[发明专利]一种废旧动力锂电池自动化拆分全组分洁净回收方法

说明书

技术领域

本发明属于动力锂电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧动力锂电池单体材料自动化拆解、分离，全组分洁净回收的工艺方法。

背景技术

随着我国为化解化石能源与环境保护之间矛盾的政策力度不断加大，新能源电动汽车已成为汽车产业的重要发展方向。在电动汽车开始大量使用动力锂电池的同时，如何解决好动力锂电池退役后的综合回收利用问题，已是当前摆在新能源汽车和储能行业亟待解决好的课题。动力锂电池单体的主要结构材料是由正极片（在铝箔两面涂布上正极材料制成）、塑料隔膜、负极片（在铜箔两面涂布上负极材料制成）叠合后卷绕或逐层叠加制成圆柱形或立方形的整包电芯，装入电池单体外壳（钢外壳或铝外壳或铝塑软包）中引出正、负极耳，注入一定量的电解液（六氟磷酸锂+有机溶剂）再经密封后构成。正是由于动力锂电池电芯这种不同材料逐层叠合并反复叠制成一个整体材料包的特殊结构，再加上材料之间细小间隙内全部浸润着电解液，且三种材料又均没有透液性，所以在废旧动力锂电池单体拆解回收的过程中都会遇到：正极片、塑料隔膜、负极片三者之间分选困难，电解液回收困难和铝箔与正极材料之间、铜箔与负极材料之间分离困难这几大技术难题。现有的拆解分选回收技术是：1、单纯拆解去除电池单体的外壳后，将电芯材料整体焚烧去除电解液和塑料隔膜直接粉碎，再经过筛选和风选等工艺选出正极铝箔碎屑与负极铜箔碎屑和正极材料与负极材料的混合粉料。2、单纯拆解去除电池单体外壳后，将电芯整体加热去除电解液，采用人工剥离的方法分开正、负极片及隔膜材料，再对正、负极片分别进行粉碎和分选，分别得到正极材料粉和铝箔碎屑及负极材料粉和铜箔碎屑。3、将电池单体直接整体粉碎，经过煅烧去除电解液和隔膜，再经过多级分选选出外壳材料粉、正极铝箔碎屑、负极铜箔碎屑和正、负极材料粉的混合料。

专利201410415339.8（一种新型废旧动力电池全自动拆解设备与方法），专利201510081942.1（一种车用动力电池全自动集成拆解装备），等主要是单纯的完成了废旧动力锂电池单体外壳的拆解及电芯的取出工作，并没有涉及和解决动力锂电池拆解回收需要解决的系统问题。仅就单体外壳的拆解工序来讲，以上专利对其中的关键问题——电解液如何有效的回收也没有得到有效的解决，均是一种不完善的方法或装备。

专利201610519880.2（一种废旧锂电池高效分选回收装置），专利 201420711248.4（一种废旧18650型锂电池拆分预处理系统）等主要是通过单纯的拆解动力锂电池单体外壳取出电芯后，采用煅烧或加热方法去除电解液，再通过对电芯进行整体粉碎、筛分和磁选等方法进行分选回收，最终得到的是正、负极材料的混合粉，铜箔和铝箔碎屑的混合物及塑料隔膜的碎屑。存在的问题是：由于电解液中的电解质六氟磷酸锂受热或遇空气中的水分会分解出有毒和腐蚀性的氟化物，且现有技术对氟化物又没有有效的回收处理方法，因此会对水质及空气形成环境污染，同时也造成电解液和隔膜材料的资源浪费；电芯整体粉碎技术分选回收得到的是正、负极两种材料的混合掺杂粉料，对之后无论采用湿法冶金提取有价金属还是对电极材料进行修复再生利用等回收处理方法来讲，正、负极材料混合在一起都不是理想的电极材料分离分选方法；电芯整体粉碎筛分得到的是铜箔、铝箔的碎屑混合物，还需要通过比重分选等方法再次进行分选必将会增加回收成本；有的专利提到的用铜铝分选机将铜箔碎屑和铝箔碎屑分开，事实上是无法实现的，因为现有技术的铜铝分选机，指的是将非金属材料和有色金属（铜、铝）之间进行分选，并不能将已经混合在一起的成碎屑状的铜箔和铝箔之间进行分选；将电池单体在水溶液中放电、机械拆解、煅烧去除有机物、粉碎筛分等放在一个系统中，一是前期的水分和加热容易引起电解质六氟磷酸锂生成有害的氟化物，二是大规格的电池单体的放电和煅烧所用时间较长，与机械拆解与粉碎工艺之间节奏无法平衡，不适合绝大部分规格的动力锂电池实现规模化、自动化生产。