一种废旧软包锂电池的回收方法与流程

本发明属于锂离子电池回收利用技术领域，具体涉及一种废旧软包锂电池的回收方法。

背景技术：

在全球能源技术变革的推动下，新能源汽车作为我国重点发展的战略新兴产业，其产销量已稳居全球第一。而锂离子电池由于具有长寿命、高安全、无记忆效应等特点，已经被广泛地应用于主流新能源汽车配套电池体系中。

锂离子电池主要分为三大类：圆柱形、方形和软包，其中采用铝塑膜外壳的软包锂电池，与采用铝合金、不锈钢等硬壳的方形和圆柱锂电池相比具有更优异的性能，主要体限在安全性能好、重量轻、电池容量大、循环性能好、内阻小、设计灵活等。

国内外主流电池厂商都开始逐步加大软包电池的设计开发力度，并配合整车厂，在中高端车型上逐步开展相关应用，随之而来，可以预见在3-5年后即将面临这些软包锂电池的回收处理问题。然而目前，锂电池回收企业，在方形、圆柱锂电池的回收上，做了大量的工作，对于铝塑膜外壳的软包锂电池的回收，却缺乏有效地配套方法及工艺。

申请号为201510048845.2的中国专利申请公开了“一种软包装锂离子电池的铝塑复合膜材料的回收方法与装置”，该发明将铝塑复合膜切碎，并收集铝塑复合膜中的残余电解液，与铝塑复合膜一起放入一定浓度酸溶液中，在60-100℃下搅拌10-120min，实现铝塑复合膜中铝和塑料分离。该技术方案中主要是解决了铝塑复合膜材料中铝和塑料的分离提取，对软包电池中正、负极粉、隔膜、铜箔、铝箔的分离并未涉及。

申请号为201810175050.1的中国专利申请公开了“一种废旧新能源汽车锂离子动力电池全组份回收与再利用方法”，将经放电处理后的锂电池，采用高温加压蒸汽对电池进行热处理，后经去壳破碎，弱磁性磁选机分离铁物质，同时利用负压气流去除轻物质；余下的物料经涡电流分选出非导电性组分；再经强磁性磁选机将正极板和负极板的碎片分离开；然后经双辊机和干式摩擦机处理，剥离电极材料并经旋风分离和脉冲除尘器收集；收集的正极材料粉溶出锂离子；锂离子滤液沉淀除杂过滤后回收碳酸锂。该技术方案主要是针对方形锂电池和软包电池模组，试图采用一体处理的方式兼容多种类型锂电池，但该技术方案更适用于方形电池，也并未对软包铝塑膜的去向进行阐述，且经过该方案处理后仍然存在有价物分离困难、步骤复杂等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明有必要提供一种废旧软包锂电池的回收方法，通过废旧软包锂电池串联、并联或混联的方式，负载电阻加以放电，简化放电设备要求的同时，大幅提高放电效率，并通过剖开铝塑膜收集电解液，破碎后风选分离隔膜，再通过跳汰分选并加以湿式筛分后，经烘干、粉碎处理后，通过分级筛和比重分选的方式实现各回收物的有效分离。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种废旧软包锂电池的回收方法，包括以下步骤：

将待回收的废旧软包锂电池进行串联、并联或混联，接入负载电阻并保持通路进行放电；

将放电后的废旧软包锂电池切割剖开铝塑膜，静置，使电解液充分流出并收集；

将剖开后的废旧软包锂电池撕碎后，再进一步破碎得到颗粒，风选出隔膜；

将风选后的颗粒通过鼓动水流运动跳汰分离得到密度较大的颗粒和密度较小的颗粒，所述密度较大的颗粒为正负极流体，所述密度较小的颗粒为铝塑膜、负极粉和正极粉；

将所述密度较小的颗粒经过湿式筛分，得到筛上物铝塑膜和筛下物1^#正、负极粉；

将所述密度较大的颗粒烘干后粉碎得到细颗粒；

将所述细颗粒通过筛选分级得到2^#正、负极粉；

根据铜粒和铝粒的比重区别，将筛选分级后的细颗粒通过分选加以分离出铜粒和铝粒。

进一步的，所述放电的截止电压控制在0.5-1.5v，所述放电过程中，控制废旧软包锂电池的温度不超过t+20℃，t为环境温度，所述负载电阻的温度不超过150℃。

进一步的，所述的将放电后的废旧软包锂电池切割剖开铝塑膜的步骤具体为：将放电后的废旧软包锂电池采用切割方式沿宽面剖开铝塑膜，所述切割方式包括机械切割、激光切割或等离子切割。

进一步的，所述的将剖开后的废旧软包锂电池撕碎后，再进一步破碎得到颗粒的步骤具体为：将剖开后的废旧软包锂电池撕碎至粒度≤30-40mm，再进一步破碎至粒度≤10-20mm。

进一步的，所述跳汰分离的过程中，给料需要均匀，给料速度控制在1-2t/h。

进一步的，所述湿式筛分采用的筛网为0.25mm筛网。

进一步的，所述的将所述密度较大的颗粒烘干后粉碎得到细颗粒的步骤具体为：将所述密度较大的颗粒于200-500℃烘干后，粉碎到粒度≤2-5mm，烘干过程中产生的废气经净化处理后达标排放。

进一步的，所述筛选分级的筛网选择0.125-0.25mm。

本发明以废旧软包锂电池的回收为研究对象，本发明中将废旧软包锂电池以串联、并联或混联的方式连接后，接入负载电阻加以放电，可简化放电设备要求，大幅提高放电效率；通过剖开铝塑膜收集电解液，可有效解决大部分电解液的回收问题；在破碎后利用隔膜较轻，风选提前加以分离，可避免烘干温度较高，造成隔膜的收缩团聚包覆正、负极粉，从而可大幅减少正、负极粉损失；进一步利用铝塑膜密度相对较低，采用跳汰分选并配合湿式筛分，可分离出较为纯净的铝塑膜；最后将剩余物质经烘干、粉碎处理后，通过筛选分级和比重分选的方式实现有价物的有效分离。

通过本发明中的回收方法最终可实现，隔膜回收率＞95％，纯度＞97％；铝塑膜回收率＞98％，纯度＞98％；正、负极粉回收率＞95％，纯度＞98％；铜粒回收率＞92％，纯度＞96％；铝粒回收率＞90％，纯度＞90％。可以看出，本发明中的回收方法非常具有应用前景。

附图说明

图1为本发明中废旧软包锂电池的回收方法的流程框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明中公开了一种废旧软包锂电池的回收方法，其具体步骤如图1中所示的，包括以下步骤：

将待回收的废旧软包锂电池进行串联、并联或混联，接入负载电阻并保持通路进行放电，可以理解的是，废旧软包锂电池的连接方式为采用串联、并联或混联的方式，主要是根据软包电池的大小、容量规格进行判断选择，从而可以提高放电效率，混联指的是串联和并联兼顾；

将放电后的废旧软包锂电池切割剖开铝塑膜，静置，使电解液充分流出并收集，这里静置的目的是为了使电解液充分流出，因此，静置的时间可以不做具体的限定，在本发明的一些具体的实施方式中，静置时间在5-10min；

将剖开后的废旧软包锂电池撕碎后，再进一步破碎得到颗粒，风选出隔膜；

将风选后的颗粒通过鼓动水流运动跳汰分离得到密度较大的颗粒和密度较小的颗粒，所述密度较大的颗粒为正负极流体，所述密度较小的颗粒为铝塑膜、负极粉和正极粉；

将所述密度较小的颗粒经过湿式筛分，得到筛上物铝塑膜和筛下物1^#正、负极粉；

将所述密度较大的颗粒烘干后粉碎得到细颗粒；

将所述细颗粒通过筛选分级得到2^#正、负极粉；

根据铜粒和铝粒的比重区别，将筛选分级后的细颗粒通过分选加以分离出铜粒和铝粒。

本发明中将废旧软包锂电池以串、并联或混联的方式，接入负载电阻加以放电，可简化放电设备要求，大幅提高放电效率；通过剖开铝塑膜收集电解液，可有效解决大部分电解液的回收问题；在破碎后利用隔膜较轻，风选提前加以分离，可避免烘干温度较高，造成隔膜的收缩团聚包覆正、负极粉，从而可大幅减少正、负极粉损失；进一步利用铝塑膜密度相对较低，采用跳汰分选并配合湿式筛分，可分离出较为纯净的铝塑膜；最后将剩余物质经烘干、粉碎处理后，通过筛选分级和比重分选的方式实现有价物的有效分离。本发明的回收方法实现了废旧软包锂电池的全套回收，且回收率和回收纯度均比较高。

进一步的，本发明中为了避免后续破碎时，发生冒烟、着火，甚至爆炸等安全问题，从后续工序的安全着想，在进行回收前需要对电池进行放电；进一步的，为了防止放电过程中电池破损漏液，因此，选择负载放电，放电的参数可根据废旧软包锂电池的型号及连接方式进行调整，因此，可不做具体的限定，在本发明的一些优选的实施方式中，所述放电的截止电压控制在0.5-1.5v，所述放电过程中，为了确保电路安全，需要对废旧软包锂电池的温度和负载电阻的温度进行监控，其中，优选的，控制废旧软包锂电池的温度不超过t+20℃，t为环境温度，所述负载电阻的温度不超过150℃。

进一步的，所述的将放电后的废旧软包锂电池切割剖开铝塑膜的步骤具体为：将放电后的废旧软包锂电池采用切割方式沿宽面剖开铝塑膜，可以理解的是，这里的切割方式可以采用本领域中常规的切割方式，只要能实现切割的目的即可，具体实例包括但不限于机械切割、激光切割或等离子切割。而由于软包电池大多比较扁平，因此，本发明的实施方式中优选为沿电池的宽面剖开，从而使受力面更大，更容易机械设备实现。

进一步的，所述的将剖开后的废旧软包锂电池撕碎后，再进一步破碎得到颗粒的步骤具体为：将剖开后的废旧软包锂电池撕碎至粒度≤30-40mm，再进一步破碎至粒度≤10-20mm，这里优选的，将电池首先撕碎，然后再进行破碎，从而保证破碎物料的粒度均匀，有利于后续的分选。

进一步的，所述跳汰分离的过程中，为了利于后续的分选，给料需要均匀，给料速度控制在1-2t/h。

进一步的，所述湿式筛分采用的筛网为0.25mm筛网。

进一步的，所述的将所述密度较大的颗粒烘干后粉碎得到细颗粒的步骤具体为：将所述密度较大的颗粒于200-500℃烘干后，粉碎到粒度≤2-5mm，烘干过程中产生的废气经净化处理后达标排放。

进一步的，所述筛选分级的筛网选择0.125-0.25mm。

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行更加清楚完整的说明。

实施例1

将12只尺寸为210mm×156mm×12mm、50ah的报废磷酸铁锂软包锂电池并联后，在干路上接入负载电阻并保持通路，进行放电，放电截止电压控制在1.5v。在放电过程中，为确保电路安全，控制废旧软包锂电池温度≤40℃(环境温度+20℃)，负载电阻温度≤150℃。

经放电后的废旧软包锂电池，采用激光切割方式，沿宽面剖开铝塑膜，静置10min，使电解液通过导流槽流出，并加以收集。

用撕碎机将沥干电解液的软包锂电池撕碎到粒度≤30mm，后用破碎机破碎到粒度≤15mm，再通过高压风机，风选出隔膜。

除去隔膜后，利用跳汰机，通过鼓动水流运动，使密度相对较大的颗粒如正负极流体与密度相对较小的颗粒如铝塑膜、负极粉、正极粉等加以分离，分离过程中给料均匀，速度控制在1t/h。

将得到的密度相对较小的颗粒，过0.25mm筛网，湿式筛分，可得到粒度筛上物铝塑膜和筛下物1^#正、负极粉。

将得到的密度相对较大的颗粒经500℃烘干后，粉碎到粒度≤2mm，通过筛网0.125mm的分级筛，筛分得到2^#正、负极粉。

最后再根据铜粒与铝粒比重的差异，通过比重分选机加以分离得到铜粒和铝粒。

回收得到的各有价物回收率、纯度如下：

实施例2

将20只尺寸为255mm×16mm×12mm、10ah报废锰酸锂软包锂电池，10并2串后，接入负载电阻并保持通路，进行放电，放电截止电压控制在1.0v。在放电过程中，为确保电路安全，控制软包锂电池温度≤47℃(环境温度+20℃)，负载电阻温度≤150℃。

经放电后的废旧软包锂电池，采用机械切割方式，沿宽面剖开铝塑膜，静置5min，使电解液通过导流槽流出，并加以收集。

用撕碎机将沥干电解液的软包锂电池撕碎到粒度≤40mm，后用破碎机破碎到粒度≤20mm，再通过高压风机，风选出隔膜。

除去隔膜后，利用跳汰机，通过鼓动水流运动，使密度相对较大的颗粒如正负极流体与密度相对较小的颗粒如铝塑膜、石墨负极粉、正极粉等加以分离，跳汰分离过程中给料需均匀，速度控制在1t/h。

将得到的密度相对较小的颗粒，过0.25mm筛网，湿式筛分，可得到粒度筛上物铝塑膜和筛下物1^#正、负极粉。

将得到的密度相对较大的颗粒经200℃烘干后，粉碎到粒度≤5mm，通过筛网0.25mm的分级筛，筛分得到2^#正、负极粉。

最后再根据铜粒与铝粒比重的差异，通过比重分选机加以分离得到铜粒和铝粒。

回收得到的各有价物回收率、纯度如下：

实施例3

将10只尺寸为227mm×162mm×8mm、36ah报废镍钴锰三元软包锂电池，5并2串后，接入负载电阻并保持通路，进行放电，放电截止电压控制在0.5v。在放电过程中，为确保电路安全，控制软包锂电池温度≤44℃(环境温度+20℃)，负载电阻温度≤150℃。

经放电后的废旧软包锂电池，采用等离子切割方式，沿宽面剖开铝塑膜，静置10min，使电解液通过导流槽流出，并加以收集。

用撕碎机将沥干电解液的软包锂电池撕碎到粒度≤40mm，后用破碎机破碎到粒度≤15mm，再通过高压风机，风选出隔膜。

除去隔膜后，利用跳汰机，通过鼓动水流运动，使密度相对较大的颗粒如正负极流体与密度相对较小的颗粒如铝塑膜、石墨负极粉、正极粉等加以分离，跳汰分离过程中，给料需均匀，速度控制在2t/h。

将得到的密度相对较小的颗粒，过0.25mm筛网，湿式筛分，可得到粒度筛上物铝塑膜和筛下物1^#正、负极粉。

将得到的密度相对较大的颗粒，300℃烘干后，粉碎到粒度≤2mm，通过筛网0.125mm的分级筛，筛分得到2^#正、负极粉。

最后再根据铜粒与铝粒比重的差异，通过比重分选机加以分离得到铜粒和铝粒。

回收得到的各有价物回收率、纯度如下：

通过实施例1-3中的试验结果可以看出，采用本发明中的废旧软包锂电池的回收方法，可实现全部有价物的回收，且回收率和纯度高，隔膜回收率＞95％，纯度＞97％；铝塑膜回收率＞98％，纯度＞98％；正、负极粉回收率＞95％，纯度＞98％；铜粒回收率＞92％，纯度＞96％；铝粒回收率＞90％，纯度＞90％。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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和改进，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。