加工成本,更在实现物质回收的前提下,不另外产生化学有害物质,达到了安全环保的效果,使本发明工艺能安全可持续的有效进行。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形、改进及替代,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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