[发明专利]一种回收锂离子电池中有价金属的方法

说明书

本发明涉及一种回收锂离子电池中有价金属的方法，属于电池回收技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种低成本的回收锂离子电池中有价金属的方法。该方法包括如下步骤：拆解锂离子电池，去除外壳，将内芯粉碎后，得到正负极粉末；在正负极粉末中加入引燃剂，点燃引发反应，反应稳定后，通入富氧气体和贫氧气体，继续反应完成后，去除上部渣体，冷却下部液体，得到金属混合物。该方法仅需去除电池外壳和隔膜，其原料获取快速，不需要分离正负极粉末，且充分利用了锂离子电池中的原料进行反应，无需外加还原剂和热源，反应简单快速。且反应后得到的金属混合物，纯度较高，其酸不溶杂质含量低于1％。

技术领域

本发明涉及一种回收锂离子电池中有价金属的方法，属于电池回收技术领域。

背景技术

近年来，随着锂离子电池在电动汽车、3C数码产品等领域的应用快速增长，全球锂离子电池的总体产量和市场规模得到快速提升。2015年，全球锂离子电池总体产量达到100.75GWh，同比增长39.45％。2005年至2015年，全球锂电池市场规模从56亿美元增长到221亿美元，年复合增长率高达14.7％；预计2020年全球锂电池市场规模将达到363亿美元，将继续维持在较高水平。

聚焦磷酸铁锂、三元锂电池，按照磷酸铁锂电池报废期5年、三元锂电池报废期6年测算，2019年开始动力电池将进入规模性报废期，预计到2020年动力电池报废装机量将达到24.7GWh。预计2019至2025年动力电池回收合计市场空间有望超过600亿元，2019至2025年均复合增速有望达到50％。三元锂电池中含有高纯度的镍、钴、锰、钛、锂、铜、铝有价金属，有数据显示，采用湿法回收工艺回收每吨三元电池的平均收益超过17000元，而处理成本约15000元，因此湿法回收工艺回收每吨三元电池可获得收益约3000元。火法工艺与湿法工艺成本接近，虽然消耗热能部分较多，但产生固废、液废更少，在环保上优势明显。

文献《阴极材料原位铝热还原清洁回收》(Wenqiang Wang,Cleaner recycling ofcathode material by in-situ thermite reduction,Journal of Cleaner Production,2019)公开了一种清洁回收NCM三元锂电池中金属物质的原位还原方法。工艺路线步骤包括：拆解、正极破碎得到正极粉，然后原位铝热反应、碱浸、酸浸。工艺路线NCM三元锂电池的正极带为原料，以正极带铝箔为还原剂，在氩气保护下加热混合物粉料，最终获得的产物为氧化钴、氧化锰、氧化镍和铝酸锂，反应温度为500～700℃。以碱浸除铝、提锂，酸浸回收镍钴锰的硫酸盐。该文献采用铝热还原，得到氧化钴、氧化锰、氧化镍和铝酸锂，其反应环境为氩气气氛保护，最终产物为二价金属氧化物，此外，该方法依旧是以正极为原料，需要去除电池中的负极，无法充分利用电池原料进行回收操作，降低回收成本。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种低成本的回收锂离子电池中有价金属的方法。

本发明回收锂离子电池中有价金属的方法，包括如下步骤：

a、获取内芯：拆解锂离子电池，去除外壳，得到内芯；

b、获取正负极粉末：粉碎内芯，去除隔膜，得到粒度≤2mm的正负极粉末；

c、自蔓延反应：在正负极粉末中加入引燃剂，然后点燃引发反应，待反应稳定后，从反应器底部通入贫氧气体，上部通入富氧气体继续反应；其中，所述贫氧气体中的氧气体积百分数为0～10％，富氧气体中的氧气体积百分数为95～100％；

d、后处理：反应完成后，去除上部渣体，冷却下部液体，得到金属混合物；其中，所述锂离子电池以铝箔为集流体，以碳为负极材料。

在一些实施例中，所述锂离子电池的正极材料为钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍酸锂电池或钛酸锂。

在本发明的一个实施方式中，b步骤中，粉碎内芯后，通过磁选去除残留外壳，通过风选去除隔膜，得到正负极粉末。