[发明专利]一种无害化回收废旧动力锂电正/负极极片的方法

说明书

一种无害化回收废旧动力锂电正/负极极片的方法，其特征是先将正/负极极片材料经过预破碎处理至表面积大小为100~2500mm²的片体；再利用正/负极极片材料中粘结剂、铝/铜箔以及正/负极活性颗粒三者之间的低温脆性差异，通过引入低温破碎手段，采用液氮喷洒低温处理2‑10min，将温度达到粘结剂的低温脆性点以下，使其粘结剂的粘附性能丧失并转化为脆性物质，此时极片呈现内韧外脆的特点；再通过轴棍式分离机冲击5‑30min，使极薄极片表层正/负极活性物质颗粒与粘结剂的混合物产生脆断，并不断脱落，最终将脆化的粘结剂与正/负极活性颗粒一同从铝/铜箔上剥落，进而实现对废旧动力锂电正/负极极片材料的绿色、高效洁净化回收。

技术领域

本发明属于动力锂电回收领域，涉及一种动力锂电正负极材料的物理分离方法，具体地说是一种无害化回收废旧动力锂电正/负极极片的方法。

背景技术

新能源汽车因其几乎不消耗化石燃料、绿色环保无污染等特点，目前在各国发展迅速；然而，随之带来的报废动力锂电池的回收问题日益突出。动力锂电主要包括对外壳、电解液、隔膜、正极极片、负极极片的回收，其中回收难度最大且价值最高的是正极、负极极片的回收，尤其是对于正极极片，其成本约占整个电池成本的30-50%，是锂离子电池中价值最高的部分。

在正极、负极极片生产过程中，将正极活性颗粒与粘结剂的混合物涂覆在铝箔上，形成正极极片；将负极活性颗粒与粘结剂的混合物涂覆在铜箔上，形成负极极片。为保证极片在卷绕加工时不发生脆断、脱落等问题，在铝/铜箔与涂覆其上的正/负极活性颗粒之间应保证较强的粘附性能。这就导致在回收正极、负极极片中，由于铝/铜箔自身的高延展性以及所涂覆活性颗粒较强的粘附性能，使得一般机械破碎方法难以达到从极薄的铝/铜箔上剥离正/负极活性颗粒。而在目前传统的回收方法中，主要采用化学法回收（如日本索尼公司和住友金属矿山公司合作研究从报废锂离子电池中回收钴等的技术、Umicore 公司研发的 VALEAS 工艺），即利用不同种类的酸碱液先后溶解正/负极极片中的铝/铜箔与粘结剂，最终使得正/负极活性颗粒单独析出，从而达到回收目的。但是这些方法污染大，成本高。与此同时，电极材料的复杂多样性导致分离提纯过程困难，回收过程易产生二次污染，仍是目前无法避免的问题。

综上，据申请人所知，目前尚未有一种无害化回收废旧动力锂电正/负极极片的方法可供使用。

发明内容

本发明的目的是针对目前动力锂电电极材料复杂多样导致化学分离提纯过程复杂以及传统破碎难以从极薄箔片上剥离粘性颗粒的问题，而发明一种无害化回收废旧动力锂电正/负极极片的方法。

本发明的技术方案是：

一种无害化回收废旧动力锂电正/负极极片的方法，其特征是前期将正/负极极片材料经过预破碎处理至表面积大小为100~2500mm²的片体；再利用正/负极极片材料中粘结剂、铝/铜箔以及正/负极活性颗粒三者之间的低温脆性差异，通过引入低温破碎手段，采用液氮喷洒低温处理2-10min，将温度达到粘结剂的低温脆性点以下，使其粘结剂的粘附性能丧失并转化为脆性物质，此时极片呈现内韧外脆的特点；再通过轴棍式分离机冲击5-30min，使极薄极片表层正/负极活性物质颗粒与粘结剂的混合物产生脆断，并不断脱落，最终将脆化的粘结剂与正/负极活性颗粒一同从铝/铜箔上剥落，进而实现对废旧动力锂电正/负极极片材料的绿色、高效洁净化回收。

所述正负极活性材料经过预破碎处理，破碎的最佳表面积大小为1000~2500mm²的片体。

所述液氮喷洒低温处理的最佳时间为3~5min。

所述正/负极极片粘结剂以PVDF、NMP为代表，其低脆化点在-62℃以下，铝/铜箔在此温度下无低温脆化特性。

所述附着在集流体上的粘结剂与铝/铜箔以及正/负极活性颗粒之间的低温脆性差异达到最大化，控制的最佳温度范围在-130~-180℃。