一种锂离子动力电池梯次利用回收方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，包括以下步骤：剔除表面不平整、有变形、裂纹和漏液的动力电池包串联单体，剔除内阻数值与中间内阻值偏差大于20%的动力电池包串联单体；根据实际容量与额定容量比值确定动力电池包串联单体的梯次利用用途；然后将实际容量为额定容量10%以下的动力电池包串联单体挤压破碎，将破碎后的动力电池包串联单体中的固液组分分离，然后将固体组件中的正负极材料分拣出来，分别进行再生处理进行二次回收利用，将电解液中的六氟磷酸锂分离出来用于重新配制电解液；能够充分地再次利用废旧动力电池包串联单体中的固液组分，有利于减少废弃物的排放以保护环境，且有利于原料的重复利用以节约资源。
【专利说明】
一种锂离子动力电池梯次利用回收方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种动力锂电池梯次利用和微电网储能技术领域，特别是一种锂离子动力电池梯次利用回收方法。
【背景技术】
[0002]我国对于微电网的定义为:微电网是以分布式电源为主，利用储能和控制装置进行实时调节，实现网络内部电力电量平衡的供电网络，可并网运行也可离网独立运行。微电网利用一次能源，使用微型电源，通常配有储能装置，使用电力电子装置进行能量调节，是一种根据用户需求提供电能的小型系统。微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制;微电网相对于主电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对供电可靠和安全方面的需求。
[0003]微电网储能是保障微电网供电稳定性和供电电能质量的重要技术手段，其中最为常见的储能方式为电池储能，但是电池储能成本较高。按照国家标准规定，动力电池的容量下降到额定容量的80%就意味着其寿命的终结，如果直接将电池淘汰将造成资源的严重浪费；因此当动力电池不宜在现有车辆上继续使用时，可对其进行梯次利用将其回收再利用于电池储能系统中，进行电力系统中的削峰填谷，从而提高太阳能等可再生能源的稳定输出，并提高光伏发电的电能质量，不仅可以节约资源还可以降低成本，能取一定的经济效益。
[0004]现有技术中尚未公开专业的锂离子动力蓄电池回收处理工艺，现有技术在回收锂离子动力蓄电池通常只是简单地回收利用正极极片、负极极片和电池外壳，对于高分子微孔隔膜通常只能丢弃，而对于电解液则是通过燃烧方式进行销毁处理，以避免污染水源造成人员中毒，然而燃烧方式销毁电解液依旧对环境有一定的危害且不能充分地实现电解液中可回收成分的再次利用。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，能够充分实现锂离子动力电池的梯次利用，并对确实不能够再进行梯次利用的锂离子动力电池进行充分地回收利用。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，包括以下步骤:
步骤一、从电动汽车上更换下来的锂离子动力电池包拆解，剔除表面不平整、有变形、裂纹和漏液的动力电池包串联单体，然后检测动力电池包串联单体的内阻，剔除内阻数值与中间内阻值偏差大于20%的动力电池包串联单体；
步骤二、对步骤一筛选后的动力电池包串联单体进行容量检测，实际容量为总额定容量80?100%的用于大型公交车和高速电动汽车，实际容量为额定容量60?80%的用于市政特种功能车，实际容量为额定容量40?60%的用于低速微型电动车和游览观光车，实际容量为额定容量10?40%的用作微电网系统储能电池，实际容量为额定容量10%以下的进行拆解;所述市政特种功能车为道路清洁车、小型洒水车、市政维修车等；
步骤三、将步骤二中实际容量为额定容量10%以下的动力电池包串联单体放入封闭容器中，然后对封闭容器进行抽真空排除封闭容器中的空气，再对封闭容器进行充氦气，然后通过挤压辊挤压动力电池包串联单体进行破碎，使动力电池包串联单体中的电解液与正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳分离；
步骤四、将步骤三处理后的电解液与正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳分离进行初步过滤分离，然后从分离后的正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳中进一步分拣出正极固体材料和负极固体材料。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，还包括步骤五:将步骤四分拣后正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳的加入到超临界态二氧化碳中，进一步溶解并回收正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳上吸附残留的电解液，并洗脱正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳上吸附残留的正负极固体材料。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，还包括步骤六:对步骤五中的超临界态二氧化碳进行过滤除去正负极固体材料，然后减压使超临界态二氧化碳中的电解液成分结晶析出，再将结晶析出的电解液成分与步骤二中获得的电解液合并，然后对合并后的电解液进行真空减压精馏，使有机溶剂与六氟磷酸锂分离，将分离出的六氟磷酸锂重新用于配制电解液。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，还包括步骤七:对步骤四中分拣出的正极固体材料进行高温煅烧，去除正极固体材料中的粘结剂和导电剂，然后对煅烧后的正极固体材料进行元素分析，确定煅烧后的正极固体材料中锂、铁和磷的摩尔比，然后通过补充锂、铁和磷元素使煅烧后的正极固体材料中的锂、铁和磷的摩尔比为1.05:1:1，然后对调整元素比例后的正极固体材料再次进行高温煅烧，从而制得可以再次使用的动力电池正极材料组分磷酸铁锂。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，还包括步骤八:将步骤四中分拣出的负极固体材料投入到清水中浸泡，且负极固体材料与浸泡的清水的质量比为1: (10?100)，然后将浸泡后的负极固体材料与浸泡的清水分离，对浸泡后的负极固体材料进行烘干和粉碎，从而制得可以再次使用的动力电池负极材料组分。
[0011]与现有技术相比较，本发明的有益效果是:
本发明所提供的一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，首先根据实际容量与额定容量比值确定动力电池包串联单体的梯次利用用途;然后将实际容量为额定容量10%以下的动力电池包串联单体挤压破碎，将破碎后的动力电池包串联单体中的固液组分分离，然后将固体组件中的正负极材料分拣出来，分别进行再生处理进行二次回收利用，将电解液中的六氟磷酸锂分离出来用于重新配制电解液;能够充分地再次利用废旧动力电池包串联单体中的固液组分，有利于减少废弃物的排放以保护环境，且有利于原料的重复利用以节约资源。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0013]本实施例所提供的一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，包括以下步骤:
步骤一、从电动汽车上更换下来的锂离子动力电池包拆解，剔除表面不平整、有变形、
裂纹和漏液的动力电池包串联单体，然后检测动力电池包串联单体的内阻，剔除内阻数值与中间内阻值偏差大于20%的动力电池包串联单体。
[0014]步骤二、对步骤一筛选后的动力电池包串联单体进行容量检测，实际容量为总额定容量80?100%的用于大型公交车和高速电动汽车，实际容量为额定容量60?80%的用于市政特种功能车，所述市政特种功能车为道路清洁车、小型洒水车、市政维修车等，实际容量为额定容量40?60%的用于低速微型电动车和游览观光车，实际容量为额定容量10?40%的用作微电网系统储能电池，实际容量为额定容量10%以下的进行拆解。
[0015]步骤三、将步骤二中实际容量为额定容量10%以下的动力电池包串联单体放入封闭容器中，然后对封闭容器进行抽真空排除封闭容器中的空气，再对封闭容器进行充氦气，然后通过挤压辊挤压动力电池包串联单体进行破碎，使动力电池包串联单体中的电解液与正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳分离。
[0016]步骤四、将步骤三处理后的电解液与正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳分离进行初步过滤分离，然后从分离后的正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳中进一步分拣出正极固体材料和负极固体材料。
[0017]步骤五、将步骤四分拣后正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳的加入到超临界态二氧化碳中，进一步溶解并回收正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳上吸附残留的电解液，并洗脱正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳上吸附残留的正负极固体材料。
[0018]步骤六、对步骤五中的超临界态二氧化碳进行过滤除去正负极固体材料，然后减压使超临界态二氧化碳中的电解液成分结晶析出，再将结晶析出的电解液成分与步骤二中获得的电解液合并，然后对合并后的电解液进行真空减压精馏，使有机溶剂与六氟磷酸锂分离，将分离出的六氟磷酸锂重新用于配制电解液。
[0019]步骤七、对步骤四中分拣出的正极固体材料进行高温煅烧，去除正极固体材料中的粘结剂和导电剂，然后对煅烧后的正极固体材料进行元素分析，确定煅烧后的正极固体材料中锂、铁和磷的摩尔比，然后通过补充锂、铁和磷元素使煅烧后的正极固体材料中的锂、铁和磷的摩尔比为1.05: I: I，然后对调整元素比例后的正极固体材料再次进行高温煅烧，从而制得可以再次使用的动力电池正极材料组分磷酸铁锂。
[0020]步骤八、将步骤四中分拣出的负极固体材料投入到清水中浸泡，且负极固体材料与浸泡的清水的质量比为1: (10?100)，然后将浸泡后的负极固体材料与浸泡的清水分离，对浸泡后的负极固体材料进行烘干和粉碎，从而制得可以再次使用的动力电池负极材料组分。
[0021]以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一、从电动汽车上更换下来的锂离子动力电池包拆解，剔除表面不平整、有变形、裂纹和漏液的动力电池包串联单体，然后检测动力电池包串联单体的内阻，剔除内阻数值与中间内阻值偏差大于20%的动力电池包串联单体； 步骤二、对步骤一筛选后的动力电池包串联单体进行容量检测，实际容量为总额定容量80?100%的用于大型公交车和高速电动汽车，实际容量为额定容量60?80%的用于市政特种功能车，实际容量为额定容量40?60%的用于低速微型电动车和游览观光车，实际容量为额定容量10?40%的用作微电网系统储能电池，实际容量为额定容量10%以下的进行拆解； 步骤三、将步骤二中实际容量为额定容量10%以下的动力电池包串联单体放入封闭容器中，然后对封闭容器进行抽真空排除封闭容器中的空气，再对封闭容器进行充氦气，然后通过挤压辊挤压动力电池包串联单体进行破碎，使动力电池包串联单体中的电解液与正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳分离； 步骤四、将步骤三处理后的电解液与正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳分离进行初步过滤分离，然后从分离后的正负极极片、高分子微孔隔膜、正负极固体材料以及电池外壳中进一步分拣出正极固体材料和负极固体材料。2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，其特征在于:还包括步骤五:将步骤四分拣后正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳的加入到超临界态二氧化碳中，进一步溶解并回收正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳上吸附残留的电解液，并洗脱正负极极片、高分子微孔隔膜以及电池外壳上吸附残留的正负极固体材料。3.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，其特征在于:还包括步骤六:对步骤五中的超临界态二氧化碳进行过滤除去正负极固体材料，然后减压使超临界态二氧化碳中的电解液成分结晶析出，再将结晶析出的电解液成分与步骤二中获得的电解液合并，然后对合并后的电解液进行真空减压精馏，使有机溶剂与六氟磷酸锂分离，将分离出的六氟磷酸锂重新用于配制电解液。4.根据权利要求3所述的一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，其特征在于:还包括步骤七:对步骤四中分拣出的正极固体材料进行高温煅烧，去除正极固体材料中的粘结剂和导电剂，然后对煅烧后的正极固体材料进行元素分析，确定煅烧后的正极固体材料中锂、铁和磷的摩尔比，然后通过补充锂、铁和磷元素使煅烧后的正极固体材料中的锂、铁和磷的摩尔比为1.05:1: I，然后对调整元素比例后的正极固体材料再次进行高温煅烧，从而制得可以再次使用的动力电池正极材料组分磷酸铁锂。5.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池梯次利用回收方法，其特征在于:还包括步骤八:将步骤四中分拣出的负极固体材料投入到清水中浸泡，且负极固体材料与浸泡的清水的质量比为1: (10?100)，然后将浸泡后的负极固体材料与浸泡的清水分离，对浸泡后的负极固体材料进行烘干和粉碎，从而制得可以再次使用的动力电池负极材料组分。
【文档编号】H01M10/54GK106025419SQ201610583141
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月24日
【发明人】陶以彬, 柯勇, 张春玲
【申请人】芜湖格利特新能源科技有限公司