一种废旧锂离子电池的回收方法及其装置与流程

本发明涉及废旧锂离子电池回收领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池的回收方法及其装置。

背景技术：

随着锂离子电池在动力车领域中应用的广泛推进，废旧动力锂离子电池的回收问题，日益显著。

随着新能源汽车市场的兴盛，动力锂离子电池市场也保持强劲增长态势，未来3-5年内将面临大批动力电池报废处理的问题。虽然随着电子设备用锂离子电池市场的扩张，使得规模化的回收企业已经出现，但这些企业中主要集中于电极材料钴酸锂等的回收，而针对锂离子电池中电解液的回收涉入较少，因此开发一种电解液的回收方法，对于废旧锂离子电池回收意义重大。

现阶段，多数回收企业使用火法、湿法处理废旧锂离子电池，火法处理时电解液有机溶剂挥发或燃烧分解为水和二氧化碳排放，而LiPF6暴漏在空气中加热，会迅速分解出PF5气体，形成含氟烟气排放，引起严重污染。含氟废气通过环境中的转化和迁移，直接或间接危害人体。电解液存在强腐蚀性，与水分解产生HF，与强氧化剂反应生成P2O5等有毒物质，引起环境污染。

在湿法处理技术上通过加碱液，使电解液中的锂盐生成了稳定的锂盐溶液，进一步浓缩和提纯获得商品化锂盐，但该工艺依然无法解决氟化物的污染问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种废旧锂离子电池的回收方法及其装置，旨在解决现有回收方法存在氟化物污染的问题。

本发明的技术方案如下：

一种废旧锂离子电池的回收装置，其中，包括回收釜、设置于回收釜两侧的真空过渡舱、设置于回收釜内的用于放置电芯的箱体、设置于回收釜上端的用于对箱体内电芯进行淋洗的溶剂喷洒口、设置于箱体右下角的箱体液体流出开关、及回收釜下端自上至下依次设置的不锈钢筛网、滤芯、回收釜液体流出开关、中间有孔的橡胶塞和真空抽滤瓶。

所述的废旧锂离子电池的回收装置，其中，所述不锈钢筛网的网孔为25-40μm。

所述的废旧锂离子电池的回收装置，其中，所述高精度滤芯的孔径为8-12μm。

所述的废旧锂离子电池的回收装置，其中，所述回收釜为手套箱式回收釜。

一种采用如上任一所述的废旧锂离子电池的回收装置的回收方法，其中，包括步骤：

（1）、将废旧锂离子电池放电处理，拆解成单体电芯；

（2）、将拆解的单体电芯外表进行喷洗、干燥；

（3）、通过真空过渡舱，将经过步骤（2）处理的单体电芯放于密闭、无水、惰性气氛保护的回收釜内的箱体中，切割拆解单体电芯外表包装，使单体电芯内部结构暴露于回收釜内的箱体中，同时回收单体电芯包装材料；

（4）、打开回收釜上端的溶剂喷洒口，用溶剂对箱体中的单体电芯进行3-4次淋洗、浸泡、真空抽滤，滤液为回收的锂离子电池电解液。

所述的回收方法，其特征在于，步骤（4）后还包括：

（5）、将回收的电解液提纯、浓缩实现再利用，回收电解液所用的溶剂可通过浓缩回收再次用于回收工序中。

所述的回收方法，其中，步骤（4）后还包括：

（6）、挤压干淋洗溶剂中的废旧电芯固体废料，分离分类回收废旧电芯固体废料中的极耳、隔膜、正极片、负极片，通过真空过渡舱转移出回收釜。

所述的回收方法，其中，步骤（6）后还包括：

（7）、采用溶剂进一步回收正极片、负极片，使正极片、负极片上的粉料与集流体脱离，回收粉料和集流体。

所述的回收方法，其中，步骤（7）中，回收正极片、负极片所用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水中的一种。

所述的回收方法，其中，步骤（4）中，回收锂离子电池电解液所用的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种。

有益效果：通过本发明上述废旧锂离子电池的回收装置，可使废旧锂离子电池中的电解液得到回收利用，而且可有效解决废旧锂离子电池的回收过程氟化物污染的问题。

附图说明

图1为本发明一种废旧锂离子电池的回收装置较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明一种废旧锂离子电池的回收方法较佳实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种废旧锂离子电池的回收方法及其装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。

请参阅图1，图1为本发明一种废旧锂离子电池的回收装置较佳实施例的结构示意图，如图1所示，包括回收釜1、设置于回收釜1两侧的真空过渡舱2、设置于回收釜1内的用于放置电芯的箱体3、设置于回收釜1上端的用于对箱体内电芯进行淋洗的溶剂喷洒口4、设置于箱体3右下角的箱体液体流出开关5、及回收釜1下端自上至下依次设置的不锈钢筛网6、高精度滤芯7、回收釜液体流出开关8、中间有孔的橡胶塞9和真空抽滤瓶10。

优选地，所述不锈钢筛网的网孔为25-40μm。

优选地，所述高精度滤芯的孔径为8-12μm。

优选地，所述回收釜为手套箱式回收釜。

优选地，所述箱体设置有多个，例如，所述箱体可以设置有2个或3个，以提高单体电芯的处理效率。本发明溶剂喷洒口设置于回收釜上端，并位于箱体正上方，溶剂喷洒口与箱体一一对应，在箱体设置有多个时，相应地溶剂喷洒口设置为多个，例如，箱体设置为2个，相应地溶剂喷洒口设置为2个；箱体设置为3个，相应地溶剂喷洒口设置为3个。

基于上述回收装置，本发明还提供一种采用如上任一所述的废旧锂离子电池的回收装置的回收方法，如图2所示，其包括步骤：

S100、将废旧锂离子电池放电处理，拆解成单体电芯；所述步骤中，同时分类回收电池组外壳、BMS。

S200、将拆解的单体电芯外表进行喷洗、干燥；

S300、通过真空过渡舱，将经过步骤S200处理的单体电芯放于密闭、无水、惰性气氛保护的回收釜内的箱体中，切割拆解单体电芯外表包装，使单体电芯内部结构暴露于回收釜内的箱体中，同时回收单体电芯包装材料；其中，回收釜中的水含量<1ppm， 氧含量<1ppm，切割拆解单体电芯外表包装是指使单体电芯外壳破碎，从而使单体电芯内部结构暴露于回收釜内的箱体中。

S400、打开回收釜上端的溶剂喷洒口，用溶剂对箱体中的单体电芯进行3-4次淋洗、浸泡、真空抽滤，滤液为回收的锂离子电池电解液。优选地，回收锂离子电池电解液所用的溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一种。所述步骤中，用溶剂对箱体中的单体电芯进行3-4次淋洗、浸泡电芯、真空抽滤出滤液，滤液为回收的锂离子电池电解液。

本发明采用溶剂浸提法回收废旧锂离子电池电解液，不仅实现分类回收，提高物料回收率，而且实现了废旧锂离子电池电解液的回收再利用。通过本发明上述方法有效解决了废旧电池回收带来的电解液环境污染问题，将回收的电解液经过处理后再次用于电池生产，降低电池生产成本。

进一步地，本发明步骤S400后还包括：

S500、将回收的电解液提纯、浓缩实现再利用，回收电解液所用的溶剂可通过浓缩回收再次用于回收工序中。

进一步地，本发明步骤S400后还包括：

S600、挤压干淋洗溶剂中的废旧电芯固体废料，分离分类回收废旧电芯固体废料中的极耳、隔膜、正极片、负极片，通过真空过渡舱转移出回收釜。

进一步地，本发明步骤S600后还包括：

S700、采用溶剂进一步回收正极片、负极片，使正极片、负极片上的的粉料与集流体脱离，回收粉料和集流体。优选地，回收正极片、负极片所用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）、去离子水中的一种。例如，用NMP或去离子水浸泡正极片，分离得到正极材料和铝箔。用NMP或去离子水浸泡负极片，分离得到负极材料和铜箔。

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

结合图1，将质量为7836g废旧锂离子电池组放电处理，拆解成4个单体电芯，并分类回收电池组外壳、BMS等器件；将拆解的单体电芯外表进行喷洗、干燥，然后通过回收装置中的真空过渡舱2，将单体电芯放于密闭、无水、惰性气氛保护的回收釜内的箱体3中，回收釜1中水含量<1ppm， 氧含量<1ppm；切割拆解电芯外包装，使电芯内部结构暴露于回收釜1中的箱体3中，电芯包装材料206g直接回收；打开回收釜1上端的溶剂喷洒口4，用EC对箱体3中的电芯进行淋洗，至EC溶剂没过电芯，浸泡30min，打开箱体4的箱体液体流出开关5放出浸泡后的液体，将真空抽滤瓶10连接真空抽滤机，真空抽滤出滤液，滤液为回收的锂离子电池电解液，重复淋洗、浸泡、真空抽滤3次，得到回收的电解液共23L，进一步提纯、浓缩得到可再次利用的电解液，回流的EC溶剂再次用于废旧电解液回收的工艺流程中。

挤压干淋洗溶剂中的废旧电芯固体废料，分离分类回收极耳103g、隔膜8g、正极片、负极片，通过回收装置的真空过渡舱2转移出回收釜1；采用溶剂法分别选用NMP、水进一步处理正、负极片，使正、负极片上的粉料与集流体脱离，回收正极粉料2785g、负极粉料1198 g、铝箔352g和铜箔796g。

将回收电解液进一步提纯、浓缩，调配浓度为1mol/L，用于组装磷酸铁锂电池，测试结果如下：容量发挥153mAh/g，循环500次，容量保持89.6％。

综上所述，本发明提供的一种废旧锂离子电池的回收方法及其装置，本发明采用溶剂浸提法回收废旧锂离子电池电解液，不仅实现分类回收，提高物料回收率，而且实现了废旧锂离子电池电解液的回收再利用。通过本发明上述方法有效解决了废旧电池回收带来的电解液环境污染问题，将回收的电解液经过处理后再次用于电池生产，降低电池生产成本。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。