一种分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法
【专利摘要】本发明涉及锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的分离方法，所述分离处理流程包括烘烤、洗涤、破碎、筛分工序中的两种或两种以上。本发明公开的分离方法，正负极流体和活性材料的回收率分别在95.0%和98.5%以上，而且工艺简单，加工成本低，适用于大规模生产。
【专利说明】一种分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及二次资源循环利用领域，具体涉及一种分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法。
【背景技术】
[0002]自1991年SONY公司首先推出锂离子电池以来，锂离子电池的发展迅猛，具有高容量，高放电电压，高的比能量，无记忆效应等优点逐渐在小型二次电池领域取代了镉电池及镍氢电池成为商用高档二次电池的主流。据报告统计，2010年全球的锂离子电池规模以上的出货总量已经超过35亿只，再加之一些市场低端产品，预计当年出货总量接近40亿只。随着笔记本电脑的逐渐普及，锂离子电池在电动工具、电动玩具、电动自行车等新兴应用的快速增长，新能源汽车的推广步伐离我们越来越近，同时全球对铅酸电池和镍镉电池进行限制或禁用，锂离子电池的需求仍将高速增长。随之而来的是报废锂离子电池、电池厂家废弃的边角料和废旧锂离子电池也急剧增加。
[0003]目前，分离锂离子电池负极片的极流体与活性材料的方法有破碎-气流分选法，中国专利文献CN102569940A(申请号201210017695.5)公开了一种废旧锂离子电池负极材料的回收方法，其中对锂离子电池负极片的极流体与活性材料分离采用包括以下操作:1)破碎，2)气流分选，3)脉冲集尘，4)静电分选，5)磁选分离。但是此分离方法比较复杂，对设备要求较高。
[0004]分离锂离子电池正极片的极流体与活性材料的方法主要有碱浸法和N-甲基吡硌烷酮溶粘结剂法。中国专利文献CN101654741A(申请号200910300759.0)公开了一种从锂离子电池中分离回收锂和钴的方法，用NaOH溶解锂离子电池正极片的集流体，使铝以NaAlO2的形式进入溶液，从而达到正极片的极流体与活性材料分离的效果。此方法需要消耗大量的化学试剂，成本高。中国专利文献CN102059240.A(申请号201010240901.X)公开了一种锂电池残次正极极片上可用物质的回收方法，将干燥后的极片破碎成小块，加入装有N-甲基吡硌烷酮的搅拌罐中，充分搅拌，以溶解极片上的涂层物质，从而达到正极片的极流体与活性材料分离的效果。但该方法所用的N-甲基吡硌烷酮价格昂贵且其强挥发性会污染环境。
【发明内容】
[0005]为克服上述技术缺陷，本发明提供了一种工艺简单，处理成本低，极流体与活性材料分离效率高，环境友好，适用于大规模生产的分离锂离子电池正负极片的极流体与活性材料的方法。
[0006]本发明公开的一种分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，所述分离处理流程包括烘烤、洗涤、破碎、筛分工序中的两种或两种以上。
[0007]所述烘烤工序是在空气、氮气或氩气中的任意一种气氛中进行，烘烤温度为200-600°C，烘烤时间为5-30min。烘烤后料冷却到100°C以下后进入下一步骤。烘烤过程中产生的废气用氢氧化钠溶液或石灰乳吸收。
[0008]常温条件下于洗涤工序在带有机械搅拌的容器中进行，搅拌的速度为50-6001./min，洗涤溶液为水或含浓度为0.2-2.0mol/L的醋酸、硫酸、硝酸、盐酸、酒精、丙酮中的一种或几种的水溶液，洗涤时间为5-30min。
[0009]所述洗涤溶液可以循环使用。
[0010]所述破碎工序为使用一级破碎或多级破碎，所述破碎方式可以是鄂式破碎、锤式破碎、球磨、对辊破、剪破、撕破中的一种或多种，破碎后的最大直径为1.0-20mm。
[0011]所示筛分的筛孔的直径选择小于20_。
[0012]上述分离处理流程以下流程中任意一种:
[0013]I)烘烤、筛分；
[0014]2)破碎、筛分；
[0015]3)破碎、烘烤、筛分；
[0016]4)烘烤、破碎、筛分；
[0017]5)破碎、洗涤、筛分；
[0018]6)破碎、筛分、洗涤、筛分；
[0019]7)烘烤、破碎、筛分、洗涤、筛分；
[0020]8)洗涤、筛分；
[0021]9)洗涤、筛分、破碎、筛分；
[0022]10)烘烤、筛分、洗涤、筛分。
[0023]11)破碎、烘烤、筛分。
[0024]7、根据权利要求6所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于所述分离处理流程以下流程中任意一种:
[0025]I)烘烤、破碎、筛分；
[0026]2)破碎、筛分、洗涤、筛分；
[0027]3)烘烤、破碎、筛分、洗涤、筛分；
[0028]4 )破碎、烘烤、筛分。
[0029]所述锂离子电池正负极片包括从锂离子电池中拆解出的正负极片、锂离子电池经过破碎后的极片或锂离子正负极片的边角料，所述极流体包括锂离子电池正极片中的铝片和和负极片中的铜片，所述活性材料包括锂离子电池的正极材料和负极材料。
[0030]本发明实现了锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的分离，工艺流程简单，加工成本低，产品附加值高，避免了传统工艺中如氢氧化钠和硫酸的大量物耗和环境污染情况，正负极流体和活性材料的回收率分别在95.0%和98.5%以上，适用于大规模生产。该发明还为锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的分离提供了一条新途径。
【具体实施方式】
[0031]下面将通过具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032]实施例1
[0033]取Ikg正极材料为LiCoO2的锂离子电池正极片，其成分如表1，采用破碎、烘烤、筛分流程分离锂离子电池正极片的极流体与活性材料。采用剪式进行破碎，破碎后的最大直径为10mm。将破碎后原料置于烤炉内，于空气气氛中，400°C烘烤15min,冷却后分极。用
0.25mm筛孔筛分后得0.17kg粗片和0.82kg细粉成份如表1。由表1可以看出极流体和活性材料的回收率分别为97.9%和99.6%。
[0034]表1
[0035]
【权利要求】
1.一种分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于:所述分离处理流程包括烘烤、洗涤、破碎、筛分工序中的两种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法其特征在于:烘烤工序是在空气、氮气或氩气中的任意一种气氛中进行，烘烤温度为200-600°C，烘烤时间为 5-30min。
3.如权利要求1所述的分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于:所述烘烤过程中产生的废气用氢氧化钠溶液或石灰乳吸收。
4.根据权利要求1所述的分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法其特征在于:常温条件下洗涤工序在带有机械搅拌的容器中进行，搅拌的速度为50-600r/min，洗涤溶液为水或含浓度为0.2-2.0mol/L的醋酸、硫酸、硝酸、盐酸、酒精、丙酮中的一种或几种的水溶液，洗涤时间为5-30min。
5.根据权利要求4所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于:所述洗涤溶液可以循环使用。
6.根据权利要求1所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于:所述破碎工序使用一级破碎或多级破碎，所述破碎方式可以是鄂式破碎、锤式破碎、球磨、对辊破、剪破、撕破中的一种或多种，破碎后的最大直径为1.0-20mm。
7.根据权利要求1所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于:所示筛分工序所用筛孔的直径小于20mm。
8.根据权利要求1所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于所述分离处理流程为以下流程中任意一种: 1)烘烤、筛分； 2)破碎、筛分； 3)破碎、烘烤、筛分； 4)烘烤、破碎、筛分； 5)破碎、洗涤、筛分； 6)破碎、筛分、洗涤、筛分； 7)烘烤、破碎、筛分、洗涤、筛分； 8)洗涤、筛分； 9)洗涤、筛分、破碎、筛分； 10)烘烤、筛分、洗涤、筛分； 11)破碎、烘烤、筛分。
9.根据权利要求8所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于所述分离处理流程以下流程中任意一种: 1)烘烤、破碎、筛分； 2)破碎、筛分、洗涤、筛分； 3)烘烤、破碎、筛分、洗涤、筛分； 4)破碎、烘烤、筛分。
10.根据权利要求1所述分离锂离子电池正负极片中极流体与活性材料的方法，其特征在于:所述锂离子电池正负极片包括从锂离子电池中拆解出的正负极片、锂离子电池经过破碎后的极片或锂离子正负极片的边角料，所述极流体包括锂离子电池正极片中的铝片和和负极片中的铜片，所述活性材料包括锂离子电池的正极材料和负极材料。
【文档编号】H01M10/54GK104183882SQ201310201111
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2013年5月27日
【发明者】李长东, 谭群英, 唐红辉, 周游, 李达飞 申请人:湖南邦普循环科技有限公司, 广东邦普循环科技有限公司