[发明专利]利用热解焦高效干法回收废旧锂电池的方法

说明书

本发明公开了利用热解焦高效干法回收废旧锂电池的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：A、将煤或生物质廉价材料进行热解获得热解焦；B、将废旧锂电池通过放电、破碎和物理分选，获得废旧锂电池的正极材料颗粒。正极材料颗粒与热解焦按照一定比例进行充分混合，对混合物在缺氧条件下进行焙烧，正极材料颗粒中有价金属被热解焦高效还原为金属单质和金属氧化物，焙烧产物中主要成分为金属单质和金属氧化物；C、将获得的焙烧产物进行冷却和分离，获得镍、钴、锰和碳酸锂等高品质产品；本发明可广泛应用于废旧锂电池回收、废弃物综合治理等领域。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池的回收领域，具体地涉及利用热解焦高效干法回收废旧锂电池的方法。

背景技术

由于能源短缺和环境污染，全球面临能源危机与挑战。近年来随着人们环保意识不断提高和能源的不断消耗，锂电池因热稳定好，输出电压稳定，安全性高，绿色环保等优势在各个领域获得了广泛应用，为人们提供了可靠而便携的能源。根据国家统计局数据显示表明：自2015-2019年间，我国各类锂电池总产量已达542.6亿只，并且平均每年保持两位数的速率增长。以锂电池平均寿命3-5年计算，预计仅2020年我国退役锂电池的产量可达50万吨。退役锂电池富含Li、Co、Ni以及Cu、Al等有价和有色金属元素，同时也含有粉尘、六氟磷锂、PVDF、塑料、脂类溶剂等污染物。因此报废后的锂电池具有高值组分含量高、毒害成分污染性强、长期放置易燃易爆等特征。所以发展废旧锂离子电池清洁高效处理技术，实现资源的循环利用，具有显著的社会经济和生态效益。

目前，针对废旧锂电池有价组分回收利用的途径可分为湿法冶金和火法冶金两大类。湿法冶金主要通过酸浸/碱浸/生物浸出/电化学沉积等过程，将正极材料转化析出转化为盐类。虽然该方法金属回收率高，但是回收过程不可避免产生废液导致严重二次污染，增加成本，且目前仍处于实验室研究阶段。火法冶金直接通过高温焚烧处理废旧锂电池，除去可燃组分后最终获得关于Fe/Al/Cu/Co等合金，虽然处理过程简单，但过程能耗较高，产生污染性气体，得到的合金分离难度大，无法回收到金属理。

基于此，国内外学者结合热解技术在固废资源化利用的成功应用，将废旧锂电池的电极粉末置于高温缺氧气氛下，利用负极材料(石墨)的还原性，可将正极材料还原成具有高值化的金属单质和低价氧化物。然而，一方面废旧石墨的可以用来重塑为高价值的石墨烯、吸附剂以及再生为锂电池负极材料，提高回收过程的附加值，另一方面其在热解过程中还原效率低、使用率低和能耗高，且后期分离难度增加。因此寻找一种廉价、常见、高效的还原剂热解处理废旧锂电池正极材料成为研究热点。因此本专利提出利用煤或生物质等一类廉价材料进行热解获得的热解焦来作为还原剂，实现正极材料的高效还原，并且干法回收过程中热解焦自身可以释放出热量从而减少所需能耗，对于实现废旧锂电池的无害化处理和资源化利用具有重要意义。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题在于利用热解焦高效干法回收废旧锂电池的方法,以低温、高效促进废旧锂电池中有价金属元素的资源化回收利用。

本发明的技术方案是，利用热解焦高效干法回收废旧锂电池的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

A、将煤或生物质廉价材料进行热解获得热解焦。

B、将废旧锂电池通过放电、破碎和物理分选，获得废旧锂电池的正极材料颗粒。正极材料颗粒与热解焦按照一定比例进行充分混合，对混合物在缺氧条件下进行焙烧，正极材料颗粒中有价金属被热解焦高效还原为金属单质和金属氧化物，金属单质和金属氧化物为焙烧产物的主要成分。

C、将获得的焙烧产物进行冷却和分离，获得镍、钴、锰和碳酸锂等高品质产品。