[发明专利]一种退役锂离子电池正极粘结剂的回收方法

说明书

本发明提供了一种退役锂离子电池正极粘接剂的回收方法，目的是回收再利用正极粘接剂聚偏氟乙烯（PVDF），不仅降低了氟对正极材料的破坏及对生态环境的污染，还实现了固废再利用。本发明首先将退役锂离子电池正极粉浸泡于有机混合溶剂中，然后放置于反应釜中，机械搅拌使粘接剂充分溶解后，使用离心机分离并获得正极粉和含PVDF的有机溶液，使用真空旋蒸蒸发仪分离并回收有机混合溶剂和PVDF。本发明工艺简单、流程短、技术路线合理可行，利用该技术回收退役锂离子电池正极粉中的粘接剂，纯度高，回收率达98%以上，可作为制作管材和膜材的原材料，且分离的有机混合溶剂可循环使用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池关键材料回收再生领域，具体涉及一种退役锂离子电池正极粘结剂的回收方法，属于固废资源化。

背景技术

锂离子电池作为能量存储设备，由于能量密度好、循环寿命长、无记忆效应等突出优势已经被广泛应用于铁塔基站、新能源汽车、3C产品、机器人等行业。锂离子电池应用的场景不同，其使用寿命也不同。应用于铁搭基站的磷酸铁锂电池寿命长达20年，应用于新能源汽车的磷酸铁锂电池寿命为5-7年，而应用于新能源汽车的三元型锂离子电池寿命仅有3-5年，应用于手机上的锂离子电池平均寿命2-4年。此外，当电池处于不正常使用如过充、过放、高温、低温、大的湿度或者遭受碰撞、挤压等时，其使用寿命还将被缩短。当不同环境下服役的锂离子电池寿终正寝后，将面临着回收处理问题。

锂离子电池通常是由外壳、正极活性物质、负极活性物质、正极粘接剂（通常为PVDF）、负极粘接剂（通常为SBR）、Al集流体、Cu集流体、隔膜、电解液等组成。锂离子电池虽然不含有铅、铬等重金属，但其正极活性物质中含有的金属及非金属元素同样会造成水体、土壤等生态系统的破坏。此外，其含有的电解液、粘接剂、隔膜等有机组份同样会污染环境。因此，锂离子电池的回收及无害化处理至关重要。

正极粘接剂PVDF主要由C、F组成，且在锂离子电池中含量低、基本无经济价值，因此，针对正极粘接剂回收循环利用的研究报道较少。

中国专利CN 110534834 A在公开一种废旧锂离子电池中电解液的回收方法中进行了如下描述：首先，拆解放电后的废旧锂离子电池的单体电芯，然后将拆解后的电芯材料在300-500℃下热裂解0.5-1.5h使粘接剂碳化为无定型碳，以达到去除的目的。中国专利CN101969148 A在公开一种回收废旧锂离子电池正极材料有价金属预处理的方法中进行了如下描述：首先，将废旧锂离子电池充分放电后拆解、分离得到含有钴、锂有价金属的锂离子电池正极材料；然后，将分离得到的正极材料置于真空炉中，在温度为500~600℃、真空度为40~100Pa下热解使PVDF分解失效以分离得到钴酸锂粉末和铝箔。

中国专利CN 102780053 B在公开一种过热水蒸气清洁分离废旧锂离子电池正极材料的方法中进行了如下描述：将得到的电极粉末在含氧气氛中按照升温速率为5-15℃/min，焙烧温度为400-700℃，焙烧时间为2-3小时将除去导电剂，得到纯度为98％-99.5％的正极材料活性组分。中国专利CN 105990617 A在公开一种废旧锂离子电池电极材料回收再生的方法中进行了如下描述：把烘干的正极片和/或负极片在250℃~ 650℃下焙烧1~6h，然后采用机械方法使正负极粉体材料与集流体分离，得到正极粉体材料和/或负极粉体材料，该步骤中焙烧的目的是热处理使粘接剂失效。