專利名稱：廢舊鋰電池回收中集流體的高效剝離方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢舊電池的回收和綜合利用，特別涉及廢舊鋰電池的物理拆分。
背景技術：
隨著移動通訊、手提電腦、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機和其它小型電動工具 的普及，我國已經(jīng)成為世界上鋰離子電池的生產(chǎn)和消費大國。目前，我國鋰
離子電池產(chǎn)量已經(jīng)達到近10億顆，人均電池消費量約為0.6顆/年，超過世界 總量的1/5，位居世界第一。巨大的電池消費帶來了數(shù)目驚人的廢電池，然而 目前我國回收率還不足2%。大量廢舊電池廢棄，當中有相當部分直接混入垃 圾中，這不僅是一種資源浪費，而且對環(huán)境造成污染。因此，鋰離子電池的 綜合回收利用不僅具有環(huán)保社會效益，還具有很好的經(jīng)濟效益。
鋰離子電池的正極材料主要為鈷酸鋰，分析結果表明每只電池平均含 鈷15%，含鋰1.5%，含銅10%，含鋁5%，其中Co屬于戰(zhàn)略性有色金屬， 價格昂貴。目前，廢舊鋰離子電池的回收主要采用濕法冶金的工藝，即采用 HC1、 H2S04、 HN03等強酸對電池活性材料粉體進行溶解浸出，然后再通過 萃取、沉淀等方法分離出電池中的鈷、鋁、銅、鋰等有價金屬元素。無論采 用何種工藝，鋰離子電池的拆分都是回收工藝中首當其沖的第一道程序。目 前的回收企業(yè)基本上以人工拆分為主，尤其是電芯的正、負極片集流體的剝 離問題，受粘結劑等作用，附著力很強，人工剝離效率非常低，并且集流體 上連帶大量鈷酸鋰和炭負極粉末，剝離效果很不理想。郭麗萍等(應用化學， 2006,23 (10): p1182)曾報道過采用乙醇浸泡的方法來剝離正極片上的鋁箔， 這種方法環(huán)境污染大，成本高，剝離效果并不理想。如何實現(xiàn)集流體的高效 率流水線剝離工藝，對大規(guī)模廢舊鋰電池的回收非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前鋰電池回收中集流體剝離效率低、成本高、 剝離效果不好的問題，提出一種高效率剝離廢舊鋰電池集流體的方法，該方法能使鈷酸鋰、炭粉末自動從集流體上脫落，剝離效率高，成本低，無污染， 能實現(xiàn)流水線機械自動化作業(yè)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是將廢舊鋰電池的電芯機械破碎至l 5mm， 150 60(TC下進行熱處理，熱處理后的粉料通過振動篩分，篩下 部分為鈷酸鋰和炭粉末，篩上部分為銅片和鋁片。上述方法中，對粉體進行熱處理的時間最好為1 8小時，振動篩分時篩 孔最好為20 100目。在本發(fā)明中，通過振動篩分實現(xiàn)篩上部分的銅片和鋁片與篩下部分的鈷 酸鋰和炭粉末的分離后，可進一步用2 4X的NaOH溶液溶解篩上部分，然 后過濾，從濾液中以氫氧化鋁的形式回收鋁，從濾渣中得到銅。本發(fā)明利用集流體與正負極粉體材料的物理特性差異，通過破碎和熱處 理破壞粘結劑、粉體和集流體之間的粘結作用，利用粉體與金屬片熱脹冷縮 性質(zhì)的差異，使鈷酸鋰、炭粉末自動從集流體中脫落。本發(fā)明可實現(xiàn)集流體 與正負極粉體材料剝離工序的流水線機械自動化作業(yè)，可降低廢舊鋰電池物 理拆分的勞動強度至少降低50%，拆分效率提高40 50%，降低了人工成本， 并為大規(guī)模廢舊鋰電池的回收利用奠定了基礎。在本發(fā)明的熱處理過程中，由于銅有炭負極的保護作用，因此基本不會 被氧化成氧化銅，從而在實現(xiàn)集流體和鈷酸鋰粉體剝離的同時，還可以高效 率回收銅和鋁，將集流體的剝離與銅、鋁集流體的回收工序融合一體，過程 簡單，成本較低。


圖1:本發(fā)明的工藝流程圖具體實施方式
實施例1:10kg廢舊手機鋰電池，經(jīng)拆分去殼，得殼2.64kg，電池芯7.36kg。 將電池芯破碎到1 5mm，在45(TC下熱處理2小時，熱處理后的粉料過80 目振動篩分。將篩下的鈷酸鋰的粉體用4XNaOH溶液洗滌除去其中的少量三 氧化二鋁，過濾洗滌后，送浸出工序浸出。篩上的銅片和鋁片用3%的溶液溶 解，用碳酸氫氨調(diào)節(jié)pH值8 9，沉淀出白色氫氧化鋁，過濾洗滌干燥得氫 氧化鋁1.47kg，鋁回收率約87.4%。過濾后的濾渣得到1 5mm的銅片，通 過熔融成錠后得到優(yōu)質(zhì)紫銅0.92kg，銅回收率98.6%。銅片夾帶的少量鈷酸鋰走渣，渣返回浸出提鈷和鋰。
實施例2: l噸廢舊鋰離子電池，電池芯破碎到l 5mm，在25(TC下熱 處理7小時，熱處理后的粉料過30目振動篩分。將篩下的鈷酸鋰的粉體用4 %堿液洗滌除去其中的少量三氧化二鋁，過濾洗滌后，送浸出工序浸出。篩 上銅片和鋁片用4%的堿溶液的溶解，過濾，濾液用碳酸氫氨調(diào)節(jié)pH值8 9， 沉淀、過濾、洗滌、干燥得氫氧化鋁；濾渣為1 5mm的銅片，通過熔融成 錠后得到優(yōu)質(zhì)紫銅。銅片夾帶的少量鈷酸鋰走渣，渣返回浸出提鈷和鋰。
權利要求
1.一種廢舊鋰電池回收中集流體的高效剝離方法，其特征在于包括以下步驟將廢舊鋰電池的電芯機械破碎至1～5mm，150～600℃下進行熱處理，熱處理后的粉料通過振動篩分，篩下部分為鈷酸鋰和炭粉末，篩上部分為銅片和鋁片。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熱處理的時間為1 8小 時，所述振動篩分的篩孔為20 100目。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于通過振動篩分實現(xiàn)篩上部 分和篩下部分的分離后，進一步用2 4X的NaOH溶液溶解篩上部分， 然后過濾，從濾液中以氫氧化鋁的形式回收鋁，從濾渣中回收銅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢舊鋰電池回收中集流體的高效剝離方法，將廢舊鋰電池的電芯機械破碎至1～5mm，150～600℃下進行熱處理，熱處理后的粉料通過振動篩分，篩下部分為鈷酸鋰和炭粉末，篩上部分為銅片和鋁片。本發(fā)明可實現(xiàn)集流體與正負極粉體材料剝離工序的流水線機械自動化作業(yè)，可將廢舊鋰電池物理拆分的勞動強度至少降低50％，拆分效率提高40～50％，并為大規(guī)模廢舊鋰電池的回收利用奠定基礎。
文檔編號H01M10/54GK101217206SQ20081003049
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權日2008年1月16日
發(fā)明者唐新村, 卓 羅 申請人:中南大學