本技术涉及电池回收,具体涉及一种电池石墨负极材料回收装置。
背景技术:
1、锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作:充电时,li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。锂离子电池凭借能量密度高、自放电率低、充电速度快和循环寿命长的优势,已成为现代电子设备和新能源汽车的核心能源载体。锂离子电池的核心组件包括正极、负极、电解质和隔膜,其中,正极材料的活性物质一般为锰酸锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂材料,导电集流体使用厚度为10-20μm的电解铝箔;负极材料的活性物质一般为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度为7-15μm的电解铜箔。近年来,随着电子产品和新能源汽车的快速发展,锂离子电池的使用量急剧增加,如何处理大量退役锂离子电池已成为亟待解决的问题。
2、干法回收和湿法回收是目前用于处理退役锂离子电池的两种主要手段。干法回收主要包括机械分选法和高温热解法,机械分选法是利用电池不同组分的物理性质差异,通过破碎、筛分等手段粗筛分类,但锂离子电池结构特殊,活性材料与集流体粘合紧密,难以完全分离回收金属;高温热解法是通过高温焚烧分解去除粘结剂使材料分离,金属氧化、还原并分解成气态物质挥发后冷凝收集,高温热解法虽然工艺简单但是耗能较高。湿法回收则是以酸碱性溶液为媒介,将金属离子转移到浸出液中,再通过多种手段提取出来,为使电极材料与浸出液充分接触,通常需要先对电极材料进行粉碎再将其置于浸出液中处理。由于石墨负极材料重金属含量较低,且在粉碎后极易出现石墨粉包覆铜箔的问题,采用该种方法处理石墨负极材料不仅分离效率较低,还会产生大量废液。
技术实现思路
1、针对锂离子电池的石墨负极材料在湿法回收过程中存在的石墨和铜箔分离效率低、废液产生量大的技术问题,本实用新型提供一种电池石墨负极材料回收装置,首先利用分离罐体分离粉碎后的石墨与铜箔中的铜离子,然后利用连续溢流过滤装置再次分离浸出液中粒径较小的石墨,并通过增压装置实现了浸出液的再利用,在提高石墨和铜箔分离效率的同时减少了废液量。
2、本实用新型的技术方案如下:
3、一种电池石墨负极材料回收装置,包括分离罐体,分离罐体的下端与稀释罐的下端相连通,稀释罐的上端与连续溢流过滤装置的下端相连通,连续溢流过滤装置的上端与气流增压装置的进口相连通,气流增压装置的出口与分离罐体的上端相连通;
4、分离罐体的内部开设分离腔,分离腔的内部设有分离芯体,分离芯体的上端与分离腔的上端齐平,分离芯体的侧面为网状结构,分离芯体的底部设有收集板,收集板上表面设有环形收集槽,分离芯体的底部下表面与分离腔的底部上表面转动连接。
5、进一步的,连续溢流过滤装置包括至少两个串联的溢流过滤罐,串联的溢流过滤罐可对稀释罐排出的稀释浸出液进行多级过滤,除去稀释浸出液中残留的石墨。
6、进一步的,溢流过滤罐的内部设有过滤介质,串联的溢流过滤罐的内部可以设置相同的过滤介质,也可以设置不同的过滤介质,过滤介质为多孔的网状结构、膜状结构、粒状结构或块状结构。稀释罐的内部设有搅拌装置,搅拌装置优选机械搅拌桨,利用搅拌装置可将稀释罐中的浸出液和水混合均匀。
7、进一步的,气流增压装置的气流入口与气源相连通,气流增压装置优选射流泵,气源为氮气、氩气或氦气中的一种或几种。
8、进一步的,分离腔为上端设置可拆卸密封盖的筒状结构,筒状结构与分离芯体相适配,以保证分离芯体可以在分离腔内自由旋转。
9、进一步的,可拆卸密封盖上设有粉碎料进料管,粉碎料进料管与分离芯体相连通,粉碎料进料管的出料口位于分离芯体的上方,粉碎料进料管的进料口直径不小于粉碎料进料管的出料口直径。
10、进一步的,环形收集槽的数量不少于两个,相邻的两个环形收集槽之间的距离可以相等也可以不相等。
11、进一步的,环形收集槽为同圆心设置的v型槽,v型槽用于收集留存在分离芯体内的石墨粉。环形收集槽的圆心位于收集板上表面的中心。
12、进一步的,外侧的环形收集槽的容量大于内侧的环形收集槽的容量。在分离芯体的旋转过程中,不同粒度的石墨粉在离心作用下可分别进入不同的环形收集槽内。
13、本实用新型的有益效果在于:
14、本实用新型提供一种电池石墨负极材料回收装置,将石墨负极材料与浸出液(浓硫酸)加入分离芯体内,通过分离芯体在分离腔内转动产生的离心力,促进分离罐体内的石墨粉与铜箔分离,提高铜箔中铜元素的浸出率;由于分离芯体的侧面为网状结构,不溶于浸出液的石墨粉可留存于分离芯体中,并最终落入分离芯体底部的环形收集槽中,实现对石墨粉的回收;在稀释罐中用水对分离罐体排出的浸出液进行稀释,降低浸出液的粘度,得到稀释浸出液;稀释浸出液进入连续溢流过滤装置中分级过滤,进一步除去浸出液中粒径较小的石墨;将连续溢流过滤装置的上端与气流增压装置的进口相连通,气流增压装置的出口与分离罐体的上端相连通,利用气流增压装置增加稀释浸出液的压力,混有气流的稀释浸出液可用于冲刷分离芯体的网状结构,将附着于网状结构上的石墨冲刷至收集板上,实现了浸出液的再利用,减少了废液量。
1.一种电池石墨负极材料回收装置,包括分离罐体,其特征在于,分离罐体的下端与稀释罐的下端相连通,稀释罐的上端与连续溢流过滤装置的下端相连通,连续溢流过滤装置的上端与气流增压装置的进口相连通,气流增压装置的出口与分离罐体的上端相连通;
2.如权利要求1所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,连续溢流过滤装置包括至少两个串联的溢流过滤罐。
3.如权利要求2所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,溢流过滤罐的内部设有过滤介质,稀释罐的内部设有搅拌装置。
4.如权利要求1所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,气流增压装置的气流入口与气源相连通。
5.如权利要求1所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,分离腔为上端设置可拆卸密封盖的筒状结构。
6.如权利要求5所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,可拆卸密封盖上设有粉碎料进料管,粉碎料进料管与分离芯体相连通。
7.如权利要求1所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,环形收集槽的数量不少于两个。
8.如权利要求7所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,环形收集槽为同圆心设置的v型槽。
9.如权利要求8所述的一种电池石墨负极材料回收装置,其特征在于,外侧的环形收集槽的容量大于内侧的环形收集槽的容量。