[发明专利]一种报废正极浆料的处理方法和应用

说明书

本发明公开了一种报废正极浆料的处理方法和应用，该方法包括以下步骤：将报废正极浆料进行预处理，得到浆料溶液；将浆料溶液进行电泳聚沉，压滤，得到液相和固相；对固相进行梯度焙烧，得到正极材料。本发明的方法以报废正极浆料为原料，运用破碎分选、电泳、梯度焙烧工艺对报废正极浆料进行回收，无需引入絮凝剂，具有NMP溶液与正极粉末分离彻底、有机物和有价金属回收率高、生产效率高等优点，不仅提高了经济效益，还降低了环境污染。

技术领域

本发明属于回收废旧电池技术领域，具体涉及一种报废正极浆料的处理方法和应用。

背景技术

锂离子电池正极浆料由正极材料、粘结剂等组成，正极浆料的制备是锂离子电池生产的重要环节，其制作过程包括液体与液体、液体与正极材料间的相互混合、溶解、分散等；浆料分散质量的好坏，直接影响了锂离子电池的质量及性能。

近年来，随着新能源汽车市场需求的稳定增长，锂离子电池产能不断扩大，生产过程中出现了大批报废正极浆料，其组成是固液混合物，固相主要成分是镍钴锰酸锂，液相主要成分是N-甲基吡咯烷酮(以下简称NMP)，如果处理不当不仅会造成资源的浪费，还会造成环境污染。因此，回收报废正极浆料对减少环境污染、回收NMP、缓解钴、镍资源匮乏具有重要意义。

现有公开报道的处理报废正极浆料的方法主要包括NMP再生和有价金属的回收，其中液固分离是回收过程中的关键步骤，目前主要采用絮凝-过滤法、离心分离、蒸馏焙烧法对NMP溶液和正极材料分离。

相关技术公开了一种锂电池正极废弃浆料的回收系统，其采用离心机进行液固分离，固相为正极材料，液相为NMP溶液。固相在300～600℃条件下煅烧，之后破碎酸浸，达到回收有价金属的目的；液相采用蒸馏工艺，80～100℃条件下除去水分，得到NMP。正极浆料具有粘度大，不聚沉、颗粒细等特点，该相关技术采用离心方法进行固液分离，分离效率低且设备损耗大，产出的固相中NMP残量高，后续煅烧过程板结现象严重，粘壁性强，容易造成物料输送不畅、有机物去除不彻底及焙烧设备腐蚀严重等情况，不适用于工业化生产；液相中黑粉悬浊物多，蒸馏过程该部分黑粉会残留在NMP中，降低了有价金属的回收率且严重影响产品品质。

目前还有相关技术公开了一种回收锂电池阳极废液中N-甲基吡咯烷酮的方法，采用絮凝剂对废液进行絮凝，沉淀物添加硅藻土后压滤分离滤液和滤渣；最终得到NMP溶液和正极材料。该相关技术只注重NMP有机物的回收，采用絮凝剂和硅藻土联用的方法进行固液分离，固体产物会引入硅藻土杂质，增加了有价金属镍钴的回收难度。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种报废正极浆料的处理方法和应用，该方法以报废正极浆料为原料，利用破碎分选、电泳、梯度焙烧工艺对报废正极浆料进行回收，无需引入絮凝剂，具有将NMP溶液与正极粉末分离彻底、有机物和有价金属回收率高、生产效率高等优点，不仅提高了经济效益，还降低了环境污染。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种报废正极浆料的处理方法，包括以下步骤：

(1)将报废正极浆料进行预处理，得到浆料溶液；

(2)将所述浆料溶液进行电泳聚沉，压滤，得到液相和固相；

(3)对所述固相进行梯度焙烧，得到正极材料。

优选地，步骤(1)中，所述预处理的具体步骤为：将报废正极浆料分离出袋装物料，再将袋装物料进行破碎分选，得到浆料溶液。

将袋装物料进行破碎分选，是将袋装物料中的塑料和块状杂物除去，一是确保物料输送顺畅，即浆料中正极粉末是微米颗粒，液体是NMP溶液，当体系内存在塑料袋和块状杂物时，物料输送过程极易卡料；二是确保固体物料的均一性，除去固体物料中的塑料袋和块状物，减少了杂物对正极粉末后续处理工艺的影响；如塑料杂物存在，在热处理步骤会出现熔融卷缩现象，导致包裹正极粉末，影响了产物的回收率。