一种废旧三元电池正负极混合材料的分离方法与流程

1.本发明属于废旧锂离子电池回收领域，尤其涉及一种废旧三元电池正负极混合材料的分离方法。


背景技术：

2.随着科技的发展以及环保要求的日益严格，锂离子电池由于具有高能量密度、高放电电压、长循环性能、低自放电以及环境友好等优点而逐渐成为研究热点，广泛应用于航空航天、电脑、手机、数码相机以及新能源汽车等领域。近年来，随着新能源汽车以及储能技术的快速发展，锂离子电池的需求以及产量得到迅猛发展。锂离子电池产量的快速增加导致大量能源金属的消耗以及大量电池的报废，这也必然给资源供应及环境保护带来双重压力。
3.锂离子电池主要包括磷酸铁锂电池和三元电池。三元电池由于具有体积小、能量密度高、耐低温以及循环性能好等优势而广泛应用于新能源汽车。三元电池中不仅含有金属锂，还同时含有镍、钴等重金属，若不能得到妥善处理，将会带来严重的环境问题，同时造成资源的浪费。因此，针对废旧三元电池开展回收利用方面的研究不仅能够保护环境和人体健康，同时能够促进资源循环利用，带来巨大经济价值。
4.目前，电池回收主要先通过预处理过程将电池材料拆解，然后采用一定方法对不同有价成分进行分离以便得到铜箔、铝箔以及正负极混合物料等，之后进一步将得到的正负极混合物料进行分离富集，从而得到纯度较高的电极材料以便对其进行再生修复以实现经济价值最大化。
5.目前，针对废旧三元电池正负极混合物料，较多采用磁选、摇床、跳汰等物理选矿方法进行分离，这样可以最大程度保持电池材料原有性质，有利于其再生修复。然而，由于正极材料磁性较弱，会造成磁选分离效率有限；摇床跳汰等选矿方法对物料粒度要求较高，过细物料也会影响其分离效率，因此，开发一种高效的三元电池正负极物料分离方法具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种废旧三元电池正负极混合材料的分离方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
8.一种废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，将废旧三元电池正负极混合材料置于重液中进行重选，即实现废旧三元电池正负极混合材料的分离，得到三元电池正极材料和三元电池负极材料。
9.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，所述重液为饱和盐水、氯化锌重液、多聚钨酸钠重液、松氏重液、陆氏重液、甲苯、三溴甲烷、溴仿、二碘甲烷、克列里奇液、二碘甲烷中的一种或几种。
10.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，所述重液的密度为1.3～ 4.6g/cm3。进一步优选的，所述重液的密度为2.4～3.7g/cm3。
11.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，重选作业过程中液固质量比为1:1～20:1。
12.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，将分离出的三元电池负极材料水洗、烘干，得到高纯三元电池负极材料；将分离的三元电池正极材料水洗、烘干、焙烧，得到高纯三元电池正极材料。
13.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，水洗过程中的矿浆浓度为 5％～40％。
14.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，焙烧的温度为520～1100℃，焙烧时间为1.5～11h。
15.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，焙烧在空气气氛中进行。
16.上述的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，优选的，所述废旧三元电池正负极混合材料是指532、622、811、ncm或nca三元电池正负极混合材料。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.(1)本发明基于三元正负极物料密度差异配制成合适密度的重液对正负极混合物料进行重选分离，并对重选得到的正极材料通过管式炉进行焙烧处理以便脱除正极材料夹杂的少量石墨，以得到纯度较高的三元正极材料，便于后续电极材料的再生修复或循环利用。
19.(2)本发明工艺简单、操作方便、分离效率高，重液能够循环利用，便于连续化作业。
附图说明
20.图1是本发明废旧三元电池正负极混合材料的分离流程图。
具体实施方式
21.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
22.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
23.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
24.实施例1：
25.一种本发明的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
26.(1)采用饱和盐水和多聚物酸钠重液制成密度为2.4g/cm3的重液；
27.(2)取500g废旧532三元电池正负极混合材料(正极材料为镍钴锰酸锂，负极材料
为石墨)与重液按照液固质量比5:1的比例混合置于分液漏斗并进行反复搅拌，分离得到三元电池正极材料和三元电池负极材料；
28.(3)将得到的三元正极材料和三元负极材料按照矿浆浓度10％分别进行水洗以及烘干作业，得到高纯三元电池负极材料，并将烘干后的三元正极材料置于管式炉中在空气气氛中进行焙烧，焙烧温度为780℃，焙烧时间为3.8h，得到三元电池正极材料。
29.经检测，最终可得到品位和回收率分别为99.92％和96.79％的三元电池正极材料以及品位和回收率分别为96.19％和97.89％三元电池负极材料。
30.实施例2：
31.一种本发明的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
32.(1)采用氯化锌重液和多聚物酸钠重液制成密度为2.55g/cm3的重液；
33.(2)取500g废旧ncm三元电池正负极混合材料(正极材料主要成分是镍钴锰酸锂，负极材料为石墨)与重液按照液固质量比为9:2的比例进行混合并进行搅拌重选，分离得到三元正极材料和三元负极材料；
34.(3)将得到的三元正极材料和三元负极材料按照矿浆浓度为13％分别进行水洗以及烘干作业，得到高纯三元电池负极材料，并将烘干后的三元正极材料置于管式炉中在空气气氛中进行焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧时间为3.5h，得到三元电池正极材料。
35.经检测，最终可得到品位和回收率分别为99.94％和97.15％的三元电池正极材料粉以及品位和回收率分别为96.49％和97.68％三元电池负极材料粉。
36.实施例3：
37.一种本发明的废旧三元电池正负极混合材料的分离方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
38.(1)采用饱和食盐水、松氏重液和陆氏重液制成密度为2.8g/cm3的重液；
39.(2)取500g废旧nca三元电池正负极混合材料(正极材料主要成分是镍钴锰酸锂，负极材料为石墨)与重液按照液固质量比4:1的比例混合并进行搅拌重选，分离得到三元正极材料和三元负极材料；
40.(3)将得到的三元正极材料和三元负极材料按照矿浆浓度8％分别进行水洗以及烘干作业，得到高纯三元电池负极材料，并将烘干后的三元正极材料置于管式炉中在空气气氛中进行焙烧，焙烧温度为760℃，焙烧时间为5h，得到三元电池正极材料。
41.经检测，最终可得到品位和回收率分别为99.91％和97.01％的三元电池正极材料粉以及品位和回收率分别为96.34％和97.56％三元电池负极材料粉。