一种废旧锂离子动力电池无害化综合回收利用方法_2

文档序号:9669585阅读:来源:国知局
硅、NaOH溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液中的一种或两种及以上的组合。
[0014]7.根据权利要求1所述的一种废旧锂离子动力电池无害化综合回收利用方法,其特征在于,步骤(10 )、( 11)中所述粒度调整处理方法为球磨、气流粉碎、分级的一种。
[0015]与现有技术相比,本发明的优势在于:
1.提出了准确的方法,对废旧电池包中有利用价值的单体电池重新配组利用,使废旧电池包的残值利用最大化,减少了资源浪费,提高了整个工艺规程中的经济效益。
[0016]2.采用在隔氧的环境下切割的方式实现了芯包和壳体的分离,操作过程安全可靠,可避免其他切割方式产生的燃烧或者爆炸;同时可以使铝合金、铝塑膜和不锈钢壳体得到较好的保留,产生更好的价值,芯包也可以完整的取出,有利于后续各类材料的分类处理。
[0017]3.获得的芯包直接置于炉中加热蒸发溶剂并冷凝回收,一方面可以将溶剂得到最大化的回收利用(直接拆开芯包,溶剂将在短时间内挥发殆尽),另一方面因为拆解铝壳后直接将芯包进行蒸发,减少了芯包拆解过程溶剂的挥发,降低后续处理过程中对人体的危害,有利于车间工作环境的改善;同时也避免了其他方法不回收电解液造成的对水体、大气的二次污染。
[0018]4.六氟磷酸锂在受热情况下快速分解,产生的含氟气体随着溶剂蒸汽跑出,被尾气吸附剂如活性炭、稀碱溶液等吸收,避免了含氟气体对环境的污染,真正实现了废旧电池材料的无害化处理。
[0019]5.材料再利用过程采用机械分离的方法,材料中的导电炭黑得到较好的保存,这将减少回收正极材料使用过程中炭黑的实际加入量,也减少了炭黑对环境的粉尘污染。
[0020]6.正负极片的粉碎-过筛-重选-脉冲除尘工艺成熟可靠,为纯物理过程,不存在酸碱的消耗以及溶剂的消耗,同时生产中的粉尘可以得到有效回收和控制,避免了其他方法中采用水、酸、碱进行处理带来的污染。
[0021]7.整个材料回收过程工艺简单,成本低廉,采取干法全闭路循环,三废排放基本为零,废旧材料回收率高,回收正负极材料性能较好,经济效益好,有利于大规模应用。
【附图说明】
[0022]图1修复的磷酸亚铁锂正极材料的SEM图谱图2修复的磷酸亚铁锂正极材料的XRD图谱
图3修复的磷酸亚铁锂正极材料的粒度分析图谱图4修复的磷酸亚铁锂正极材料的首次充放电曲线图5修复的磷酸亚铁锂正极材料的循环性能曲线
【具体实施方式】
[0023]下面通过实施例对本发明进行详细说明,下面的例子只是符合本发明技术内容的几个实例,并不说明本发明仅限于下述实例所述的内容,本行业中的技术人员依照本发明权利要求项制造的产品均属本
【发明内容】

[0024]实施例1
(1)取一组320V60Ah的电动汽车用废旧磷酸亚铁锂锂离子动力电池包(石墨负极),将废旧动力电池包拆解,测量每个电池性能,容量在原标称容量60%以上并且内阻不超过原标称值3倍的单体电池,按照容量误差±2%以内、内阻误差±30%以内、漏电流误差±20%以内并且充放电曲线重合度大于95%的规则重新配成72V100Ah的电池组,重新配组的电池用于低速电动车;
(2)将(1)淘汰下来的废旧动力电池进行放电处理,放电至电压<0.5V ;
(3)在隔氧环境中,采用切割的方式将电池沿电池顶部切开,切断芯包与端子的连接,打开电池并取出芯包;
(4)将取出的芯包置于80°C的加热炉内进行热处理,并通入空气有机溶剂赶出;
(5)采用一10°C的冷凝介质回收的方法将挥发出来的有机混合溶剂有效回收,残余尾气采用活性炭吸附;
(6)将步骤(4)得到的芯包使用手工进行拆卷,分离出正极片、负极片和塑料隔膜;
(7)步骤(6)得到的隔膜进行压块、熔化、造粒处理,得到塑料颗粒;
(8)步骤(6)得到的正负极片分别于回转炉中在空气气氛下经过200°C热处理,使粘接剂失效;
(9)将热处理后的正负极片分别置于粉碎机内粉碎,流态化分选床进行重力分选,尾气通过脉冲式除尘收集,分别得到铜粉、铝粉、石墨负极粉和磷酸亚铁锂锂正极粉;
(10)步骤(9)得到的回收负极粉中加入0.5%沥青,沥青事先分散溶解于乙醇中形成20%的溶液(该溶液中含有0.5%的纳米硅粉),高速搅拌1小时使形成浆料,升温至100°C挥发溶剂,在900°C碳化lh,再球磨粉碎得到修复的负极材料;
(11)步骤(9)得到的回收正极粉进行元素分析,根据分析结果,配入缺少的5%的NH4H2P04,然后采取球磨方式混合均匀,在氩气气氛下600°C烧结12h,粉碎分级得到修复的正极材料。图1为修复的磷酸亚铁锂正极材料的SEM图谱,图2为修复的磷酸亚铁锂正极材料的XRD图谱,图3为修复的磷酸亚铁锂正极材料的粒度分析图谱;
(12)将(10)、(11)得到的正负极材料按照传统锂离子电池制造工艺制作成锂离子电池进行评测,其半电池正极容量达到132mAh/g (全电池容量120 mAh/g)、负极容量达到381mAh/g。图4为修复的磷酸亚铁锂正极材料的首次充放电曲线,图5为修复的磷酸亚铁锂正极材料的循环性能曲线。
[0025]实施例2
(1)取一组370V100Ah的电动汽车用废旧三元锂离子动力电池包(钛酸锂负极),将废旧动力电池包拆解,测量每个电池性能,容量在原标称容量60%以上并且内阻不超过原标称值3倍的单体电池,按照容量误差±2%以内、内阻误差±30%以内、漏电流误差±20%以内并且充放电曲线重合度大于95%的规则重新配成74V160Ah的电池组,重新配组的电池用于低速电动车;
(2)将(1)淘汰下来的废旧动力电池进行放电处理,放电至电压<0.5V ;
(3)在隔氧环境中,采用切割的方式将电池沿电池顶部切开,切断芯包与端子的连接,打开电池并取出芯包;
(4)将取出的芯包置于150°C的加热炉内进行热处理,并通入氮气将挥发的有机溶剂赶出;
(5)采用-20°C冷凝回收的方法将挥发出来的有机混合溶剂有效回收,残余尾气通过5%氢氧化钠溶液,再通过5A型分子筛吸附;
(6)将步骤(4)得到的芯包使用反卷绕机进行拆卷,分离出正极片、负极片和塑料隔膜;
(7)步骤(6)得到的隔膜进行压块、熔化、造粒处理,得到塑料颗粒;
(8)步骤(6)得到的正负极片分别于回转炉中在氩气下经过400°C高温处理,使粘接剂失效,有利于下步分离;
(9)将热处理后的正负极片分别置于粉碎机内粉碎,流态化分选床进行重力分选,尾气通过脉冲式除尘收集,分别得到铜粉、铝粉、回收负极材料粉和回收正极材料粉;
(10)步骤(9)得到的回收负极粉进行粒度调整处理后返回做电池使用;
(11)步骤(9)得到的回收正极粉进行粒度调整处理后返回做电池使用。
[0026]实施例3
(1)取一组370V100Ah的电动汽车用废旧锰酸锂动力电池包(石墨负极),将废旧动力电池包拆解,测量每个电池性能,容量在原标称容量60%以上并且内阻不超过原标称值3倍的单体电池,按照容量误差±2%以内、内阻误差±30%以内、漏电流误差±20%以内并且充放电曲线重合度大于95%的规则重新配成74V160Ah的电池组,重新配组的电池用于低速电动车;
(2)将(1)淘汰下来的废旧动力电池进行放电处理,放电至电压<0.5V ;
(3)在隔氧环境中,采用切割的方式将电池沿电池顶部切开,切断芯包与端子的连接,打开电池并取出芯包;
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