[发明专利]废旧锂离子电池回收方法及装置

说明书

本发明提供了一种废旧锂离子电池回收方法及装置。该方法包括以下步骤：步骤S1，将混有石英砂的废旧锂离子电池进行破碎处理，得到混合物；步骤S2，在氮气或惰性气体的保护下，将混合物进行热解反应，得到固态剩余物和热解气；步骤S3，收集破碎处理过程中产生的烟气和热解气，形成待处理混合气；步骤S4，依次对待处理混合气进行物理吸附、碱吸收。利用本发明提供的方法处理废旧锂离子电池，能够有效解决破碎废旧锂离子电池时容易起火、处理过程中存在有毒气体排放的问题，使电池的处理更加安全、简便、绿色。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池处理技术领域，具体而言，涉及一种废旧锂离子电池回收方法及装置。

背景技术

锂离子电池具有电压高、体积小、比能量高、自放电小、安全性高等优点，被广泛地应用于消费类电子产品、电动交通工具、工业储能等领域。研究表明，锂离子电池的充电循环周期约为500次，使用寿命一般为3～5年，随着锂离子电池生产数量和使用数量的快速增长，废旧锂离子电池的数量也越来越庞大。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外包装组成，国内外关于废旧锂离子电池回收的工艺可以分为物理分选法、火法冶金和湿法冶金，研究主要集中在放电处理、拆解过程和正负极材料综合回收过程。目前，废旧锂离子电池的综合回收方法虽然种类较多，但仍旧存在一些问题，尤其是以下两个问题：一、废旧锂离子电池在碎料过程中容易发生起火现象。在实际工业生产过程中，放电处理后的废旧锂离子电池仍然可能带有微量电压(小于0.1V)，在破碎过程中正负极短路接触后会放出大量热，致使破碎过程中电池碎料发生起火现象。除此之外，锂离子电池外壳与破碎机金属部件在破碎过程中发生摩擦也会产生火花，微量火花即可点燃锂离子电池中的塑料隔膜(隔膜成分为聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE))，进而产生起火现象。二、废旧锂离子电池中的电解液会挥发和分解，生成具有毒性的挥发有机气体(VOCs)和HF气体。

专利CN104009269A选择在氮气保护气氛下采用机械方式将电池进行破碎，破碎过程中氮气可以防止起火现象的发生，但是并不能阻止电解液的挥发和分解，混在氮气中的有毒气体并没有得到很好的处理。专利CN103943911A先对废旧锂离子电池进行放电处理，然后在密闭的剪切式破碎机中搭配喷淋手段进行破碎。喷淋虽然可以有效地防止起火现象的发生，但喷淋液吸附六氟磷酸锂后会对破碎装置设备造成腐蚀，且后续分离喷淋液和破碎电池时存在工艺繁琐等问题。专利CN105390764A中公开一种高压液体切割系统，即在高压液体环境下对废旧锂离子电池进行破碎切割处理，需搭配废液回收装置，且高压液体无法重复使用。

基于以上原因，有必要提供一种更有效的废旧锂离子电池回收工艺，以更好地解决现有工艺中在破碎废旧锂离子电池时容易起火、处理过程中存在有毒气体排放的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种废旧锂离子电池回收方法及装置，以解决现有工艺中在破碎废旧锂离子电池时容易起火、处理过程中存在有毒气体排放的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种废旧锂离子电池回收方法，其包括以下步骤：步骤S1，将混有石英砂的废旧锂离子电池进行破碎处理，得到混合物；步骤S2，在氮气或惰性气体的保护下，将混合物进行热解反应，得到固态剩余物和热解气；步骤S3，收集破碎处理过程中产生的烟气和热解气，形成待处理混合气；步骤S4，依次对待处理混合气进行物理吸附、碱吸收。

进一步地，步骤S2中，热解反应的条件如下：将混合物在500～650℃温度条件下保温1～6小时。

进一步地，步骤S2中，热解反应在管式炉中进行，氮气或惰性气体在管式炉中的流速为0.2～2L/min。

进一步地，步骤S1中，废旧锂离子电池与石英砂的重量比为1:1～10。

进一步地，步骤S4中，物理吸附过程采用活性炭作为吸附剂，废旧锂离子电池与活性炭的重量比为1:0.2～2。