[发明专利]一种废旧锂离子动力电池的再利用方法

说明书

本发明公开了一种废旧锂离子动力电池的再利用方法，该方法是将废旧锂离子动力电池进行放电和切段预处理后，置于保护气氛下进行热解处理；热解处理过程中产生的挥发组分中回收热解油和热解气作为热解处理过程的燃料；热解处理过程中产生的热解残渣经过剪切式破碎后进行筛分，得到粗粒级物料、中间粒级物料和细粒级物料；粗粒级物料通过色选或重选分离出金属铜和金属铝；细粒级物料通过浮选分离正极活性物质和碳颗粒；该方法能够实现废旧锂离子动力电池中铝、铜、活性材料和石墨等得到充分回收，同时充分实现废物再利，降低能耗，减少环境污染，且流程简单、适用的电池种类广、金属及正负极活性物质等的回收率高。

技术领域

本发明涉及一种废旧锂离子动力电池的处理方法，具体涉及一种从废旧动力锂离子电池中分离回收铝、铜、活性材料及石墨等的处理方法，属于二次资源回收与利用领域。

背景技术

动力锂电池目前正处于快速发展的阶段。以我国为例，锂电池的装机量由2014年的3.7Gwh增长到2015年的15.7Gwh，增速高达324.3％，其中动力锂离子类电池占到了全部装机量的69.1％，成为了最主要的动力锂电池材料。锂电池具有高能量密度、重量轻、循环性能好、比容量高、无记忆效应等优点，其产量将会持续增长。由于锂电池的使用寿命有限，若干年后将会产生大量的报废锂电池。

与铅酸、Ni-MH、燃料电池相比，锂电池的材料更加环保，但仍然含有有害物质，如重金属铜、LiPF6、有机碳酸酯等，会对环境产生严重污染。电解液中的LiPF₆具有腐蚀性和毒性，与水反应会生成HF和PF₅有毒气体；金属铜、铝会随着食物链不断富集，最终对人体产生危害；有机碳酸酯较难降解并且发生化学反应的产物往往是有毒有害物质。因此对于废旧锂电池的处理是非常有必要的。

对于锂电池回收的研究早在20世纪90年代就已经开始，目前主要有湿法冶金和火法冶金两种技术路线。现有的处理方法主要针对正极材料的回收，对负极材料、铜铝金属的回收及废气废水的处理研究较少，并且工业化实施较为困难。在废旧锂电池回收中最大的困难是成本问题。由于钴酸锂类电池含有贵金属钴，其回收的经济价值较高，但是随着大容量锂电池的发展，动力锂离子类电池的数量已经超越了钴酸锂类电池，占据主要地位，而废旧动力锂离子电池的经济价值远不及钴酸锂电池，因此需要探索出一种废旧动力锂离子电池的回收方法来实现更大的经济价值。

目前较为成熟的锂电池回收工艺大都采用湿法冶金的形式以元素的形式回收有价金属。如宾智勇提出碱浸溶铝，溶解后的金属用酸浸出，电积得到阴极铜，P204除铜、铁，P507萃取钴，最后草酸沉钴得到草酸钴沉淀；吴越提出采用碱浸溶铝处理正极片，硫酸和双氧水体系浸出钴酸锂，调节pH值得到Fe(OH)₃沉淀，加入碳酸钠得到碳酸钴的沉淀。上述方法对含有贵金属钴的钴酸锂类电池较为适用，对于动力锂离子电池而言，若采用该方法回收成本较高，并且工艺流程较长，会产生大量工业废水及盐溶液。

中国专利(公开号CN106636649A)公开了一种废旧锂电池的动力锂离子正极材料回收的方法，具体公开将拆解得到的正极片高温处理去除粘结剂得到正极材料，高速球磨后再烧结得到动力锂离子，此方法对负极石墨、铜、铝等有价元素没有回收再利用，并且对回收得到的正极材料不加处理直接再烧结，其电化学性能较差。

中国专利(公开号CN101921917A)公开了一种从废旧锂电池回收有价金属的方法)，中国专利(CN107240731A)公开了一种废旧动力锂离子电池的回收方法，这两个专利技术重点针对的都是锂元素的回收，其他有价成分没有进行回收，并且对于高温热解时产生的热解气、热解油没有处理，易造成环境污染和资源浪费。

发明内容

针对现有技术中废旧锂离子动力电池的处理过程及有用物质回收存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种能够实现废旧锂离子动力电池中铝、铜、活性材料和碳(石墨)等得到充分回收，同时充分实现废物再利，降低能耗，减少环境污染的方法，该方法流程简单、适用的电池种类广、金属及正负极活性物质等的回收率高。