一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法与流程

1.本发明是涉及一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法，属于废弃物资源化回收利用技术领域。


背景技术：

2.由于锂离子电池结构复杂、材料成分多，特别是其中的粘接剂是非常稳定的材料如聚偏四氟乙烯，所以现在难以回收利用。目前采用的方法是直接焚烧，然后通过碱、酸处理，焚烧的目的是使其中的粘接剂聚偏四氟乙烯与氧气发生氧化反应，从而使粘接剂掺合料失效，正负极材料从正负极上脱落，同时其中的隔膜也会发生燃烧。但这种处理方法会造成污染，同时其它材料如铝箔、锂盐等也会与氧气发生化学反应，回收率低，造成资源浪费。
3.随着电子产品的报废越来越多，用于电子产品的锂离子电池的报废量也越来越大，如何环保回收锂离子电池也越来越重要。因此，本领域急需研发一种既清洁环保，且能耗和成本低，资源利用率高，尤其可解决裂解釜内易结垢、结焦这个世界性技术难题的有关废旧锂离子电池的回收方法，这将对废旧锂离子电池的资源化利用具有重要经济价值和深远社会意义。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种既清洁环保，且能耗和成本低，资源利用率高，尤其可解决裂解釜内易结垢、结焦这个世界性技术难题的，能实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法。
5.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法，包括废旧锂离子电池，所述回收方法是将废旧锂离子电池浸没在金属或/和合金的熔融液中，通过在隔绝空气的金属或/和合金的熔融液的作用下进行无氧裂解，从而可以将不同的材料进行分离，如：将正负极与其中的隔膜分离。
7.由于在熔融液中没有空气，可达到隔绝空气的效果。废旧锂离子电池通过在隔绝空气的金属或/和合金的熔融液的隔绝和加热作用下进行无氧裂解，其中的塑料外壳及隔膜等有机物可被裂解成油和气体，电极材料与集流体之间的粘接剂在高温作用下失去粘性而相互分离，废旧锂离子电池中的金属铜箔和铝箔由于没有与空气接触也不会被氧化，仍然保持原状，电极材料同样保持原状，因此，本发明方法，不仅裂解回收效率高，而且资源化利用程度高。
8.一种实施方案，所述金属或/和合金的熔融液的温度在300～700℃之间。在此温度范围内，电池塑料外壳及隔膜均可完全裂解成油和气体，且可使粘接剂失去粘性。
9.一种实施方案，所述的回收方法是先将废旧锂离子电池浸没于300～450℃的金属或/和合金的熔融液中，使粘结剂、隔膜、塑料件、橡胶件裂解完全，然后升温至690～720℃，使其中的铝金属熔化。在300～450℃下，可使塑料及隔膜裂解成油的比例高，回收的经济价
值最高；在690～720℃，可使其中的铝箔熔化，实现对其中金属铝的回收。
10.一种实施方案，所述的回收方法是先将废旧锂离子电池浸没于300～450℃的金属或/和合金的熔融液中，使粘结剂、隔膜、塑料件、橡胶件裂解完全，然后将未裂解的剩余物移至690～720℃的金属或/和合金的熔融液中，使其中的铝金属熔化。这种分离式加热裂解方法可显著提高裂解效率，分工协作。
11.一种实施方案，在铝金属熔化后，再降温至350～660℃，使熔融的铝金属凝固成铝块。目前全世界在回收废旧锂离子电池时，都是通过酸或碱将铝箔溶解成硫酸铝或铝酸钠，这种处理方式不仅将宝贵的金属铝浪费，还消耗大量的酸或碱，同时还产生新的废水污染。本发明方法可将宝贵的铝箔完全回收利用，并且可节省大量化学药品，还杜绝了新污染。
12.一种优选方案，所述金属或/和合金的熔融液为铅金属或/和铅合金的熔融液。因为金属铅的导热性能好，传热效率高，且熔点低，价格低，表面张力大，不会与油、渣、气粘附在一起；特别是铅锡合金，熔点更低。更关键的是，由于铅和/或铅合金的比重大，裂解后产生的残留物不会沉入到加热容器的底部，可确保不会结垢、结焦，可保证良好的导热性。
13.一种实施方案，所述废旧锂离子电池在浸没于金属或/和合金的熔融液之前先进行粉碎。因为废旧锂离子电池里含有电解液，如果不粉碎直接浸没在高温熔融液中，会发生剧烈膨胀，甚至爆炸。通过粉碎处理后可避免安全事故的发生，更加安全。
14.一种优选方案，所述粉碎是在液体中进行。因为废旧锂离子电池可能还存在一定残留的电能，如果在空气中进行粉碎很容易发生爆炸、燃烧。但在液体里进行粉碎时，由于液体里没有空气，也就是没有氧气，在没有氧气的条件下可避免发生爆炸、燃烧。当然液体的种类有多种，如果选用碱性液体，可以将电解质吸收，同时也可以将分解的氟化氢吸收，反应成氟化钠，防止氟化氢的毒性危害。
15.一种优选方案，回收漂浮在金属或/和合金的熔融液上方的固态物，进行粉碎后再进行分离处理，使其中的正、负极及正、负极材料相分离。由于熔融铅、铅合金的比重大于铜箔、铝及电极材料，所以裂解后的残留物都会漂浮在上面，便于从上面取出。取出后进行分离，有利于后续的分离回收利用。
16.一种实施方案，使裂解产生的可燃气体经过尾气处理装置进行回收处理。如：使裂解产生的油、气先引入冷凝器，然后使未被冷凝的气体直接引入气体贮存器。由于废旧锂离子电池在裂解后会产生油、气体，通过冷凝可以有效地回收利用，同时避免对空气的污染，变废为宝。
17.与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
18.本发明通过创造性地采用金属或/和合金的熔融液对废旧锂离子电池进行直接加热，使废旧锂离子电池在金属或/和合金的熔融液中发生无氧裂解，显著降低了废旧锂离子电池对环境所造成的污染和危害，真正实现了废旧锂离子电池无害化处理，可实现对废旧锂离子电池最大程度的资源化利用；而且加热温度可精确控制，可确保废旧锂离子电池及裂解后产生的裂解渣不会沉入裂解容器中产生结垢、结焦，从而彻底解决现有技术中的结垢、结焦难题；另外，使废旧锂离子电池浸没在金属或/和合金的熔融液中进行裂解反应，可使加热效率显著提高，节约能耗，资源利用率高，处理周期短；总之，本发明相对于现有技术，具有显著进步性，对实现废旧锂离子电池资源化利用具有重要经济价值和深远社会意义。
附图说明
19.图1是实施例1提供的一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法的原理示意图。
20.图2是实施例2提供的一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收装置的结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合实施例和附图对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
22.实施例1
23.请参阅图1所示，本实施例提供的一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法是：将废旧锂离子电池2放置在裂解釜1内，裂解釜1内设有金属或/和合金的熔融液3(本实施例中是铅锡合金的熔融液)，在裂解釜1底部用火源4加热以保持金属或/和合金的熔融液3处于液体状态。废旧锂离子电池2浸没在金属或/和合金的熔融液3中，通过金属或/和合金的熔融液3的直接加热进行裂解。由于废旧锂离子电池2直接浸没在金属或/和合金的熔融液3中，因而与空气隔绝，处于无氧状态，不会发生燃烧现象。同时，由于金属或/和合金的熔融液的密度是空气的八百倍，所以传热速度是空气的八百倍，裂解速度非常快，只需要仅仅七分钟就可以完成裂解过程，是现有技术的六百倍，可显著降低裂解所需的能量消耗和提高裂解效率。
24.实施例2
25.请参阅图2所示，本实施例提供的一种实现废旧锂离子电池无氧裂解的回收方法是：将废旧锂离子电池2浸没在温度为400℃的金属或/和合金的熔融液3(本实施例中是铅锡合金的熔融液)中，废旧锂离子电池2在金属或/和合金的熔融液3的加热作用下被迅速裂解成油、气及残留物。油、气通过油气导管5进入到冷凝器6中，在冷凝水7的冷却作用下，燃油沉积在燃油罐8内。气体通过导气管9排入到贮气罐10内。气体从贮气罐10通过尾气处理装置11处理后，可用作燃料气体。将裂解釜1内的残留物取出，通过粉碎后分离出金属与炭化物，可使金属得到回收利用。向所得炭化物中加入淀粉挤压成棒型，干燥后进行二次炭化处理成燃料棒可回收利用。
26.最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。