專利名稱：新能源車用動力電池回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源車用動力電池回收方法。
背景技術(shù)：
為擺脫對日益枯竭的石油資源依賴，減少傳統(tǒng)汽車尾氣排放對環(huán)境嚴重污染， 電動汽車越來越受到世界各國的重視?！秶摇笆濉笨茖W和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，明確提出 “十二五”期間將大力推動新能源電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。到2015年，電動汽車保有量達100 萬輛，產(chǎn)值預期超過1000億元。電動汽車的能量全部或部分來自動力電池，而動力電池的壽命一般只有一到三年，相對于汽車或電動汽車，動力電池的更替頻率更大，一輛電動汽車生命周期內(nèi)起碼需要更換三到四個動力電池。不遠的未來，當電動汽車形成規(guī)模后，將會有大量的報廢動力電池
需要處理。目前，電池的回收技術(shù)都只是針對一般的手機電池、數(shù)碼相機電池等小型充電電池的回收處理，由于這些小型充電電池的體積小、電量小、電壓小，其拆解的危險性比較小， 所以一般都是采用人手或者機械破碎，工藝非常簡單。但是車用動力電池因需要滿足汽車使用，其體積、電壓和電量都非常大。而且車用動力電池一般是由許多電池單體或者是由十幾或者數(shù)十個電池單體組成電池模塊構(gòu)成。就一個電池單體來說，其體積比一般的手機電池、數(shù)碼相機電池等小型充電電池的體積大，其電壓和電量也高，因而車用動力電池及其模塊和單體的拆解都存在很大的危險性，例如容易起火或爆炸。車用動力電池的結(jié)構(gòu)也比較復雜，除了電池單體以外，還有像鐵片、銅片、電線、線路板、塑料和橡膠等材料，其回收處理難度非常大。而正是由于車用動力電池具有體積大、電量大、結(jié)構(gòu)復雜以及拆解具有很大的危險性的特點，因而安全防護性不高的一般的小型充電電池的回收處理方法并不適用車用動力電池的回收處理。但是，失效的動力電池不等于其內(nèi)部電池組或者單體全部失去使用價值，這是因為動力電池要求內(nèi)部電池組和電池單體有高度一致性，任一電池單體性能下降都會可能導致整個動力電池失效。失效動力電池內(nèi)部的大多數(shù)電池單體仍然具有較高的性能(又稱為余能)，這些電池單體是可以重新再利用的，能充分地利用動力電池的余能可以有效的提高資源的利用率。而對于余能不高，沒有繼續(xù)使用價值的電池單體，若只對其簡易填埋處理或簡易處理，會導致至它們成為環(huán)境難以消解的物質(zhì)，對環(huán)境產(chǎn)生二次污染和日益嚴重的破壞。其實動力電池的電池材料也是具有相當價值的，可以回收這些電池材料，以實現(xiàn)失效電池的材料資源化回收利用，同時也能提高資源綜合利用率，緩解環(huán)境負擔和污染。目前，在動力電池資源化回收及余能利用方面，還沒有相關(guān)的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種安全的、能實現(xiàn)失效車用動力電池的能源梯次利用的新能源車用動力電池回收方法。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種新能源車用動力電池回收方法，包括以下步驟
(1)放電對失效動力電池進行放電操作，去除動力電池的剩余電量，以保證后面的工序能夠安全地進行；
(2)初步分拆對動力電池的部件進行分拆，得到金屬件、非金屬件、電線、線路板以及電池單體；
(3)電池單體檢測及分類檢測電池單體的性能參數(shù)，然后根據(jù)所得的性能參數(shù)將電池單體分為具有使用價值的電池單體和沒有使用價值的電池單體；
(4)電池單體拆解對沒有使用價值的電池單體進行分拆，取出電池單體的正極和負極的極片；而拆解得到的塑料、金屬、橡膠、正極極片和負極極片經(jīng)分選、破碎和篩分工序回收處理，并按類別分類；
(5)對得到的正、負極極片進行元素分析，根據(jù)所得元素分析的結(jié)果，按各個元素的含量，按照目標產(chǎn)品的各個主要元素的比例決定不同批次原料的混合量，提取金屬元素，制備目標產(chǎn)物；
(6)對有使用價值的電池單體，通過電池分選機按照電池單體的剩余電容量分選，按電容量進行分級歸類，然后再根據(jù)實際使用需要應用到產(chǎn)品中去。本發(fā)明所述步驟⑴中根據(jù)動力電池的電源接口、電壓、電池容量等參數(shù)，使用對應的電池放電儀器進行放電操作。所述的放電方式采用恒電流放電、恒電阻放電和恒功率放電中的一種或幾種結(jié)合。本發(fā)明所述步驟(2)中當動力電池內(nèi)部由若干電池組組成時，繼續(xù)拆開電池組外殼和連接部件，取出電池單體。本發(fā)明所述步驟(3)中的性能參數(shù)包括剩余電容量、循環(huán)壽命、電壓、輸出功率和內(nèi)阻等。在本發(fā)明所述步驟(3)中電池單體是否具有使用價值，以根據(jù)各種可以再利用場合的電池性能的要求為判斷標準，若電池單體的性能參數(shù)符合某一再利用場合的要求的， 即可判斷為具有使用價值的電池單體；若電池單體的性能參數(shù)不符合任何再利用場合的要求的，即可判斷為不具有使用價值的電池單體。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例所述步驟(3)中所述的具有使用價值的電池單體是剩余容量高于初始容量的60%的電池單體，或剩余能量的體積密度或者質(zhì)量密度達不到動力電池相關(guān)要求的，但性能參數(shù)無明顯缺陷的電池單體；而所述的沒有使用價值的電池單體為剩余容量低于初始容量的60%的電池單體，或剩余能量的體積密度或者質(zhì)量密度達不到相關(guān)動力電池要求的，且性能參數(shù)有明顯缺陷的電池單體。所述的性能參數(shù)有明顯缺陷是指電池內(nèi)阻過高、輸出電壓、電流、或者功率過低，且不符合相應再利用場合的要求。所述的性能參數(shù)無明顯缺陷是指電池內(nèi)阻、輸出電壓、電流以及功率符合相應再利用場合的要求。本發(fā)明所述的步驟(5)具體操作為對各個批次的正、負極極片中的鎳、鈷、錳、 鋰、鐵和鈦等元素進行化學分析，得到正、負極極片中的鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦等元素的的含量，按照目標產(chǎn)品的中鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦等主要元素的比例決定不同批次原料的混合量，采用濕法冶煉的方法提取金屬元素，制備目標產(chǎn)物。所述的目標產(chǎn)物包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰和其它鎳鈷錳鐵鈦等元素組成的材料。
本發(fā)明所述的步驟(6)具體操作為對有使用價值的電池，通過電池分選機按照電池的剩余容量分選，按電容量進行分級歸類，然后按照實際需求再利用，即根據(jù)不同的使用市場對容量、電壓、體積等參數(shù)的要求，對不同容量等級的電池單體再利用到電子產(chǎn)品、 應急燈和家庭儲能站等不同的應用領(lǐng)域。本發(fā)明還包括以下步驟(7)對步驟(2)分拆所得的金屬件和電線通過人工和/ 或機械分離設(shè)備分離成各種金屬件；對非金屬件通過人工和/或機械分離設(shè)備分離成橡塑材料，然后進行破碎處理，在進行品種和/或尺寸分選，得到分選的橡塑粒料。本發(fā)明還包括以下步驟(8)對步驟(2)分拆所得的線路板進行脫焊處理，得到印刷板、焊錫和元器件，在對印刷板和部分元器件進行破碎處理，而將焊錫和另一部分元器件回收再利用。本發(fā)明中還可以對步驟(7)所得的橡塑粒料進行進一步的處理，在橡塑粒料中添加偶聯(lián)劑、助劑和熱塑性塑料后混勻、混煉、造粒制成組合成分的塑料成品或直接進入模具注塑成型。本發(fā)明所述步驟(7)中可進一步對分離所得的各種金屬件進行初步分析和歸堆成各種同質(zhì)金屬料件，可以用于合金材料的制備，或者是用于金屬的冶煉加工。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(1)回收利用率高本發(fā)明中對車用動力電池進行放電后分拆，可以獲得金屬件、非金屬件、電線、線路板以及電池單體等部件，可以分別按分類對這些部件進行回收及再次利用，實現(xiàn)了失效車用動力電池的資源的梯次利用，以充分利用失效車用動力電池的資源充， 避免浪費能源。(2)合理、充分利用資源本發(fā)明對回收電池單體中的剩余容量高的電池單體按剩余電容量分級，再利用應用于家庭儲能站、應急燈、電子設(shè)備等場合中，充分地利用了車用動力電池的余能。而對剩余容量低的電池單體進行資源再生制造鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰和其它鎳鈷錳鐵鈦等元素組成的材料，不僅充分利用了電池單體中的材料，還減少了環(huán)境的負擔和污染。(3)安全本發(fā)明提供的車用動力電池回收利用方法危險性低，安全可靠，解決了車用動力電池回收的問題。


圖1是本發(fā)明實施例的工序流程框圖。
具體實施例方式一種新能源車用動力電池回收的方法，包括以下步驟
(1)放電進行放電操作；根據(jù)動力電池的電源接口、電壓、電池容量等參數(shù)，使用對應的電池放電儀器對失效動力電池進行放電操作，去除動力電池的剩余電量，以保證后面的工序能夠安全地進行。放電方式采用恒電流放電、恒電阻放電和恒功率放電中的一種或幾種結(jié)合。(2)初步分拆對動力電池的部件進行分拆，得到金屬件、非金屬件、電線、線路板以及電池單體；當動力電池內(nèi)部由若干電池組組成時，繼續(xù)拆開電池組外殼和連接部件，取出電池單體(3)電池單體檢測及分類檢測電池單體的性能參數(shù)，檢測的性能參數(shù)包括剩余電容量、循環(huán)壽命、電壓、輸出功率和內(nèi)阻等，然后根據(jù)所得的性能參數(shù)將對電池單體分為具有使用價值的電池單體和沒有使用價值的電池單體，即以根據(jù)各種可以再利用場合的電池性能的要求為判斷標準，若電池單體的性能參數(shù)符合某一再利用場合的要求的，即可判斷為具有使用價值的電池單體，例如剩余容量高于初始容量的60%，或雖剩余能量的體積密度或者質(zhì)量密度達不到相關(guān)要求，但性能無明顯缺陷的電池單體為具有使用價值的電池單體。若電池單體的性能參數(shù)不符合任何再利用場合的要求的，即可判斷為不具有使用價值的電池單體，例如剩余容量低于初始容量的60%，或剩余能量的體積密度或者質(zhì)量密度達不到相關(guān)動力電池要求的，或性能參數(shù)有明顯缺陷的電池單體為沒有使用價值的電池單體。其中，性能參數(shù)有明顯缺陷是指電池內(nèi)阻過高、輸出電壓、電流、或者功率過低，且不符合相應再利用場合的要求。性能參數(shù)無明顯缺陷是指電池內(nèi)阻、輸出電壓、電流以及功率符合相應再利用場合的要求。(4)對沒有使用價值的電池單體拆解對電池單體進行放電，然后根據(jù)外殼材料、結(jié)構(gòu)和尺寸選用車床、銑床、鋸床、水刀和線切割等不同的拆解工具進行切割分離。拆解時，外殼拆解的位置要以不損壞電池內(nèi)部正負極片為原則，首先從電池單體的正、負極片處下刀，切斷連接正、負極片和作為極片的集流體的銅箔或者鋁箔，再沿電池單體的外沿破開外殼，取出正、負極片；然后采用磁選、重力分選、旋風分離等方法把拆解后的材料初步分類，分成塑料、金屬銅、金屬鋁、不銹鋼、極片和隔膜等部件，而拆解得到的塑料、金屬銅、金屬鋁、不銹鋼、極片和隔膜等部件經(jīng)分選、破碎和篩分工序回收處理。由于電池的正、負極的結(jié)構(gòu)是正極片和負極片材料附著在銅箔或者鋁箔構(gòu)成的金屬集流體上，一般是用粘結(jié)劑把正、負極材料固定在銅或鋁箔上，分離正極片、負極片、銅箔和鋁箔時，可采用破碎篩分、力口熱去除粘結(jié)劑或溶劑溶解粘結(jié)劑等方法。(5)對各個批次的正、負極極片中的鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦等元素進行化學分析， 得到正、負極極片中的鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦等元素的的含量，根據(jù)所得元素分析的結(jié)果，按照目標產(chǎn)品的中鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦等主要元素的比例決定不同批次原料的混合量，采用酸溶、除雜、萃取和合成等濕法冶煉的方法提取金屬元素，制備目標產(chǎn)物。所述的目標產(chǎn)物包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰和其它鎳鈷錳鐵鈦等元素組成的材料。(6)對有使用價值的電池，通過電池分選機按照電池的剩余容量分選，以額定容量是3000mAh的電池單體為例，按60%的剩余容量(即1800mAh)判定可以再利用，分為 2600 3000 mAh、2200 2600 mAh和1800 2200 mAh三個容量等級的電池，按照實際需求再利用，即根據(jù)不同的使用市場對容量、電壓、體積等參數(shù)的要求，對不同容量等級的電池單體再利用到電子產(chǎn)品、應急燈和家庭儲能站等不同的應用領(lǐng)域。(7)對步驟(2)分拆所得的金屬件和電線通過人工和/或機械分離設(shè)備分離成各種金屬件，并進一步對分離所得的各種金屬件進行初步分析和歸堆成各種同質(zhì)金屬料件， 可以用于合金材料的制備，或者是用于金屬的冶煉加工；對非金屬件通過人工和/或機械分離設(shè)備分離成橡塑材料，然后進行破碎處理，在進行品種和/或尺寸分選，得到分選的橡塑粒料。可以在橡塑粒料中添加偶聯(lián)劑、助劑和熱塑性塑料后混勻、混煉、造粒制成組合成分的塑料成品或直接進入模具注塑成型，以實現(xiàn)橡塑材料的回收利用。(8)對步 驟(2)分拆所得的線路板進行脫焊處理，得到印刷板、焊錫和元器件，在對印刷板和部分元器件進行破碎處理，而將焊錫和另一部分元器件回收再利用。本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。本發(fā)明的上述實施方案都只能認為是對本發(fā)明的說明而不是限制，因此凡是依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，包括以下步驟(1)放電對失效動力電池進行放電操作，去除動力電池的剩余電量；(2)初步分拆對動力電池的部件進行分拆，得到金屬件、非金屬件、電線、線路板以及電池單體；(3)電池單體檢測及分類檢測電池單體的性能參數(shù)，然后根據(jù)所得的性能參數(shù)將電池單體分為具有使用價值的電池單體和沒有使用價值的電池單體；(4)電池單體拆解對沒有使用價值的電池單體進行分拆，取出電池單體的正極極片和負極極片；而拆解得到的塑料、金屬、橡膠、正極極片和負極極片經(jīng)分選、破碎和篩分工序回收處理，并按類別分類；(5)對得到的正極極片和負極極片進行元素分析，根據(jù)所得元素分析的結(jié)果，按各個元素的含量，按照目標產(chǎn)品的各個主要元素的比例決定不同批次原料的混合量，提取金屬元素，制備目標產(chǎn)物；(6)對有使用價值的電池單體，通過電池分選機按照電池單體的剩余電容量分選，按電容量進行分級歸類，然后再根據(jù)實際使用需要應用到產(chǎn)品中去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，所述步驟(2)中當動力電池內(nèi)部由若干電池組組成時，繼續(xù)拆開電池組外殼和連接部件，取出電池單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，所述的步驟(5)具體操作為對各個批次的正、負極極片中的鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦元素進行化學分析，得到正極極片和負極極片中的鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦元素的的含量，按照目標產(chǎn)品的中鎳、鈷、錳、鋰、鐵和鈦主要元素的比例決定不同批次原料的混合量，采用濕法冶煉的方法提取金屬元素，制備目標產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，所述的步驟(4) 的具體操作是根據(jù)電池單體的外殼材料、結(jié)構(gòu)和尺寸選用車床、銑床、鋸床、水刀和線切割不同的拆解工具進行切割分離；拆解時，首先從電池單體的正、負極片處下刀，切斷連接正、 負極片和作為極片的集流體的銅箔或者鋁箔，再沿電池單體的外沿破開外殼，取出正、負極片；然后采用磁選、重力分選、旋風分離方法把拆解后的材料初步分類，分成塑料、金屬銅、 金屬鋁、不銹鋼、正極材料、負極材料和隔膜，而拆解得到的塑料、金屬銅、金屬鋁、不銹鋼、 正極材料和負極材料和隔膜部件經(jīng)分選、破碎和篩分工序回收處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，所述步驟(3)中電池單體是否具有使用價值，以根據(jù)各種再利用場合的電池性能的要求為判斷標準，若電池單體的性能參數(shù)符合某一再利用場合的要求的，即判斷為具有使用價值的電池單體；若電池單體的性能參數(shù)不符合任何再利用場合的要求的，即判斷為不具有使用價值的電池單體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，還包括步驟 (7)對步驟(2)分拆所得的金屬件和電線通過人工和/或機械分離設(shè)備分離成各種金屬件；對非金屬件通過人工和/或機械分離設(shè)備分離成橡塑材料，然后進行破碎處理，再進行品種和/或尺寸分選，得到分選的橡塑粒料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，所述步驟(7)所得的橡塑粒料進行進一步的處理，在橡塑粒料中添加偶聯(lián)劑、助劑和熱塑性塑料后混勻、混煉、造粒制成組合成分的塑料成品或直接進入模具注塑成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，所述步驟(7)中進一步對分離所得的各種金屬件進行初步分析和歸堆成各種同質(zhì)金屬料件，用于合金材料的制備，或者是用于金屬的冶煉加工。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新能源車用動力電池回收方法，其特征在于，還包括步驟 (8)對步驟(2)分拆所得的線路板進行脫焊處理，得到印刷板、焊錫和元器件，在對印刷板和部分元器件進行破碎處理，而將焊錫和另一部分元器件回收再利用。
全文摘要
本發(fā)明一種新能源車用動力電池回收方法，包括以下步驟(1)放電對失效動力電池進行放電操作，去除動力電池的剩余電量，以保證后面的工序能夠安全地進行；(2)初步分拆；(3)電池單體的性能參數(shù)檢測及分類；(4)電池單體拆解對沒有使用價值的電池單體進行分拆，取出電池單體的正極和負極的極片；(5)對得到的正、負極極片進行元素分析，根據(jù)所得元素分析的結(jié)果，按各個元素的含量，按照目標產(chǎn)品的各個主要元素的比例決定不同批次原料的混合量，采用濕法冶煉的方法提取金屬元素，制備目標產(chǎn)物；(6)對有使用價值的電池單體，通過電池分選機按照電池單體的剩余電容量分選，按電容量進行分級歸類，然后再根據(jù)實際使用需要應用到產(chǎn)品中去。
文檔編號H01M10/54GK102347520SQ20111029793
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者仇健申, 余海軍, 李長東 申請人:佛山市邦普循環(huán)科技有限公司