[发明专利]一种锂离子电池正极片再生系统及其方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极片再生系统及其方法，该再生系统由依次连接的刀片式破碎机、铝分离槽、还原焙烧段、锂分离槽、酸溶槽、电解暂存槽和电解槽构成。该再生方法利用本再生系统依次经过破碎、铝分离、还原焙烧、锂分离、酸溶解以及电解等工艺，将锂离子电池正极片中的镍、钴、锰三种元素实现一步分离，其中钴以Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;沉淀形式过滤分离，镍以金属镍的形式从阴极板取下，锰以硫酸锰的形式从剩余电解液中蒸发结晶回收。本发明的再生系统及其方法自动化层度高，适合规模化生产；体系全密闭，对环境以及人体危害低；实现了电池材料的完全再生，回收效益高；处理工艺不使用萃取剂实现镍钴锰金属分离，仅消耗电能，工艺环保。

技术领域

本发明属于资源再生利用和有色金属回收领域，具体涉及一种锂离子电池正极片再生系统及其方法。

背景技术

锂离子电池以其优异的能量密度、稳定的安全性极大地推动了绿色新能源产业的进步，众多生产商已经逐步将其应用由3C电子领域延伸到汽车领域。在国家的推动下，现在路面上已经可以看到许多电动大巴。据有关专家统计，到2020年前后，我国纯电动(含插电式)乘用车和混合动力乘用车动力电池累计报废量将达到12-17万吨。锂离子电池大多由电池帽、电池壳、正极、负极、电解质和电池隔膜等几部分构成。其中锂电池的正极构成多为88%左右的LiCoO₂（也有 LiNiO₂、LiVO₂及LiMn₂O₄等）、8%左右的乙炔黑导电剂和4%左右的PVDF粘结剂，而其负极材料多为石墨化碳和导电剂，两者间通过胶粘剂附着在铜箔上。如此巨量的金属废弃物，如果流入环境将会对其造成很大的影响。面对即将到来的动力电池退役浪潮，政府以及许多厂家已经逐步开始布局电池回收再生。

动力电池的再利用项目国内现在已经有好多企业在尝试，一般过程是将废旧电池失效、拆解、检测、筛选，接着二次重组再梯次利用。对于无法梯次利用的废旧锂离子电池的回收过程是：放电、拆解分离出正极、负极、电解液和隔膜等各组成部分，再对电极材料进行碱浸出、酸浸出、除杂后进行萃取以实现有价金属的富集。其工艺复杂，效率低，大量酸碱以及萃取剂的使用造成大量的二次污染。以目前的处理技术，光是这些废液处理费用就足以抵消掉一大部分电池金属回收产生的收益，我国在这些方面还需要更多的投入与研发。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供了一种锂离子电池正极片再生系统及其方法，该系统及其方法可以实现锂镍钴锰金属元素分离回收，并且不需使用萃取剂，在降低生产成本的同时，减少企业环保处理负担。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池正极片再生系统，由刀片式破碎机、铝分离槽、还原焙烧段、锂分离槽、酸溶槽、电解槽和电解暂存槽构成；

所述刀片式破碎机与所述铝分离槽连接，所述铝分离槽内配有用于浸泡超声处理锂离子电池正极片材料的溶剂A；所述铝分离槽与所述还原焙烧段连接；所述还原焙烧段与所述锂分离槽连接，所述锂分离槽内注有热水以及不断通入的CO₂；所述锂分离槽与所述酸溶槽连接，所述酸溶槽内配有用于超声溶解正极材料的硫酸溶液；所述酸溶槽与所述电解暂存槽连接，所述电解暂存槽的内部分隔为阳极槽和阴极槽；所述电解槽的内部由阴/阳离子交换膜分隔成阳极腔与阴极腔，所述电解暂存槽的阳极槽与所述电解槽的阳极腔连接，所述电解槽的阳极腔与所述电解暂存槽的阴极槽连接，所述电解暂存槽的阴极槽与所述电解槽的阴极腔连接。

进一步的，所述还原焙烧段内的反应温度为500~700℃。

进一步的，所述锂分离槽内注有的热水的水温为80℃。

进一步的，所述酸溶槽内配有的硫酸溶液为1~5%浓度的硫酸溶液。

一种锂离子电池正极片再生方法，包括以下步骤：