用于废电池再利用的处理方法与流程

本发明涉及废电池，提供一种用于废电池再利用的处理方法。

背景技术：

1、锂二次电池的应用领域非常广泛，从小型电子仪器到汽车，其用途正在逐渐扩大。

2、这些锂二次电池在使用少则5年多则10年后充电容量会下降，无法再使用。因此，无法再使用的电池的处理问题正成为世界各国的社会问题。

3、锂二次电池通常包含正极、负极和电解质，正极中除锂外还包含ni、co、mn等，电解质包含非水有机溶剂，因为有机溶剂可能发生火灾，而且正极中包含的li、ni、co、mn等是昂贵的元素，因此正在积极进行从废电池回收再利用这些元素的研究。

4、特别地，在使用这些锂二次电池的领域中，电动汽车的普及正在增加，这些电动汽车需要高输出，从而以电池组(battery pack)的形式(图1)使用，电池组中串联连接有一个以上的20v至60v的电池模块(module)，电池模块中串联/并联连接有一个以上的2v至4v的单元电池(cell)，因此从此类电池组回收再利用li、ni、co、mn等的研究备受关注。

5、为了回收再利用锂二次电池，必须拆解电池，但是电池组或电池模块级别的电池拆解(即破坏)存在引起火灾的问题。因此，为了避免此类问题，电池拆解采用如下方法：如图2所示，对电池进行放电，然后将电池组物理拆解为电池模块和单元电池，并在盐水中完全放电，然后进行煅烧、破碎和比重筛选，以得到黑色粉末(black power)，即正极材料和负极材料粉末的混合物。然而，这种方法存在环境污染的问题，因为在盐水放电过程中，电解质溶剂的氢离子与电解质盐的离子(例如氟离子)结合而产生有害气体氟化氢(hf)，而且盐水放电后，由于所排出的含有氯离子的废水，也可能造成水质污染。

6、此外，这些工序并不适合实际应用，因为存在整个工序时间太长的问题，例如，对于电池组来说，每个电池组的放电需要8小时，物理拆解平均需要1小时至2小时，盐水放电需要约24小时，破碎和比重筛选工序需要约1小时。

7、因此，需要一种更简便的方法来拆解电池，特别是电池组。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明旨在提供一种用于废电池再利用的处理方法，其能够以简单的工序稳定地破碎电池组，不会发生爆炸和火灾。

3、技术方案

4、根据本发明的一个实施方案的电池处理方法，可以包含以下步骤：将电池组冷却满足下述式1的最短冷却时间以上进行冷冻，所述电池组包含作为单元电池的含有多个锂离子的电池；以及对冷冻后的所述电池组进行破碎。

5、<式1>

6、最短冷却时间＝a×(w0.33)

7、a＝4×e(-0.02×dt)，w＝电池重量(kg)，dt＝│外部冷却温度-目标温度│，││表示绝对值。

8、在一个实施方案中，所述冷冻步骤可以实施为冷却到-150℃至-60℃。在一个实施方案中，所述冷冻步骤可以实施为冷却到-60℃至-20℃，所述破碎步骤可以在供应惰性气体、二氧化碳、氮气、水或其组合的条件下实施。

9、在一个实施方案中，所述冷冻步骤可以实施为冷却到-60℃至-20℃，所述破碎步骤可以在100torr以下的真空环境条件下实施。在一个实施方案中，所述破碎步骤可以实施至破碎产物的最大尺寸为10mm以下。

10、在一个实施方案中，所述破碎步骤之后，还可以包含实施以下步骤：分离出最大尺寸为1mm以下的产物的磁力筛选或比重筛选。在一个实施方案中，所述冷冻步骤之后、所述破碎步骤之前，还可以包含实施以下工序：对冷冻后的电池组进行挤压。在一个实施方案中，所述挤压工序可以实施为厚度达到所述冷冻前的电池组厚度的1/2以下。

11、根据本发明的另一个实施方案的电池处理方法，可以包含以下步骤：将电池组冷却满足下述式1的最短冷却时间以上进行冷冻，并对所述电池组进行破碎，所述电池组包含作为单元电池的含有多个锂离子的电池。

12、<式1>

13、最短冷却时间＝a×(w0.33)

14、a＝4×e(-0.02×dt)，w＝电池重量(kg)，dt＝│外部冷却温度-目标温度│，││表示绝对值。

15、在一个实施方案中，所述冷冻步骤可以实施为冷却到-150℃至-60℃。在一个实施方案中，所述冷冻步骤可以实施为冷却到-60℃至-20℃，所述破碎步骤可以在供应惰性气体、二氧化碳、氮气、水或其组合的条件下实施。

16、在一个实施方案中，所述冷冻步骤可以实施为冷却到-60℃至-20℃，所述破碎步骤可以在100torr以下的真空环境条件下实施。

17、在一个实施方案中，所述破碎步骤可以实施至破碎产物的最大尺寸为10mm以下。在一个实施方案中，所述破碎步骤之后，还可以包含实施以下步骤：分离出最大尺寸为1mm以下的产物的磁力筛选或比重筛选。

18、发明效果

19、根据本发明的一个实施方案的用于废电池再利用的处理方法，通过根据电池重量的冷冻机内最短保持时间的关系，可以采用简单的工序在短时间内处理废电池，电池破碎时没有爆炸和火灾风险。

技术特征：

1.一种电池处理方法，其包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，

3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，

4.根据权利要求1所述的处理方法，其中，

5.根据权利要求1所述的处理方法，其中，

6.根据权利要求1所述的处理方法，其中，

7.根据权利要求1所述的处理方法，其中，

8.根据权利要求7所述的处理方法，其中，

9.一种电池处理方法，其包含以下步骤：

10.根据权利要求9所述的处理方法，其中，

11.根据权利要求9所述的处理方法，其中，

12.根据权利要求9所述的处理方法，其中，

13.根据权利要求9所述的处理方法，其中，

14.根据权利要求9所述的处理方法，其中，

技术总结
本发明涉及一种用于废电池再利用的处理方法，所述用于废电池再利用的处理方法包含以下步骤：将电池组冷却满足下述式1的最短冷却时间以上进行冷冻，所述电池组包含作为单元电池的含有多个锂离子的电池；以及对冷冻后的所述电池组进行破碎。<式1>最短冷却时间＝A×(W<supgt;0.33</supgt;)A＝4×e<supgt;(‑0.02×dT)</supgt;，W＝电池重量(Kg)，dT＝│外部冷却温度‑目标温度│，││表示绝对值。

技术研发人员：韩尚佑,金完伊,尹相现,赵贤珍,郑成锡
受保护的技术使用者：浦项控股股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15