一种废旧锂离子电池回收方法
【专利摘要】本发明适用于锂离子电池领域，提供了一种废旧锂离子电池回收方法，包括以下步骤：将废旧锂离子电池放电完全后，置于保护气体中取出电芯；将所得电芯置于DMC中浸泡，清洗；取出电芯中的正、负极片，将正极片置于NMP中浸泡、超声处理，获得正极集流体和正极粉料溶液；负极片置于蒸馏水中浸泡、超声处理，获得负极集流体和负极粉料溶液；分别离心正、负极粉料溶液，收集正、负极粉料，干燥后回收利用。本发明提供的回收方法，时效短、操作性强、处理难度低，不仅可以解决锂离子电池碳负极的处置问题，而且实现了锂电池的正负极的全面回收，对环境保护有着积极意义。
【专利说明】
一种废旧锂离子电池回收方法
技术领域
[0001]本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池回收方法。
【背景技术】
[0002]在现有的电池应用领域，锂离子电池以其高安全性、良好的高温特性、长循环寿命、对环境友好、来源广、价格低廉等优点引起人们的高度关注，而回收问题又是锂离子电池在使用后不得不面对的。目前废旧锂离子电池资源化回收处理研究主要集中于对价值高的正极贵重金属钴和锂的回收利用，由于缺乏对锂离子电池碳负极废片回收价值的认识，一般情况下使用后的负极废片往往被直接废弃。
[0003]已报道的锂电石墨负极极片的回收多采用高温煅烧、破碎、酸碱浸泡等方法使敷料从集流体上剥离，这种回收方法存在能耗较高、分离难度大、溶剂腐蚀强度大、易产生二次污染等的问题。同时，锂电池的电解液为溶解LiPF6(六氟磷酸锂)等锂盐的有机溶液，简单的高温煅烧、破碎、酸碱浸泡等过程中易造成电解液的挥发，电解液接触水或空气中的水分后将发生反应，生成有很强毒性的HF(氢氟酸)。此外，废旧电池还可能有残余的锂枝晶，遇到空气中的水分会生热甚至着火。
[0004]若能提供一种对废旧锂离子电池正负极片进行全面回收的方法，不仅可以解决现有锂离子电池负极片回收方面所存在的问题，也可实现对锂离子电池材料的全面回收。然而，目前在本技术领域内，尚缺乏这样一种环保、操作性强、且处理难度低的对废旧锂离子电池负极材料进行全面回收的方法。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种废旧锂离子电池回收方法，旨在解决现有锂离子电池负极回收方法上存在的弊端，实现对废旧锂离子电池的全面回收。
[0006]本发明是这样实现的，一种废旧锂离子电池回收方法，包括以下步骤:
[0007]将废旧锂离子电池放电完全后，置于保护气体中取出电芯；
[0008]将所得电芯置于DMC(碳酸二甲酯)中浸泡，清洗；
[0009]取出电芯中的正、负极片，将正极片置于NMP(N_甲基吡咯烷酮)中浸泡、超声处理，获得正极集流体和正极粉料溶液;负极片置于蒸馏水中浸泡、超声处理，获得负极集流体和负极粉料溶液；
[0010]分别离心正、负极粉料溶液，收集正、负极粉料，干燥后回收利用。
[0011]本发明与现有技术相比，有益效果在于:本发明专利对锂离子电池采用了对去壳后电芯立即用DMC浸取的方法对其进行处理。这样既可消除LiPF6水解生成的氢氟酸对环境的影响，也可防止电解液挥发对人和环境的影响。对正、负极片进行浸泡、超声等处理，使正、负极粉料高效地从集流体上剥离，保证了集流体的完整性。
[0012]本发明根据正负极结构和组成的不同对正、负极粉料进行分别回收，时效短、操作性强、处理难度低，不仅可以解决锂离子电池碳负极的处置问题，回收的碳负极材料可使用在碳材料制备、轮胎掺碳、钢铁炼钢等方面，而且对实现锂电池的正负极的全面回收，对环境保护有着积极的意义。
【附图说明】
[0013]图1是本发明提供的废旧锂离子电池全回收工艺流程图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]本发明的技术方案如图1所示，具体包括如下步骤:
[0016]步骤一，将废旧锂离子电池放电完全后，置于保护气体中取出电芯；
[0017]步骤二，将所得电芯置于DMC中浸泡，清洗；
[0018]步骤三，取出电芯中的正、负极片，将正极片置于NMP中加热、浸泡、超声处理，获得正极集流体和正极粉料溶液；负极片置于蒸馏水中加热、浸泡、超声处理，获得负极集流体和负极粉料溶液;正极集流体和负极集流体回收利用；
[0019]步骤四，分别离心正、负极粉料溶液，收集正、负极粉料，干燥后回收。
[0020]具体地，步骤一中，所述保护气体为氮气或惰性气体。
[0021]具体地，步骤二中，所述浸泡时间为0.5-lh，用DMC进行清洗，清洗次数为3-5次。
[0022]具体地，步骤三中，所述正极片、负极片的加热温度为80-90度，超声处理的频率为100-300W，时间为10-20min。
[0023]具体地，步骤四中，所述离心的速率为3000rpm，时间为5-10min。
[0024]本发明的技术方案为:在对废旧锂离子电池进行了放电、拆解等处理后，根据正负极结构和组成的不同对正、负极粉料进行分别回收。
[0025]在本发明的过程中，考虑到锂离子电池的电解液为溶解LiPF6等锂盐的有机溶液，接触水或空气中的水分后将发生反应，生成有很强毒性的HF(氢氟酸)。此外，废旧电池还可能有残余的锂枝晶，遇到空气中的水分会生热甚至着火，因此对废旧锂离子电池采用了对去壳后的电芯立即用DMC浸取的方法进行处理，这样既可消除LiPF6水解生成的强酸对环境的影响、防止电解液挥发对人和环境的影响，还可以实现锂盐的回收利用。
[0026]对正、负极片进行浸泡、超声等处理，粘结剂分解而逐渐失去粘结作用，使极片上的敷料快速、高效地从集流体上自然剥落，如粉料不能超声振荡分离下来，可对浸泡体系进行加热，温度不超过90度为宜。浸泡极片用的蒸馏水和NMP，在使用后通过蒸馏的方法继续回收利用。使用此法处理极片得到的正、负极集流体外形完整，且经过超声处理已将集流体上的敷粉完全除去，表面洁净，不影响回收利用。
[0027]本发明根据正负极结构和组成的不同，对正、负极粉料分别进行回收，保证集流体的完整性，且避免集流体进入后续处理阶段，省去了传统沉铝等工艺步骤。该方法简化了回收工艺，缩短了流程，具有时效短、操作性强、处理难度低等优点，同时对环境友好。
[0028]最终获得产品的品质较高，回收的正极粉料可用于制备新的锂离子电池，回收的负极粉料制备成碳纳米碎片，用于碳材料制备、轮胎掺碳、钢铁炼钢等方面。因此本发明的回收方法实现了对废锂离子电池中正、负极全部组分的资源化回收，对环境保护有着积极的意义。
[0029]以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0030]实施例1
[0031](I)收集废旧磷酸铁锂电池，先把这些单体电池完全放电；
[0032](2)在充满惰性气体的手套箱中，将完全放电的单体电池外壳解剖开，取出电芯，置于DMC中浸泡0.7h，然后用DMC冲洗三次；
[0033](3)废旧磷酸铁锂电池电芯经DMC浸洗后移出手套箱，取出其中的正极片和负极片，正极片转移到NMP中，负极极片转移到蒸馏水，然后一起转移到超声清洗机中，温度调成85度，以200W的频率振荡1min;分别收集获得正极集流体和正极粉料溶液、负极集流体和负极粉料溶液；
[0034](4)超声剥离下来的正、负极粉料溶液分别用蒸馏水多次低速离心(3000rpm，5min)洗涤后，收集得到的粉料，在鼓风干燥箱中100°C烘烤即得到正极、负极回收初料。
[0035](5)将回收的负极碳粉进一步处理制备成碳纳米碎片，用于碳材料制备、轮胎掺碳或钢铁炼钢;正极粉料将重生制备正极材料。
[0036]本方法实现了废旧磷酸铁锂电池的高效、快速的分离回收，同时对环境友好，实现了废旧磷酸铁锂电池中全部组分的资源化回收。
[0037]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种废旧锂离子电池回收方法，其特征在于，包括以下步骤: 将废旧锂离子电池放电完全后，置于保护气体中取出电芯； 将所得电芯置于DMC中浸泡，清洗； 取出电芯中的正、负极片，将正极片置于NMP中浸泡、超声处理，获得正极集流体和正极粉料溶液;负极片置于蒸馏水中浸泡、超声处理，获得负极集流体和负极粉料溶液； 分别离心正、负极粉料溶液，收集正、负极粉料，干燥后回收利用。2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述保护气体为氮气或惰性气体。3.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述电芯置于DMC中浸泡的时间为0.5-1h04.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述正极片、负极片进行浸泡、超声处理时进行加热，所述加热的温度为80-90度。5.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述正极片、负极片的超声处理的频率为100-300W，时间为10-20min。6.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述离心的速率为3000rpm，时间为5-1Omin07.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述方法具体为: (1)收集废旧锂离子电池，完全放电； (2)在充满惰性气体的手套箱中，将电池外壳剖开，取出电芯，置于DMC浸泡0.5?Ih，并冲洗三次； (3)将电芯移出手套箱，取出正、负极片，正极片浸泡于NMP中，负极片浸泡于蒸馏水中；然后一起转移到超声清洗机中，温度调成85度，以200W的频率振荡1min; (4)对处理后的NMP溶液和蒸馏水进行蒸馏处理，分别得到正极集流体和正极粉料溶液，负极集流体和负极粉料溶液;所得正极集流体和负极集流体回收利用； (5)对正、负极粉料溶液分别以速率3000rpm进行离心5min后洗涤，重复3-5次后收集正、负极粉料，然后将正、负极粉料置于鼓风干燥箱中以100°C烘烤即得正、负极回收初料； (6)将正极回收初料用于制备新的锂离子电池正极材料，负极回收初料制备成碳纳米碎片，用于碳材料制备、轮胎掺碳或钢铁炼钢。
【文档编号】H01M10/54GK105870529SQ201610284928
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】焦奇方, 邓昌源, 欧家志, 钱龙
【申请人】深圳市沃特玛电池有限公司