锂电池的回收方法与流程

1.本技术属于电池回收技术领域，具体涉及一种锂电池的回收方法。


背景技术：

2.随着新能源领域的蓬勃发展，锂电池回收成为该领域不可或缺的一个重要环节。因此，锂电池的回收和资源化再生研究得到了广泛关注。
3.相关技术中，锂电池回收包括如下步骤：使用带电破碎工艺，将锂电池破碎，使锂电池的外壳、隔膜和正负极片充分分散；破碎后的物料通过风选进行分离，分别得到隔膜、正负极片和外壳等，清洗后分类回收。由此可见，相关技术将整个锂电池进行破碎，也就是说，锂电池的外壳被破碎，如此无法保证外壳的再利用性。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的是提供一种锂电池的回收方法，能够解决锂电池的外壳被破碎，如此无法保证外壳的再利用性的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
6.本技术实施例提供了一种锂电池的回收方法，包括：
7.对锂电池进行拆分处理，分别获得金属外壳和电极组件，电极组件包括卷芯或者叠片；
8.回收金属外壳。
9.本技术实施例的回收方法未将锂电池进行整体破碎，而是将锂电池进行拆分，获得金属外壳和电极组件，也就是说，通过本技术的回收方法回收得到的金属外壳未经破碎，如此可保证金属外壳的再利用性。
附图说明
10.图1为本技术实施例公开的一种回收方法的流程示意图；
11.图2为本技术实施例公开的另一种回收方法的流程示意图。
具体实施方式
12.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
13.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可
以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
14.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的锂电池的回收方法进行详细地说明。
15.如图1至图2所示，本技术实施例公开了一种锂电池的回收方法，包括：
16.s100、对锂电池进行拆分处理，分别获得金属外壳和电极组件，电极组件包括卷芯或者叠片，卷芯或者叠片包括正极片、负极片和隔膜，隔膜用于将正极片和负极片隔开。可选地，正极片的集流体可以为铝箔，负极片的集流体可以为铜箔。可选地，对锂电池进行拆分处理可在无氧或者缺氧的环境中进行，从而避免爆炸。其中，缺氧环境是指氧含量大于0且小于或等于3％的环境。可向拆分设备中通入氮气、二氧化碳、氩气等惰性气体使拆分处理在无氧环境或者缺氧环境下进行。
17.s200、回收金属外壳。可选地，金属外壳的材质可为铝、钢或铝锰合金等金属材质。
18.本技术实施例的回收方法未将锂电池进行整体破碎，而是将锂电池进行拆分，获得金属外壳和电极组件，也就是说，通过本技术的回收方法回收得到的金属外壳未经破碎，如此可保证金属外壳的再利用性。
19.在一种可选的实施例中，在对锂电池进行拆分处理的步骤中，还获得有铜铝塑料块，回收方法还包括：
20.s310、破碎铜铝塑料块；本步骤未对整个锂电池进行破碎，而仅对铜铝塑料块进行破碎，如此便于破碎装置处理，且可减小对破碎装置的损伤。
21.s320、热风吹扫破碎后的铜铝塑料块；铜铝塑料块上残留有电解液，若未将残留的电解液烘干，一方面，残留的电解液挥发后会污染环境；另一方面，若不烘干电解液，则会降低铜片、铝片的回收品质。本技术实施通过热风吹扫破碎后的铜铝塑料块，则可减小产生上述问题产生的风险，甚至可避免产生上述问题。可选地，热风源选择惰性气体，如氮气、二氧化碳等。
22.s330、对破碎后且经热风吹扫的铜铝塑料块进行分选处理，分别获得塑料片、铜片和铝片；可选地，分选处理可为涡电流分选、比重风选、光电流色选等；进一步地，分选处理为涡电流分选，涡电流分选可一次性连续有效地将铜片、铝片分选出来，可缩短分选时间，提高分选效率。且涡电流分选可以分选粒度较小的铜铝塑料块，其分选效果好，从而提高对铜片和铝片的回收率，使破碎后的铜铝塑料块中的铜片回收率高于98.5％、铝片回收率高于98.5％、塑料片回收率高于98.5％。在分选处理为涡电流分选时，热风吹扫可烘干残留于破碎后的铜铝塑料块上的电解液，从而减小残留的电解液在进入涡电流分选处理时，因电解液挥发产生的气体而产生爆炸的风险；
23.可选地，步骤s330之后还包括：
24.s340、分别回收塑料片、铜片和铝片。
25.可选地，在破碎铜铝塑料块的步骤中，破碎粒度为30～40mm，具体可为31mm、34mm、38mm等。若破碎粒度小于30mm，则破碎后的铜铝塑料块的自重较小，如此在对破碎后的铜铝塑料块进行热风吹扫时，易将破碎后的铜铝塑料块吹扬起来，进而使其在热风的作用下沿热风流动的方向运动，从而会导致破碎后的铜铝塑料块的总量减小，进而降低塑料片、铜片和铝片的回收率。若破碎粒度大于40mm，热风对破碎后的铜铝塑料块的烘干效果不好，使得
破碎后的铜铝塑料块上残留有电解液，同样存在污染环境、存在爆炸隐患和降低铜片及铝片的回收品质的问题。
26.在一种可选的实施例中，热风吹扫的吹扫温度为60～100℃。可选地，吹扫温度可选择65℃、75℃、90℃等。若热风吹扫的吹扫温度小于60℃，则对电解液的烘干效果不好，使得破碎后的铜铝塑料块上残留有电解液，同样存在污染环境、存在爆炸隐患和降低铜片及铝片的回收品质的问题。若热风吹扫的吹扫温度大于100℃，则会造成铜铝塑料块过度烘干。因此将热风吹扫的吹扫温度控制在60～100℃即可保证对电解液的烘干效果，又不会造成过度烘干。
27.在一种可选的实施例中，回收方法还包括：
28.s400、破碎电极组件，也就是说，破碎后的电极组件内含有正极集流体粉、负极集流体粉、电池粉和隔膜粉，且四者均可能含有电解液，这里的正极集流体粉为铝粉，负极集流体粉为铜粉；本步骤未对整个锂电池进行破碎，而仅对电极组件进行破碎，如此便于破碎装置处理，且可减小对破碎装置的损伤。可选地，破碎电极组件可在无氧或者缺氧的环境下进行。
29.s500、对破碎后的电极组件进行热脱附处理；热脱附处理可去除附着在破碎后的电极组件上的有机物、磷化合物，且可去除破碎后的电极组件内的隔膜粉，从而提高后续工序处理后得到的电池粉、铜粉和铝粉的纯度。这里的有机物为电解液。相比于水洗的方式，热脱附的方式不产生废水，无需增设过滤等复杂工序。
30.s600、研磨热脱附处理后的物料，而后通过第一收尘工艺和第一筛分工艺得到电池粉和铜铝混合粉；经过热脱附后的物料可能会粘在一起，从而不利于后续的收集，研磨使粘在一起的物料分开，从而便于后续的收集；另外，热脱附处理后的残余物料的粒径较大，不便于进行第一收尘工艺，研磨后可减小热脱附处理后的残余物料的粒径，利于第一收尘工艺。经过第一收尘工艺和第一筛分工艺可将混合在一起的物料分为电池粉和铜铝混合粉，如此可实现对电池粉的回收。需要说明的是，这里的电池粉包括下文所述的第一电池粉、第二电池粉和第三电池粉。可选地，研磨热脱附处理的物料的研磨粒径可为2～4mm。
31.s700、对铜铝混合粉进行分级重选处理，分别得到铜粉和铝粉；因铜粉和铝粉的粒径较为接近，因此无法通过第一筛分工艺分离出铜粉和铝粉。而采用本技术实施例的分级重选工艺不仅生产成本低廉，且可处理的铜粉和铝粉的粒度范围较大。可选地，分级重选的装置可为水力分级机、光电色选机，优选光电色选机等。
32.可选地，步骤s700之后还包括：
33.s800、分别回收电池粉、铜粉和铝粉。
34.可选地，电极组件的破碎粒度为20～40mm。具体可为20mm、26mm、36mm等。若电极组件的破碎粒度小于20mm，则在热脱附处理的过程中，会过度烘干电极组件。电极组件的破碎粒度大于40mm可能会堵塞热脱附设备。
35.可选地，可对破碎后的电极组件进行一次热脱附处理即可，但进行一次热脱附处理时要么无法去除高沸点有机物，要么无法回收低沸点的有机物，这里的有机物为电解液。因此在一种可选的实施例中，步骤s500中对破碎后的电极组件进行热脱附处理的步骤，具体包括：
36.s510、对破碎后的电极组件进行一次热脱附处理，一次热脱附处理可去除电极组
件上的低沸点有机物；
37.s520、对一次热脱附处理后的物料进行二次热脱附处理，二次热脱附处理可去除高沸点有机物；
38.其中，二次热脱附处理的温度大于一次热脱附处理的温度。
39.回收方法还包括：
40.s530、对一次热脱附处理产生的废气进行第一冷凝处理，得到第一电解液；
41.s540、对二次热脱附处理产生的废气进行第二冷凝处理，得到第二电解液；
42.可选地，步骤s540之后还包括：
43.s550、分别回收第一电解液和第二电解液。
44.由此可见，本技术实施例对破碎后的电极组件分别进行一次热脱附处理和二次热脱附处理，且二次热脱附处理的温度大于一次热处理的温度，如此在一次热脱附处理中可去除电极组件上的低沸点有机物，且可通过第一冷凝处理后回收到低沸点的第一电解液；且在二次热脱附处理中可去除破碎后的电极组件上的高沸点有机物，且可通过第二冷凝处理后回收到高沸点的第二电解液。因此本技术实施例不仅可去除高沸点有机物，还可回收低沸点的电解液，从而提高锂电池的再利用率。
45.可选地，一次热脱附处理和二次热脱附处理均在无氧环境或者缺氧环境下进行；可向热脱附设备中通入氮气、二氧化碳、氩气等惰性气体使一次热脱附处理和二次热脱附处理均在无氧环境或者缺氧环境下进行。一次热脱附和二次热脱附在无氧环境或者缺氧环境进行可避免电池粉在一次热脱附处理和二次热脱附处理的过程中发生尘爆的问题。进一步地，热脱附设备可选择回转窑、桨叶干燥设备、u型螺旋干燥设备等，热脱附设备的热源可以为高温烟气、天然气、导热油、电等。
46.在一种可选的实施例中，一次热脱附处理的处理温度为100～200℃，处理时间为20～40min；若一次热脱附处理的处理温度小于100℃，处理时间小于20min，则对破碎后的电极组件的脱附效果不好，可能无法完全去除附着在破碎后的电极组件上的低沸点有机物，残留在破碎后的电极组件上的低沸点有机物在二次热脱附中会裂解，一方面会使得该部分低沸点有机物无法回收，降低第一电解液的回收率；另一方面裂解后的有机物会污染环境。若一次热脱附处理的处理温度大于200℃，处理时间大于40min，则会使得低沸点有机物发生裂解，如此不仅会使得该部分低沸点有机物无法回收，降低第一电解液的回收率，还会造成污染环境。因此将一次热脱附处理的处理温度控制在100～200℃，处理时间控制在20～40min，不仅可保证第一电解液的回收率，还不会对环境造成污染。可选地，一次热脱附处理的处理温度可为110℃、150℃、200℃等，处理时间可为20min、25min、40min等。
47.二次热脱附处理的处理温度为300～600℃，处理时间为20～40min。若二次热脱附处理的处理温度小于300℃，处理时间小于20min，则对破碎后的电极组件的脱附效果不好，可能无法完全去除附着在破碎后的电极组件上的高沸点有机物，从而会降低回收到的铜粉、铝粉和电池粉的纯度。若二次热脱附处理的处理温度大于600℃，处理时间大于40min，则会使得高沸点有机物发生裂解，如此不仅会使得该部分高沸点有机物无法回收，降低第二电解液的回收率，还会造成污染环境。因此将二次热脱附处理的处理温度控制在300～600℃，处理时间控制在20～40min，不仅可保证第二电解液的回收率以及铜粉、铝粉和电池粉的纯度，还不会对环境造成污染。可选地，二次热脱附处理的处理温度可为350℃、450℃、
600℃等，处理时间可为20min、25min、40min等。
48.经过第一冷凝处理的废气和经过第二冷凝处理的废气均为不凝气，其内还含有部分有机物，若直接将其外排则会污染环境，会降低锂电池的回收率。因此在一种可选的实施例中，在步骤s530后，还包括：
49.s560、对一次热脱附处理产生且经过第一冷凝处理的废气进行第一喷淋处理，得到第一氟磷石膏；和/或，
50.在步骤s540后，还包括：
51.s570、对二次热脱附处理产生且经过第二冷凝处理的废气进行第二喷淋处理，得到第二氟磷石膏。
52.可选地，得到第一氟磷石膏和/或第二氟磷石膏后，可回收第一氟磷石膏和/或第二氟磷石膏。
53.本技术实施例可回收一次热脱附处理产生且经过第一冷凝处理的不凝气内的有机物，即：第一氟磷石膏，和/或，可回收二次热脱附处理产生且经过第二冷凝处理的不凝气内的有机物，即：第二氟磷石膏。如此不仅可减小不凝气对环境的危害，还可提高锂电池的回收率。进一步地，可将对一次热脱附处理产生且经第一喷淋处理的废气和二次热脱附处理产生且经第二喷淋处理的废气进行焚烧处理，进而避免一次热脱附处理产生的废气和二次热脱附处理产生的废气危害环境。
54.一次热脱附处理产生的废气内含有第一电池粉和第一隔膜，若直接对该废气进行第一冷凝处理，则得到的第一电解液的纯度较低；二次热脱附处理产生的废气内含有第二电池粉，若直接对该废气进行第二冷凝处理，则得到的第二电解液的纯度较低。在一种可选的实施例中，在步骤s530之前，还包括：
55.s580、对一次热脱附处理产生的废气实施第二收尘工艺和第二筛分工艺，得到第一隔膜和第一电池粉；和/或，
56.在步骤s540之前，还包括：
57.s590、对二次热脱附处理产生的废气实施第三收尘工艺和第三筛分工艺，得到第二电池粉。可选地，得到第一隔膜后，可回收第一隔膜。
58.本技术实施例通过第二收尘工艺和第二筛分工艺可分别回收一次热脱附处理产生的废气内的第一电池粉和第一隔膜，如此不仅提高了锂电池的回收率，还减小了第一电池粉和第一隔膜进入第一电解液中的比例，进而减小第一电解液的纯度降低的风险。通过第三收尘工艺和第三筛分工艺可分别回收二次热脱附处理产生的废气内的第二电池粉，如此不仅提高了锂电池的回收率，还减小了第二电池粉和进入第一电解液中的比例，进而减小第二电解液的纯度降低的风险。
59.可选地，各收尘工艺的收尘装置可选旋风除尘器、袋式除尘器、脉冲袋式除尘器、重力除尘器、金属膜除尘器等。各冷凝处理的冷凝装置可选列管换热器、热管换热器、板式换热器、螺旋板换热器、石墨换热器等。另外，电池粉可以通过气力输送、容器输送、螺旋输送、链式输送、带式输送等中的一种或几种组合的方式输送，优选气力输送。
60.经过第一收尘工艺和第一筛分工艺获得的第一电池粉上的有机物可能在一次热脱附处理中未完全脱附，如此会降低电池粉的纯度；经过第二收尘工艺和第二筛分工艺获得的第二电池粉上的有机物可能在二次热脱附处理中未完全脱附，此时若直接回收第一电
池粉和/或第二电池粉，则会降低电池粉的纯度。因此在一种可选的实施例中，在步骤s520中对一次热脱附处理后的物料进行二次热脱附处理的步骤，具体为：
61.将第一电池粉和/或第二电池粉混入一次热脱附处理后的物料，而后进行二次热脱附处理。本技术实施例将第一电池粉和/或第二电池粉再次进行二次热脱附处理，如此进一步地使第一电池粉上的有机物和第二电池粉上的有机物脱附，从而提高电池粉的纯度。
62.在一次热脱附处理中可能无法完全去除隔膜，未完全去除的隔膜会进行二次热脱附处理，但二次热脱附处理的温度较高，温度过高则会降低隔膜的性能，如此即便回收了隔膜，隔膜也无法使用。因此在一种可选的实施例中，在步骤s520之前，还包括：
63.s522、风选一次热脱附处理后的物料，分离出第三电池粉和第二隔膜的混合粉末；
64.s523、筛分混合粉末，分别得到第二隔膜和第三电池粉。可选地，得到第二隔膜后，可回收第二隔膜
65.本技术实施例通过风选后筛分混合粉末，得到第二隔膜和第三电池粉，如此可使第二隔膜不参与二次热脱附处理，从而可避免过高的温度降低第二隔膜的性能，如此可保证第二隔膜的可利用性。
66.在一种可选的实施例中，在步骤s520中对一次热脱附处理后的物料进行二次热脱附处理的步骤，具体为：
67.将第三电池粉混入风选后残余的物料，而后进行二次热脱附处理。第三电池粉上的有机物可能在一次热脱附处理中未完全脱附，若直接将第三电池粉回收，则会降低电池粉的纯度。而本技术实施例将第三电池粉再次进行二次热脱附处理，如此进一步地使第三电池粉上的有机物脱附，从而提高电池粉的纯度。
68.本技术还提供了一种锂电池的回收方法的具体实施例，具体步骤如下：
69.将1000kg的锂电池在常温下经过拆分，分别获得金属外壳60kg、铜铝塑料块28.7kg、电极组件911.3kg，金属外壳放置于金属外壳回收区；铜铝塑料块依次经过第一破碎处理、热风吹扫和涡电流分选处理获得塑料片3.4kg、铜片10.3和铝片15kg，获得的铝片放置于铝片回收区、铜片放置于铜片回收区、塑料片放置于塑料片回收区。
70.将电极组件911.3kg进行第二破碎处理后，进行一次热脱附处理，处理温度为110℃、150℃或200℃，氧含量控制在2％上下波动，停留时间为20min、25min或40min，去除低沸点有机物，对低沸点有机物、磷、部分电池粉、氟和隔膜等形成的废气实施第二收尘工艺，回收该废气中所含的颗粒物，回收的颗粒物经过第二筛分工艺得到第一电池粉159.39kg和第一隔膜15kg，经过第二收尘工艺的废气通过第一冷凝处理获得后第一电解液(低沸点有机物及其他物质)113.88kg，剩余的第一不凝气经过第一喷淋处理，得到第一氟磷石膏10.86kg；此外，废液外排12.65kg。而高沸点的有机物、剩余电池粉、剩余隔膜等物质形成第一混合物。
71.风选第一混合物，得到第三电池粉和第二隔膜的混合粉末，再对该混合粉末进行筛分，得到第二隔膜215kg和第三电池粉259.39kg。
72.对风选后残余的高沸点有机物、氟和剩余电池粉及其他物质(铜、铝)、第一电池粉、第二电池粉和第三电池粉均进行二次热脱附处理，处理温度为350℃、450℃、600℃等，氧含量控制在2％上下波动，停留时间为40min，产生的高温混合废气经过第三收尘工艺处理，得到第二电池粉359.39kg，经过第三收尘工艺的废气通过第二冷凝处理获得第二电解
液(高沸点有机物及其他物质)56.94kg，再经过第二喷淋处理后形成第二氟磷石膏12.19kg，剩余第二不凝气0.0633kg焚烧后外排。二次热脱附处理产生的固体残渣(铜、铝和电池粉)送至研磨工序。
73.研磨二次热脱附处理产生的固体残渣，而后通过第一收尘工艺和第一筛分工艺得到电池粉606.1kg和铜铝混合粉86.7kg，铜铝混合粉经过分级重选处理后分别获得铝粉31.4kg和铜粉55.3kg。铝粉送至铝粉回收区，铜粉送至铜粉回收区。
74.表1上述实施例中电池的成分比例
75.类别外壳塑料片正极片负极片隔膜电解液合计比例/％8.530.344326.622.0619.45100％
76.本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
77.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。