[实用新型]一种经济型三元锂电池拆解回收系统

说明书

本实用新型公开了一种经济型的三元锂电池拆解回收系统，均匀给料器、皮带输送线一、一次破碎机、二次破碎机、三次破碎机、风选系统依次连接，风选系统分别与脱粉器和皮带输送线的一端连接，脱粉器的另一端分别与旋风分离器和直线筛一连接，风选系统出口通过皮带输送线二、皮带输送线三与组合式磁选机、涡电流分选机、皮带输送线四、四次破碎机、直线筛二、皮带输送线五和分料器连接，脱粉器和旋风分离器均与黑粉动态加热料仓一一端连接，黑粉动态加热料仓一的另一端依次与黑粉动态加热料仓二、高温回转窑和黑粉负压收集仓连接。引入氮气保护系统和负压除尘系统，确保产线安全系数；引入动态料仓替代加热窑炉，降低能耗提高经济效益。

技术领域

本实用新型涉及三元锂电池拆解回收技术领域，具体为一种经济型的三元锂电池拆解回收系统。

背景技术

锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛应用于收集、计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多个领域。尤其是近几年来，电动汽车的爆发式增长，规模庞大的动力锂电池市场伴生的将是锂电池的需求量和报废量大幅增加。废旧的锂离子电池中含有大量可利用的资源，例如铁、铜、铝等有价金属等，如果这些废旧锂电池回收不当，将会造成很大的资源浪费和环境污染。同时锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康都有很大的影响。因此，如果将废旧锂电池采取普通的垃圾处理方法(包括填埋、焚烧、堆肥等)，其中正负极材料中的镍、钴、锰、锂等金属将对水、土壤造成重金属污染。而电解质及其转化物如LiPF₆、LiCF₃SO₃、 HF、P₂O₅等，溶剂及其分解和水解产物如DME、EMC、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害甚至死亡。

另一方面，锂电池需求爆发式增长，以金属锂为例，预测到2050年，全球的金属锂需求量将达到4000万吨，而目前全球金属锂资源最多为3000万吨，已探明可开采的锂矿资源可利用的也仅有1500万吨，供需之间存在着巨大的空缺，导致上游原材料价格急速上升，锂电池厂家成本压力剧增，锂电池回收利用是必然的趋势。

目前回收利用的政策引导是鼓励先梯次利用，再拆解回收，以充分发挥废旧电池的经济效益，但梯次利用受限于电池的统一性和成本影响，目前梯次利用的量很小，还是以拆解回收为主，其中回收价值最高的是正负极材料和集流体(铜/铝)。

锂电池拆解回收按照原理可分为干式回收(物理法)、湿法冶金回收、生物法回收，目前主流的是干式回收。

锂电池物理法拆解回收最初以人工拆解为主，效率低、回收率不高且各种有毒物质危害人体安全，后期逐步发展到机械破碎加机械筛分的工艺路线，结合后期的湿法冶金提炼有价值的正负极材料和集流体。

现有技术：目前市面上常见的拆解回收技术主要是走以下路线：深度放电→一级破碎→二级破碎→一级筛分→三级破碎→二级筛分→磁选→气流分选→高温焚烧→收集→湿法冶金提炼。

(1)安全性不足：锂电池在破碎前需进行深度放电至残余电能在截止电压10％以下，但是经过运输和一定时间存放后会恢复一部分电能，带电破碎会有起火爆炸的风险；破碎过程中释放的电解液在设备内部达到一定浓度很容易起火爆炸，同时电解液对设备也具有很强的腐蚀性，对设备使用寿命及安全性有一定影响。

(2)回收率不高：上述工艺只收集了回收价值较高的金属物质及正负极材料，对于电解液和隔膜直接进行焚烧处理，增加了能耗和尾气处理系统的负荷。

(3)回收精度不高：正负极材料通过粘结剂涂覆在正负极集流体表面，通过常规的破碎很难完全剥离出来，破碎过程中脱落的正负极材料和铜铝细粉在潮湿的电解液作用下相互掺杂在一起，最后分离得到的正负极材料、铜、铝纯度不高。

(4)生产连续性问题：上述工艺中各设备之间联动性不强，一旦其中一个设备故障，整个产线不能立即停机，如果设备内部残留的物料过多有可能会损伤设备，必须清理完成之后才能再次开机，产线恢复生产所需的时间较长。