本发明属于
锂电池回收技术领域，涉及一种锂电池的处理方法，特别涉及一种回收电解液与粘结剂的锂电池处理方法。
背景技术：
锂电池因其电压高、容量大、成本低、安全性能好、寿命长、无记忆效应、环境友好等显著优点，而被广泛地应用于电子、交通等领域。随着对
新能源汽车的推广，我国锂离子
动力电池的产量保持强劲的增长态势。目前，动力电池寿命基本为1000-2000次充放电，按此循环寿命计算，大量的锂离子电池在使用3-8年后即面临着报废处理的问题。尽管对锂离子废旧电池的回收开始逐渐引起重视，但回收的焦点集中于电极材料有价金属的回收，而对电解液和粘结剂的处理和回收并不重视。在废旧锂离子电池的收集、堆放和回收过程中，电解液泄露和挥发，将对周边的大气、土壤和水体造成严重的污染。
废旧锂电池的电解液中含有电解质六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂，而六氟磷酸锂易与水反应产生，气体有毒且腐蚀性很大同时电解液中的有机溶剂容易挥发，闪点低，易燃烧。在电池拆解回收的过程中易引起燃烧、爆炸等安全性问题，且在回收中产生的烟气或废水对环境的污染性很大。锂电池绿色回收技术中，在对电解液进行回收或无害化处理前，需将电池内残余的电解液集中收集。目前，国内外对废旧锂离子电池中电解液进行回收收集的研究较少，原因在于电解液量少且回收困难，而当电解液与极片浸润时，更不易分离。目前废旧电池在拆解前，电解液一般不收集起来，而是将其与废旧电池直接进行焚烧，使残留电解液气化排出或者是将废旧锂电池直接粉碎，使残留电解液混入固体料中，经后续处理会以废液的形式进行排放出去。上述方法均没有在电池拆解过程中对电解液进行集中收集，导致大气和水质受到严重的污染，增加后续废气废水的处理压力。
现有的锂离子电池粘结剂处理技术主要是采用热分解的处理方法，在热处理过程中，锂盐分解产生大量的酸氢氟酸，酸的强腐蚀性对腐蚀回收设备，对设备要求较高，同时尾气吸收废液会污染环境，而处理起来过程也较繁琐，成本高。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种废旧锂电池溶剂萃取处理电解液与粘结剂的工艺。本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种废旧锂电池溶剂萃取处理电解液与粘结剂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将锂离子电池预处理后破碎；
(2)将破碎后的物料采用有机溶剂萃取；
(3)将萃取后的物料初步分离，得到料浆和脱粉大颗粒物料；
(4)将步骤(3)得到的料浆液固分离，得到黑粉产品和有机液体；
(5)将步骤(3)得到的脱粉大颗粒物料液固分离，得到固体脱粉大颗粒和有机液体；
(6)将步骤(4)和步骤(5)得到的有机液体分馏，分别回收有机溶剂、电解液、粘结剂和锂盐，有机溶剂返回步骤(2)循环使用。
步骤(1)所述的预处理为回收锂电池的常规预处理操作，包括放电，清洗后干燥，除去电池或模组表面的油、水、电路板、大型金属构件。
在一些具体实施方案中，步骤(2)所述有机溶剂为pc(聚碳酸酯)、ec(碳酸乙烯酯)、dmc(碳酸二甲酯)、emc(碳酸甲乙酯)、nmp(n-甲基吡咯烷酮)、dmac(二甲基乙酰胺)、dmf(n，n-二甲基甲酰胺)、tep(磷酸三乙酯)和dmso(二甲基亚砜)中的一种或几种。
在一些具体实施方案中，步骤(1)的破碎在保护性气氛中进行，破碎分粗碎和细碎两个步骤，粗碎使物料粒度在50mm以下，细碎使物料粒度在15mm以下。进一步地，粗碎使用的设备选自双轴撕碎机、单轴撕碎机、旋刀
破碎机和锤式破碎机中的一种或几种，细碎使用的设备选自锤刀破碎机、重型造粒机、立式辊子粉碎机和立轴式粉碎机中的一种或几种。
在一些具体实施方案中，步骤(2)的萃取级数为1-20级。
在一些具体实施方案中，步骤(3)所述的初步分离为旋流分级、震动筛网分级或螺旋分级。
在一些具体实施方案中，步骤(4)和步骤(5)所述的液固分离包括离心、过滤和负压烘干。过滤和离心设备可以是各式离心机、各式压滤机、袋滤机、各式膜滤机、各式真空
过滤机等中的一种或几种。
在一些具体实施方案中，还包括：
步骤(7)将步骤(5)得到的固体颗粒分选，分选过程为磁选、涡流磁选、重选、
浮选中的一种或几种，得到钢铁、不锈钢、塑料、隔膜、铜和铝。
在一些具体实施方案中，还包括：
步骤(8)分析步骤(6)得到的电解液和锂盐成分，按照锂离子电池电解液成分配比电解液和锂盐，制成电解液产品。
在一些具体实施方案中，步骤(1)中所述的预处理包括先将锂电池在导电溶液中浸泡0.5-4h，所述导电溶液为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾或硝酸钠的水溶液，溶液质量浓度为5％-15％。
本发明提供的一种废旧锂电池溶剂萃取处理电解液与粘结剂的工艺，无高温、无有毒有害腐蚀性气体产生，无尾气处理设备，该法解决了废旧锂电池回收过程中电解液与粘结剂的脱除与回收的难题，本发明所采用溶剂萃取技术萃取锂电池中的电解液和粘结剂，设备简单，效果良好，与现有技术相比，本发明不仅脱除了电解液和粘结剂，还使正
负极材料与附着的铝箔/铜箔脱落，解决了废旧锂电池回收中活性材料难以脱除的技术难题。
附图说明
图1是本发明提供的一种废旧锂电池溶剂萃取处理电解液与粘结剂的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
(1)预处理：废旧锂电池单体或锂电池模组经5％硫酸钠水溶液浸泡10h放电操作后，经喷水洗涤机洗涤，60℃恒温热风干燥机干燥，人工拆除电池模组电路板和大型金属构件。
(2)破碎：经预处理后的锂电池进行破碎作业，破碎机密封且充氮气保护，一级粗碎机采用双轴撕碎机，装机功率90kw，处理量1000-3000kg/h，该撕碎机结构简单，处理能力大，进料口大可直接处理大中型模组。二级细碎采用旋刀破碎机，装机功率150kw，处理量1500-5000kg/h，该机可有效切割分离物料，出口物料直径在10-15mm以下。
(3)萃取：有机溶剂采用50％nmp+50％dmc，温度60℃，萃取搅拌时间1.5-2h，采用特制的带滤网的5立方米锥底槽强搅拌槽，底部滤网50-100目，搅拌槽为316不锈钢材质，槽子侧壁带扰流板的，双层对转式搅拌桨，搅拌功率18kw，全密封结构，该槽可以加大物料间的相互摩擦，使正负极活性物质在有机溶剂的萃取过程中更易脱落，脱落的物料经过底部网筛进入锥底，锥底设置出口和泵，泵后和接旋流分级器，细颗粒经分离后收集，有机溶剂自槽内顶部打入槽内继续循环。
(4)分离：有机萃取后，对所获的黑粉和脱粉物料进行液固分离，黑粉采用浓密后离心，黑粉离心采用密闭型三足离心机，在3000转时离心0.5h即可，脱粉物料采用过滤后入滚筒离心离心，离心时间1h，液固分离后黑粉和脱粉物料分别送入负压烘干室进行恒温烘干，烘干温度120-150℃，回收有机蒸汽并冷凝后循环利用。
(5)分选：脱粉物料进入多级连续分选机进行分选，根据脱粉物料的性质，其中钢铁采用磁选，不锈钢采用强涡电流磁选，隔膜采用风选，塑料采用重选，铜铝箔分离采用重选等，逐级分离出钢铁、不锈钢、隔膜、塑料、铜和铝。
(6)分馏：多次利用后的废有机溶剂进行负压分馏操作，分馏温度为80-200℃，分别回收有机溶剂组分、电解液组分、粘结剂组分和锂盐。
实施例2：
本实施例中回收试验的其他条件与实施例相同，不同之处在于中有机溶剂为60％dmf+20％dmc+20％emc，其温度为50-60℃，萃取时间为1.5h。
实施例3
本实施例中回收试验的其他条件与实施例相同，不同之处在于中有机溶剂为碳30％dmf+30％nmp+20％dmc+20％emc，萃取温度为40-70℃，萃取时间为1-1.5h。
实施例3
本实施例中回收试验的其他条件与实施例相同，不同之处在于其萃取搅拌槽采用普通搅拌槽，萃取搅拌时间3-4h，混合料分离采用多道圆筒过滤筛，分别筛出脱粉物料和黑粉。
实施例4
本实施例中回收试验的其他条件与实施例相同，不同之处在于黑粉的分离采用自动卸料板框压滤机，黑粉浆料压滤后直接烘干。
本发明专利并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的流程，而得到的其他工艺，均在本发明专利的保护范围之内。
技术特征：
技术总结
一种废旧锂电池溶剂萃取处理电解液与粘结剂的工艺，属于锂电池回收技术领域。包括以下步骤：(1)将锂离子电池预处理后破碎；(2)将破碎后的物料采用有机溶剂萃取；(3)将萃取后的物料初步分离，得到料浆和大颗粒物料；(4)将步骤(3)得到的料浆液固分离，得到黑粉产品和有机液体；(5)将步骤(3)得到的大颗粒物料液固分离，得到固体大颗粒和有机液体；(6)将步骤(4)和步骤(5)得到的有机液体分馏，分别回收有机溶剂、电解液、粘结剂和锂盐，有机溶剂返回步骤(2)循环使用。本发明不仅除去了废旧离子电池电解液和粘结剂，还使正负极材料与附着的铝箔/铜箔脱落，解决了废旧锂电池回收中活性材料难以脱除的技术难题。
技术研发人员：周起帆;王海北;刘三平;郑朝振;秦树辰;薛宇飞
受保护的技术使用者：北京矿冶科技集团有限公司
技术研发日：2018.12.05
技术公布日：2019.05.28
声明：
“废旧锂电池溶剂萃取处理电解液与粘结剂的工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
563
编辑：中冶有色技术网
来源：北京矿冶科技集团有限公司
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
2024年06月28日 ~ 30日 
