一种锂电池电极的电镀剥离回收方法
【专利摘要】本发明公开一种锂电池电极的电镀剥离回收方法，包括以下步骤：拆解取出正极片和负极片；将正极片或负极片极耳作为阴极，负极片极耳作为阳极，通入直流电源，超声搅拌，进行电镀；转动正极片，另外一面正极涂覆面面向阳极进行电镀；取出正极片和负极片，筛网过滤，得活性物质分离物，去离子洗涤1?5次，干燥称重。本发明使用电镀剥离的方法，具有清洁、高效分离电极活性材料的优点，金属离子沉积到表面时均一性好，很快破坏原来粘结剂与表面的键合作用，使活性材料彻底脱离，达到分离的目的。本发明还使用一定功率的超声波震荡，加速了活性物质从集流体的脱落，所得正负极活性材料与溶液不相溶，且没有引入固体杂质。
【专利说明】
一种锂电池电极的电镀剥离回收方法
技术领域
[0001 ]本发明属于锂离子电池材料回收领域，具体是一种锂电池电极的电镀剥离回收方 法。
【背景技术】
[0002] 随着动力电池在电动汽车上的大规模使用，电池的报废和回收处理是一个重要的 问题。报废锂离子电池中含有电解液、活性材料会直接污染土地和水源；隔膜、电池壳和电 池集流体等不易腐蚀，造成大量的固体废物污染。锂离子电池中的正负极活性材料具有重 复利用的价值，尤其是随着锂电发展推高了锂盐的市场价格，如果能够有效地回收报废电 池的正极材料，重复利用，将会为企业节约大量的成本。如何高效、清洁地回收报废锂离子 电池的各部分材料成为锂电厂家研究的热点，能否快速突破回收的问题，决定着锂电企业 的竞争力。
[0003] 锂离子电池的活性材料回收过程中，活性材料与集流体的分离是电池回收重要的 环节。现在回收的专利中，这个环节多采用"酸浸" "高温处理" "机械破碎"等方式，而这些方 法具有污染、周期长、活性物质与集流体分离不完全等问题。
[0004] 锂电正极主要采用铝箱作为集流体，而负极采用铜箱作集流体，两者都具有优良 的导电性能，而涂覆在表面的正负极活性材料往往导电性不佳，尤其是正极材料，如LiCo〇2 和LiFeP0 4的导电率分别为l〇_3S · cnf1和1(T9S · cnf1。活性材料间需要加入炭黑，碳纳米管 等提高导电性，但这些导电剂添加量有限，而且与集流体接触面有接触电阻。活性材料与导 电剂是通过粘结剂粘附在集流体表面的，如正极使用PVDF，负极采用SBR。这些粘结剂与集 流体表面的分子或原子形成氢键和范德华力的作用，起到粘附的效果。如果将涂覆有活性 材料的集流体加入到电解池中，在集流体上连接负极后，集流体表面的电位显著地小于涂 覆层上的电位。电解池中的金属阳离子优先在集流体表面沉积，破坏了粘结剂与集流体表 面的作用力，使得活性材料从集流体上剥离下来。
[0005] 这种方法使用电镀的方式，具有清洁高效的作用。在金属离子沉积到表面时均一 性好，理论上只需要一个原子层厚度就能破坏原来粘结剂与表面的键合作用，使活性材料 彻底脱离，达到分离的目的。这个过程中，在活性材料中没有引入其他固体杂质，纯度高。正 极极片在阴极剥离，而负极的铜箱在阳极也会因为电腐蚀而使活性物质分离。阴极所得金 属由A1和Cu组成，很容易分离。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术，提供一种锂电池电极的电镀剥离回收方法，该 方法可用于锂离子电池回收时正负极活性材料与集流体的高效、高纯度分离。
[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008] -种锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009] (1)将锂电池放电完全，拆解取出正极片和负极片；
[0010] (2)将正极片与负极片浸没在电镀液中，正极片或负极片极耳与直流电源负极连 接作为阴极，负极片极耳连接在直流电源的正极，作为阳极，通入电压为2-200V的直流电 源，超声搅拌，电流密度在〇-5A/m2，电镀时间l-30min，电镀液温度为0-90 °C。
[0011] (3)转动正极片，另外一面正极涂覆面面向阳极，电镀l_30min;
[0012] (4)取出正极片和负极片，筛网过滤，得活性物质分离物，去离子洗涤1-5次，干燥 称重。
[0013] 进一步方案，所述电镀液是浓度为0.01-lmol/L的CuS〇4溶液。
[0014]进一步方案，所述正极极片是涂覆有 LiFeP〇4、LiCo02、LiNi02、LiMn2〇4、LiFeP〇4S 二兀材料的极片，负极极片是以铜为基底，涂覆有石墨、SiC及导电剂的极片。
[0015] 进一步方案，所述阳极与阴极之间间距为10-1000mm。
[0016] 进一步方案，所述阳极与阴极中间位置用200-1000目的筛网隔绝。
[0017]进一步方案，所述步骤(2)超声搅拌使用20-40KHZ，功率为0.01-lW/cm2的超声波。 [0018] 进一步方案，所述步骤(3)筛网过滤为200-1000目的筛网进行过滤。
[0019] 本发明的有益效果:本发明使用电镀剥离的方法，具有清洁、高效分离电极活性材 料的作用。金属离子沉积到表面时均一性好，很快破坏原来粘结剂与表面的键合作用，使活 性材料彻底脱离，达到分离的目的。本发明还使用一定功率的超声波震荡，加速了活性物质 从集流体的脱落，所得正负极活性材料与溶液不相溶，通过过滤后与溶液分离，其间没有引 入固体杂质，经去离子水冲洗后，可以去除Cu等金属离子。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明电镀剥离时，金属离子沉积时对粘结剂的剥离示意图。
[0021 ] 1-正负极活性材料，2-导电剂，3-粘结剂，4-粘结剂与集流体结合位点，5-电镀对 结合位点的剥离作用。
[0022]图2为本发明的简易电镀装置图。
[0023] 1-负极极片，2_CuS〇4溶液，3-筛网，4-正极极片。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0025] -种锂电池电极的电镀剥离回收方法，包括以下步骤：
[0026] (1)将锂电池放电完全，拆解取出正极片和负极片；
[0027] (2)将正极片与负极片浸没在电镀液中，正极片或负极片极耳与直流电源负极连 接作为阴极，负极片极耳连接在直流电源的正极，作为阳极，通入电压为1-200V的直流电 源，超声搅拌，电流密度在〇-5A/m2，电镀时间l-30min，电镀液温度为0-90 °C ;
[0028] (3)转动正极片，另外一面正极涂覆面面向阳极，电镀l-30min;
[0029] (4)取出正极片和负极片，过滤，得活性物质分离物，去离子洗涤1-5次，干燥称重。
[0030] 实施例1
[0031] 如图1和图2所示。
[0032] 配制浓度为lmol/L的CuS〇4溶液10kg。由22.5AH的电池拆解的极片，正极片长为 2.25m，宽为0.126m;负极片长为2.46m，宽为0.123m，将正极片极耳连接于直流电源负极，负 极极耳连接在直流电源的正极。所用直流电源电压为6V。使涂有活性物质的极片浸没在 CuS〇4溶液中，中间使用400目筛网隔绝，溶液温度为0°C，溶液池中加功率为20千赫兹，功率 为O.lW/cm2的超声波，两极片间距离保持为10cm，通电5min，其直流电流为0.5A，可达到剥 离效果。随后转动正极片，使另外一面正极涂覆面面向阳极，通电5min，剥离另一面粘附的 活性材料。取出极片，采用1〇〇〇目筛网过滤，得到活性物质分离物，再经过去离子水清洗3 次，干燥称重。正极活性物质分离率如表1:
[0033]表1实施例1正极活性物质分离率
[0035] 实施例2
[0036] -种锂离子电池电极回收的电镀剥离法，其操作步骤如下：
[0037] 配制浓度为O.lmol/L的CuS〇4溶液10kg。由22.5AH的电池拆解的极片，正极片长为 2.25m，宽为0.126m;负极片长为2.46m，宽为0.123m，将正极片极耳连接于直流电源负极，负 极极耳连接在直流电源的正极。所用直流电源电压为4V。使涂有活性物质的极片浸没在 CuS〇4溶液中，中间使用200目筛网隔绝，溶液温度为50°C，溶液池中加功率为40千赫兹，功 率为lW/cm2的超声波，两极片间距离保持为100cm，通电20min，其直流电流为0.1A，可达到 剥离效果。随后转动正极片，使另外一面正极涂覆面面向阳极，通电20min，剥离另一面极 片。取出极片，采用200目筛网过滤，得到活性物质分离物，再经过去离子水清洗1次，干燥称 重。正极活性物质分离率如表2:
[0038]表2实施例2正极活性物质分离率
[0040] 实施例3
[0041] -种锂离子电池电极回收的电镀剥离法，其操作步骤如下：
[0042] 配制浓度为0.0 lmo VL的CuS04溶液l〇kg。由22.5AH的电池拆解的极片，正极片长 为2.25m，宽为0.126m;负极片长为2.46m，宽为0.123m.将负极片极耳连接于直流电源负极， 负极极耳连接在直流电源的正极。所用直流电源电压为150V。使涂有活性物质的极片浸没 在CuS0 4溶液中，中间使用600目筛网隔绝，溶液温度为90°C，溶液池中加功率为25千赫兹， 功率为〇.15W/cm 2的超声波，两极片间距离保持为lcm，通电lmin，其直流电流为0.6A，可达 到剥离效果。随后转动正极片，使另外一面正极涂覆面面向阳极，通电lmin，剥离另一面极 片。取出极片，采用500目筛网过滤，得到活性物质分离物，再经过去离子水清洗5次，干燥称 重。正极活性物质分离率如表3:
[0043]表3实施例3正极活性物质分离率
[0045]以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对 所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的 结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将锂电池放电完全，拆解取出正极片和负极片； (2) 将正极片与负极片浸没在电镀液中，正极片或负极片极耳与直流电源负极连接作 为阴极，负极片极耳连接在直流电源的正极，作为阳极，通入电压为2-200V的直流电源，超 声搅拌，电流密度在〇-5A/m 2，电镀时间l-30min，电镀液温度为0-90°C ; (3) 转动正极片，另外一面正极涂覆面面向阳极，电镀l_30min; (4) 取出正极片和负极片，筛网过滤，得活性物质分离物，去离子洗涤1-5次，干燥称重。2. 根据权利要求1所述的锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，所述电镀液是 浓度为〇 · ΟΙ-lmol/L的CuS〇4溶液。3. 根据权利要求1所述的锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，所述正极极片 是涂覆有LiFeP〇4、LiCo02、LiNi0 2、LiMn2〇4、LiFeP〇4或三元材料的极片，负极极片是以铜 为基底，涂覆有石墨、SiC及导电剂的极片。4. 根据权利要求1所述的锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，所述阳极与阴 极之间间距为10-1000mm。5. 根据权利要求1所述的锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，所述阳极与阴 极中间位置用200-1000目的筛网隔绝。6. 根据权利要求1所述的锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，所述步骤(2) 超声搅拌使用20-40KHZ，功率为0.01-lW/cm 2的超声波。7. 根据权利要求1所述的锂电池电极的电镀剥离回收方法，其特征在于，所述步骤(3) 筛网过滤为200-1000目的筛网进行过滤。
【文档编号】H01M10/54GK106025421SQ201610662342
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月12日
【发明人】陈政伦, 张江伟
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司