[发明专利]一种锂电池活性材料的分离的方法

说明书

本发明涉及废旧锂离子电池的回收利用，具体涉及一种锂电池活性材料的分离的方法。向破碎后电池芯中加入过量的溶剂搅拌0.5～5h，进而实现电池活性材料的脱落与分离，而后筛分收集锂电池活性材料。本发明分离过程中采用混合溶剂对废旧动力锂电池中的正负极活性材料进行回收，回收率约97％，剥离完材料的废溶剂进行回收套用，溶剂套用损耗约2％～5％；并且本发明方法简单、条件温和，电池活性材料的溶剂剥离工艺与传统的高温焙烧水浸剥离工艺相比，节省了高温焙烧及水浸过程的能耗，环境效益显著。同时，本发明对锂电池中电解液中的部分锂盐和PVDF等进行回收，提升了回收物价值，降低锂电回收成本。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池的回收利用，具体涉及一种锂电池活性材料的分离的方法。

背景技术

电池中一般含有大量的具有较高经济价值的金属资源，如锂离子电池的正极材料大多采用钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锂等，正极和负极集流体分别采用铝箔和铜箔；镍氢电池正极活性物质采用表面包覆Co(OH)₂的球形Ni(OH)₂，负极活性物质采用LaNi₅等贮氢合金材料，正极和负极集流体分别采用泡沫镍和不锈钢网；镍镉电池正极采用含镉的Ni(OH)₂，负极采用CdO和Cd(OH)₂，正极和负极集流体分别采用泡沫镍和不锈钢网。如果不能将废弃的电池或生产中的不良品进行有效回收利用，将会造成巨大的资源浪费，并且Cd、Mn等有毒重金属一旦泄露出来，将会污染土壤和地下水，对人类的生态环境产生极大的威胁。因此对废旧电池进行回收再利用具有重要的战略意义和经济价值。我国是个资源比较稀缺的国家，尤其是战略性资源钴，每年需要花费大量的外汇从海外进口，并有不断增长的趋势，而金属镍和锰我国的储备量虽为丰富，但作为不可再生资源，回收意义重大。

现有技术中，有采用煅烧法使PVDF等有机粘合剂分解，从而分离活性材料，但该方法反应条件剧烈，能耗高且容易造成大气污染。尤其是作为负极活性材料的石墨，在高温下极易变性、损耗。近年来众多研究机构在溶剂法剥离电池正极活性材料上做了大量研究工作，但溶剂法处理废旧锂电池正负极混合破碎材料以及处理后的溶剂如何经济地循环套用才是溶剂法路线的关键所在。

发明内容

本发明目的在于提供一种锂电池活性材料的分离的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种锂电池活性材料的分离的方法，向破碎后电池芯中加入过量的溶剂搅拌0.5～5h，进而实现电池活性材料的脱落与分离，而后筛分收集锂电池活性材料(电池的活性组分镍钴锰)；其中，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙醇、水中的一种或几种。

所述溶剂为混合物时任意两种物质之间质量比为1:20-20:1。

进一步的说

(1)将放电后的废旧动力锂电池电芯投入剪切式破碎机机械破碎，将破碎后的电池材料置于搅拌釜内；

(2)向搅拌釜内加入过量的溶剂，在70-100℃下搅拌0.5-5h，进而实现电池活性材料的脱落与分离；

(3)将上述搅拌后混合物筛分、热过滤、冲洗，得到铜铝箔隔膜、电池活性材料和废溶剂。

所述步骤(2)中向搅拌釜内加入过量的溶剂，使釜内固液质量比(电池材料质量：混合溶剂质量)为1:5-1:50。

所述步骤(2)向搅拌釜内加入过量的溶剂，搅拌后再通过超声震荡0-30分钟，进而实现电池活性材料的脱落与分离。

所述步骤(3)将上述搅拌后混合物筛分、70-100℃过滤、冲洗筛分滤饼，得到铜铝箔隔膜、电池活性材料和废溶剂。

所述步骤(3)产生的废溶剂通入蒸馏釜内蒸馏处理，收集溶剂套用于步骤(2)。