1.本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法、廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

2.廢舊鋰離子電池中主要含有外包裝物、電解液、正極極片、負(fù)極極片以及塑料膜。目前廢舊鋰離子電池回收過程一般采用破碎-分選-熱分解-再分選-除雜-沉淀-置換的步驟來實(shí)現(xiàn)回收。在經(jīng)過再分選步驟后得到的黑色混合物，一般稱為“黑粉”。在廢舊鋰離子電池回收中，黑粉是將廢舊鋰離子電池整體破碎后，經(jīng)過前處理得到的，這樣必然導(dǎo)致黑粉中除了包括主要成分負(fù)極活性材料、磷酸鐵鋰、氟化鋰外，還會(huì)包括少量正極極片中的鋁和負(fù)極極片中的銅。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.為解決在廢舊鋰離子電池黑粉的回收過程中，如何將不同的物質(zhì)單獨(dú)分離并且高效分離的問題，本發(fā)明提供了一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法及裝置、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

4.第一方面，本發(fā)明提供一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，包括：

5.步驟s11，將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，其中，所述黑粉包括銅、鋁；

6.步驟s12，將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)后的漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，其余包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液；

7.步驟s13，將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物；

8.步驟s14，將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。

9.在一些實(shí)施例中，所述可溶性三價(jià)鐵鹽為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵中的一種或多種組合；所述可溶性三價(jià)鐵鹽摩爾量為所述黑粉中鐵摩爾量的1～2倍。

10.在一些實(shí)施例中，所述第一無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、高溴酸中的一種或多種組合。

11.在一些實(shí)施例中，所述步驟s12，將所述黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)后的漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，其余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液；所述反應(yīng)的溫度為10℃～90℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)～6小時(shí)，所述反應(yīng)的ph值為0.5～3。

12.在一些實(shí)施例中，所述步驟s11，將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，包括：將所述廢舊鋰離子電池先后經(jīng)過破碎、揮發(fā)、第一分選、裂解、第二分選的步驟處理后得到所述黑粉。

13.在一些實(shí)施例中，所述步驟s13，將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物，包括：

14.步驟s131，將所述第一溶液中加還原劑反應(yīng)，過濾得到銅，剩余為包括li

+

、al

3+

、fe

2+

的第二溶液；

15.步驟s132，將所述第二溶液中加堿反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁，剩余為包括li

+

、fe

2+

的第三溶液；

16.步驟s133，將所述第三溶液中加氧化劑反應(yīng)，然后加可溶性磷酸鹽和第二無機(jī)酸反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵，剩余為包括li

+

的第四溶液；

17.步驟s134，將所述第四溶液中加可溶性碳酸鹽反應(yīng)，過濾得到碳酸鋰，剩余為第五溶液；

18.其中，所述回收物包括銅、氫氧化鋁、磷酸鐵、碳酸鋰、第五溶液。

19.在一些實(shí)施例中，所述溶劑為水、所述第五溶液中的一種或多種。

20.在一些實(shí)施例中，所述步驟s14，將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，包括：所述磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過包括酸溶解、過濾、堿中和的步驟處理后分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。

21.第二方面，本發(fā)明提供一種廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置，其特征在于，所述廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置包括：

22.前處理裝置21，用于將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，其中，所述黑粉包括銅、鋁；

23.第一分離裝置22，用于將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)后漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，剩余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液；

24.后處理裝置23，用于將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物；

25.第二分離裝置24，用于將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。

26.第三方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)指令；以及處理器，用于調(diào)用所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的指令執(zhí)行如第一方面中任一項(xiàng)所述的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法。

27.第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有指令，所述指令被處理器執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如第一方面中任一項(xiàng)所述的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法。

28.為解決在黑粉的回收過程中，如何將不同的物質(zhì)單獨(dú)分離并且高效分離的問題。本發(fā)明有以下特點(diǎn)：

29.通過在含有黑粉的漿料中，加入可溶性三價(jià)的鐵鹽和少量的無機(jī)酸，這樣fe

3+

與黑粉中磷酸鐵鋰中po

43-反應(yīng)生成沉淀磷酸鐵。由于在得到黑粉之前的步驟中，黑粉中銅鋁表面會(huì)形成氧化物，這樣加入少量無機(jī)酸可以除去黑粉中銅鋁表面的氧化物，可以讓fe

3+

與單質(zhì)銅鋁接觸，而快速地將銅鋁氧化成cu

2+

、al

3+

并溶于漿料中。這樣就可以防止過濾后的磷酸鐵和負(fù)極活性材料中混有銅鋁，便于磷酸鐵和負(fù)極活性材料分離。經(jīng)過這一步的反應(yīng)，在過濾后的第一濾液中包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

這些陽離子，通過接下來的步驟就可以分別回收得到銅、氫氧化鋁、磷酸鐵、碳酸鋰以及第五溶液。

附圖說明

30.圖1示出了一些實(shí)施例的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法流程示意圖；

31.圖2示出了另一些實(shí)施例的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法流程示意圖；

32.圖3示出了一些實(shí)施例的廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置圖；

33.圖4示出了另一些實(shí)施例的廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置圖；

34.圖5示出了一種電子設(shè)備示意圖；

具體實(shí)施方式

35.現(xiàn)在將參照若干示例性實(shí)施例來論述本發(fā)明的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，論述了這些實(shí)施例僅是為了使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠更好地理解且因此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)容，而不是暗示對(duì)本發(fā)明的范圍的任何限制。

36.如本文中所使用的，術(shù)語“包括”及其變體要被解讀為意味著“包括但不限于”的開放式術(shù)語。術(shù)語“基于”要被解讀為“至少部分地基于”。術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”和“一種實(shí)施例”要被解讀為“至少一個(gè)實(shí)施例”。術(shù)語“另一個(gè)實(shí)施例”要被解讀為“至少一個(gè)其他實(shí)施例”。

37.鋰離子電池具有電壓高、體積小、比能量高、自放電小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動(dòng)交通工具、工業(yè)儲(chǔ)能等領(lǐng)域。隨著新能源汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，我國新能源汽車保有量的快速增長，鋰離子電池的退役量不斷的上升。根據(jù)中國生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)部門統(tǒng)計(jì)，2020年中國退役鋰離子電池累計(jì)約為20萬噸，2025年估計(jì)會(huì)超過70萬噸。因此，對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行回收變得至關(guān)重要。而作為鋰離子電池回收中重要環(huán)節(jié)之一黑粉的回收，也越來越重要。

38.本實(shí)施例公開了本發(fā)明提出一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法10，用于對(duì)廢舊鋰離子電池黑粉回收，如圖1所示，可以包括步驟s11～步驟s14，下文分別對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)的說明：

39.步驟s11，將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，其中，黑粉包括銅、鋁。

40.在本公開實(shí)施例中，對(duì)需要進(jìn)行回收的廢舊鋰離子電池首先進(jìn)行前處理，主要對(duì)廢舊鋰離子電池進(jìn)行破碎處理、揮發(fā)處理、第一分選處理，裂解處理、第二分選處理得到包括銅、鋁在內(nèi)的黑粉。破碎可以是先對(duì)廢舊鋰離子電池放電后進(jìn)行破碎，避免安全隱患；也可以是在惰性氣體環(huán)境下直接進(jìn)行破碎，無需進(jìn)行放電處理，提高回收效率。揮發(fā)處理對(duì)廢舊鋰離子電池電解液中的溶劑進(jìn)行揮發(fā)，再冷凝回收電解液溶劑。包括圓柱形鋼殼電池、方形鋁殼電池、方形軟包電池在內(nèi)的鋰離子電池均可在廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理過程中進(jìn)行破碎處理處理。分選處理將破碎物進(jìn)行分選，分離回收包括外殼、樁頭、塑料膜、減少裂解步驟中需要處理的物質(zhì)的量，提高效率。裂解處理對(duì)破碎物中的粘合劑進(jìn)行分解，將粘合在一起的物質(zhì)分離開來，以便第二分選分離不同的物質(zhì)；裂解處理中還可以分兩步來裂解，先將破碎物中電解質(zhì)分解為氣態(tài)的五氟化磷和固體氟化鋰后，在回收氣態(tài)五氟化磷后提升裂解溫度來分解粘合劑。第二分選可回收銅鋁，剩余得到包括少量銅鋁的黑粉。在一些實(shí)施例中，還有在鋰離子電池生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)的原因產(chǎn)生不良的正極極片可以在經(jīng)過破碎處理、裂解處理、第二分選處理得到黑色混合物。還有在磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的不合格品或過期品。這樣的黑色混合物、磷酸鐵鋰不合格品和過期品也稱為“黑粉”，同時(shí)也可以作為被回收的原料按本方法來回收。

41.步驟s12，將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的漿料過濾得到磷酸鐵、負(fù)極活性材料，剩余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液。

42.在本公開實(shí)施例中，可以將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，這樣便于其他反應(yīng)物加入后充分混合，提高反應(yīng)速度。可以再將漿料加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液反應(yīng)，fe

3+

與黑粉中磷酸鐵鋰中po

43-反應(yīng)生成沉淀磷酸鐵。由于在得到黑粉之前的步驟中，黑粉中銅鋁表面會(huì)形成氧化物，這樣加入少量無機(jī)酸可以除去黑粉中銅鋁表面的氧化物，可以讓fe

3+

與單質(zhì)銅鋁接觸，而快速地將銅鋁氧化成cu

2+

、al

3+

并溶于溶液中。這樣就可以防止過濾后的磷酸鐵和負(fù)極活性材料中混有銅鋁，便于磷酸鐵和負(fù)極活性材料分離。最后，剩余溶液為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液。

43.步驟s13，將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物。

44.在本公開實(shí)施例中，可以將第一溶液中加還原劑反應(yīng)，過濾得到銅，剩余為包括li

+

、al

3+

、fe

2+

的第二溶液。這樣可以回收得到銅。將第二溶液中加堿反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁，剩余為包括li

+

、fe

2+

的第三溶液。這樣可以回收得到氫氧化鋁。將第三溶液中加氧化劑反應(yīng)，然后加可溶性磷酸鹽和第二無機(jī)酸反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵，剩余為包括li

+

的第四溶液。這樣可以回收磷酸鐵。將第四溶液中加可溶性碳酸鹽反應(yīng)，過濾得到碳酸鋰，剩余為第五溶液。這樣可以回收碳酸鋰。通過這幾個(gè)步驟可以將包括銅、氫氧化鋁、磷酸鐵、碳酸鋰、第五溶液的回收物分離并回收。

45.本公開實(shí)施例中，如圖2所示，步驟s13還可以包括：步驟s131～步驟s134。具體來說，步驟s131，將第一溶液中加還原劑反應(yīng)，過濾得到銅，剩余為包括li

+

、al

3+

、fe

2+

的第二溶液。在第一溶液中加入還原劑，這樣可以將cu

2+

還原成單質(zhì)的銅，銅沉淀后，過濾得到銅單質(zhì)。還原劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫、鐵粉中的一種或多種。在另一些實(shí)施例中，可以使用鐵粉作為還原劑，在還原cu

2+

后生成fe

2+

，這樣可以不引進(jìn)其他離子而影響第一溶液種其他離子的回收。同時(shí)生成的fe

2+

也可以通過下面的步驟以磷酸鐵方式回收，而不造成還原劑的浪費(fèi)。

46.本公開實(shí)施例中，步驟s132，將第二溶液中加堿反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁，剩余為包括li

+

、fe

2+

的第三溶液。在第二溶液中加堿反應(yīng)，這樣al

3+

與加入的oh-反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到氫氧化鋁。堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中的一種或多種。在另一些實(shí)施例中，堿可以為氫氧化鋰加入反應(yīng)，這樣可以不引進(jìn)其他離子而影響第二溶液中其他離子的回收。同時(shí)加入的li

+

在下面的步驟中以碳酸鋰的方式回收。在加入堿的同時(shí)還可以加入少量的無機(jī)酸溶液來調(diào)整ph值，便于氫氧化鋁沉淀，而不會(huì)有氫氧化亞鐵的沉淀。

47.本公開實(shí)施例中，步驟s133，將第三溶液中加氧化劑反應(yīng)，然后加可溶性磷酸鹽和第二無機(jī)酸反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵，剩余為包括li

+

的第四溶液；在第三溶液中加氧化劑反應(yīng)，將fe

2+

氧化為fe

3+

，然后加入少量的第二無機(jī)酸來調(diào)整ph值，然后加入可溶性磷酸鹽，fe

3+

與po

43-反應(yīng)生成磷酸鐵的沉淀，最后過濾得到磷酸鐵。氧化劑為雙氧水、氧氣、空氣、臭氧、過一硫酸、過二硫酸、過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、次氯酸鈉或高氯酸鈉中的一種或多種?？扇苄粤姿猁}為磷酸鋰、磷酸鈉、磷酸一氫鋰、磷酸一氫鈉、磷酸二氫鋰、磷酸二氫鈉、磷酸銨中的一種或多種。第二無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、高溴酸等中的一種或多種組合。在另一些實(shí)施例中，氧化劑可以使用雙氧水，在氧化反應(yīng)完成后，無其

他離子帶入到溶液中；無機(jī)酸可以使用硫酸，硫酸可快速調(diào)節(jié)ph值，同時(shí)so

42-不會(huì)與整個(gè)回收中其他離子生成沉淀；可溶性磷酸鹽可以使用磷酸鋰，在反應(yīng)完成后，無其他離子帶入到溶液中，而且li

+

在下面的步驟中以碳酸鋰的方式回收。

48.在本公開實(shí)施例中，步驟s134，將第四溶液中加可溶性碳酸鹽反應(yīng)，過濾得到碳酸鋰，剩余為第五溶液；在第四溶液中加入可溶性碳酸鹽，li

+

與co

33-反應(yīng)生成碳酸鋰的沉淀，過濾回收得到碳酸鋰?？扇苄蕴妓猁}為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨中的一種或多種。在另一些實(shí)施例中，可溶性碳酸鹽可以為碳酸鈉，這樣在過濾后的第五溶液中含有na

+

。將第五溶液作為黑粉攪拌制漿料中的溶劑時(shí)，由于其中的na

+

不與廢舊鋰離子電池黑粉回收方法10中物質(zhì)生成沉淀，不影響回收。在還有一些實(shí)施例中，在加入可溶性碳酸鹽之前加入堿溶液調(diào)節(jié)第四溶液的ph值至9.0以上，這樣可以加快碳酸鋰的沉淀。由于第四溶液在經(jīng)過前步驟反應(yīng)后，第四溶液偏酸性，導(dǎo)致加入的可溶性碳酸鹽先與酸反應(yīng)生成二氧化碳而消耗。先加入堿溶液來調(diào)節(jié)ph值至9.0以上，可以較少可溶性碳酸鹽的用量。其中堿溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液和氨水中的一種或多種。在另外一些實(shí)施例中，堿溶液可以為氫氧化鈉溶液，可溶性碳酸鹽可以為碳酸鈉，這樣在過濾后的第五溶液中含有na

+

。將第五溶液作為黑粉攪拌制漿料中的溶劑時(shí)，由于其中的na

+

不與廢舊鋰離子電池黑粉回收方法10中物質(zhì)生成沉淀，不影響回收。

49.在本公開實(shí)施例中，步驟s14，將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。將過濾得到的磷酸鐵和負(fù)極活性材料中加入無機(jī)酸溶液中，使得磷酸鐵溶解，過濾得到負(fù)極活性材料，剩余溶液中加入堿中和，得到磷酸鐵沉淀，過濾后得到磷酸鐵。通過這樣的步驟將磷酸鐵和負(fù)極活性材料混合物分別分離出磷酸鐵、負(fù)極活性材料。

50.在一些實(shí)施例中，可溶性三價(jià)鐵鹽為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵中的一種或多種組合；可溶性三價(jià)鐵鹽摩爾量為黑粉中鐵摩爾量的1～2倍。

51.在本實(shí)施例中，可溶性三價(jià)鐵鹽為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵中的一種或多種組合，其中可溶性三價(jià)鐵鹽溶解在溶液中，得到的fe

3+

與po

43-反應(yīng)生成磷酸鐵的沉淀，同時(shí)fe

3+

可氧化銅鋁得到cu

2+

、al

3+

。在另一些實(shí)施例中，可溶性三價(jià)鐵鹽可以為硫酸鐵，由于硫酸鐵不具有強(qiáng)烈腐蝕性，不會(huì)對(duì)反應(yīng)裝置有較高的要求，同時(shí)so

42-不會(huì)與整個(gè)過程中其他離子發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物質(zhì)而影響回收?？扇苄匀齼r(jià)鐵鹽摩爾量為黑粉中鐵摩爾量的1～2倍，這樣盡可能將黑粉中的po

43-完全反應(yīng)得到磷酸鐵。在另一些實(shí)施例中，可溶性三價(jià)鐵鹽摩爾量為黑粉中鐵的摩爾量的1.1～1.8倍，這樣在與黑粉中的po

43-完全反應(yīng)同時(shí)，減少可溶性三價(jià)鐵鹽的用量。

52.在一些實(shí)施例中，第一無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、高溴酸中的一種或多種組合。

53.在本實(shí)施例中，第一無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、高溴酸中的一種或多種組合，完成黑粉中銅鋁表面氧化物的去除，從而加速銅鋁氧化。在另一些實(shí)施例中，第一無機(jī)酸可以為鹽酸，這樣鋁表面的氧化物更容易被去除。

54.在一些實(shí)施例中，反應(yīng)的溫度為10℃～90℃，反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)～6小時(shí)，反應(yīng)的ph值為0.5～3。

55.在本實(shí)施例中，反應(yīng)的溫度為10℃～90℃可促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。在另一些實(shí)施例中，所

述反應(yīng)溫度可以為50℃～60℃，這樣既可以保證反應(yīng)快速完成，還可節(jié)省能耗。反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)～6小時(shí)確保反應(yīng)進(jìn)行。在另一些實(shí)施例中，反應(yīng)的時(shí)間可以為3小時(shí)～4小時(shí)，這樣既可以保證反應(yīng)快速完成，還可提高效率。反應(yīng)的ph值為0.5～3確保黑粉中銅鋁表面氧化物的去除，并提高效率。在另一些實(shí)施例中，反應(yīng)的ph值可以為1～2，這樣即可保證反應(yīng)正常進(jìn)行，還能控制第一無機(jī)酸合理的用量。

56.本實(shí)施例公開了一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法實(shí)施步驟：

57.將1t廢舊鋰離子電池投放到破碎裝置中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下破碎，獲得第三電池破碎物，破碎物的直徑為10mm。

58.第三電池破碎物在溫度為140℃和氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下的低溫?fù)]發(fā)回轉(zhuǎn)窯中揮發(fā)90分鐘，揮發(fā)氣體在冷凝溫度為5℃冷凝回收裝置冷凝，得到77.9kg廢舊鋰離子電池電解液的溶劑，剩余為第四電池破碎物。

59.第四電池破碎物輸送到封閉彎曲的輸送管道中，輸送管道入口通入氮?dú)鈿饬?，輸送管道上?cè)設(shè)置多個(gè)吸氣孔，上側(cè)吸氣孔連接負(fù)壓通風(fēng)管道，負(fù)壓通風(fēng)管道中的氣流將含有密度較小的塑料膜、電解質(zhì)和正負(fù)極極片分離帶走。通過彎曲的輸送管道加大了破碎物在管道中翻滾，使此步驟的分離更徹底。這樣得到125.5kg外殼和樁頭的混合物。由氣流帶走的塑料膜、電解質(zhì)和正負(fù)極極片進(jìn)入較小負(fù)壓的分選裝置中，將密度更小的塑料膜通過負(fù)壓氣流分離出來，得到56.3kg的塑料膜，剩余為含有電解質(zhì)和正負(fù)極極片的第一電池破碎物。

60.第一電池破碎物在溫度為250℃和氮?dú)獗Ｗo(hù)的環(huán)境下，在第一裂解裝置中經(jīng)過90分鐘的裂解，使得電解質(zhì)六氟磷酸鋰裂解得到固體氟化鋰和氣體五氟化磷。氣體五氟化磷經(jīng)過氮?dú)鈿饬鲙У胶蟹浫芤旱奈昭b置內(nèi)，其氟化鉀溶液濃度為1.8mol/l，與氟化鉀反應(yīng)得到六氟磷酸鉀，這樣回收得到六氟磷酸鹽，剩余的為第二尾氣。第二尾氣再次通入含有氟化鉀溶液的吸收裝置內(nèi)，其氟化鉀溶液濃度為1.8mol/l，與氟化鉀反應(yīng)得到六氟磷酸鉀，這樣回收得到六氟磷酸鹽，剩余的為第三尾氣。兩次吸收液吸收回收得到4.2kg六氟磷酸鉀。第一裂解完成后，剩余為含有氟化鋰和正負(fù)極極片的第二電池破碎物。

61.第二電池破碎物在溫度為560℃和氮?dú)獗Ｗo(hù)的環(huán)境下，在第二裂解裝置中，經(jīng)過90分鐘裂解除去正負(fù)極極片中的粘合劑，將負(fù)極極片中的銅箔和石墨分離，同時(shí)也將正極極片中的鋁箔和磷酸鐵鋰分離，剩余為含有氟化鋰、銅箔、鋁箔、石墨和磷酸鐵鋰的第五電池破碎物。

62.第五電池破碎物經(jīng)過篩網(wǎng)篩選，將含有氟化鋰、石墨、磷酸鐵鋰、少量銅、少量鋁雜質(zhì)的黑粉分離出來，得到540.5kg的黑粉。剩余的銅箔鋁箔進(jìn)入重力分選裝置中，進(jìn)行初次分選分別得到含有少量銅箔的鋁箔和含有少量鋁箔的銅箔；含有少量銅箔的鋁箔進(jìn)入重力分選裝置中再次分選將少量的銅箔從鋁箔中分離，分別得到銅箔和鋁箔；含有少量鋁箔的銅箔進(jìn)入重力分選裝置中再次分選將少量的鋁箔從銅箔中分離；兩次重力分選分別得到96.3kg銅箔和36.8kg鋁箔；在分離過程中銅箔和鋁箔形成粒狀的銅粒和鋁粒。

63.將540.5kg黑粉投入第一分離裝置，加入3t的水?dāng)嚢柚瞥蓾{，再加入582.1kg六水合硫酸鐵和25.5kg濃鹽酸，在55℃攪拌反應(yīng)3小時(shí)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到484.8kg磷酸鐵和石墨的混合物和含有l(wèi)i

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一濾液。在此步驟中還加入少量鹽酸調(diào)節(jié)ph值為1.2～2，這樣可以使黑粉中殘留的銅和鋁單質(zhì)變?yōu)閏u

2+

和al

3+

溶于漿料中，防止其

混在過濾后的固體物中并有利于下一步方法中單獨(dú)分離。

64.將過濾得到的磷酸鐵和石墨投入第二分離裝置，再加入硫酸溶液中，使得磷酸鐵溶解，過濾得到石墨，剩余溶液中加入氫氧化鈉中和，得到磷酸鐵沉淀，過濾后得到磷酸鐵。通過這樣的步驟將磷酸鐵和石墨混合物分別分離出262.3kg磷酸鐵和217.3kg石墨。

65.第一濾液投入第三分離裝置，加入35.0kg還原劑鐵粉在55℃攪拌反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到10.8kg海綿狀的銅和含有l(wèi)i

+

、al

3+

、fe

2+

的第二濾液。

66.第二濾液投入第四分離裝置，加入5％的氫氧化鈉溶液30℃下攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)，控制反應(yīng)終點(diǎn)ph在5.0，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到18.7kg氫氧化鋁和含有l(wèi)i

+

、fe

2+

的第三濾液。

67.第三濾液投入第五分離裝置，加入120.5kg硫酸和131.5kg雙氧水55℃攪拌反應(yīng)2小時(shí)，再加入270.1kg磷酸鋰55℃攪拌反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到351.6kg磷酸鐵和含有l(wèi)i

+

的第四濾液。

68.第四濾液投入第六分離裝置，先加入5％的氫氧化鈉溶液30℃攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)，控制反應(yīng)終點(diǎn)ph在10.6，再加入458.7kg碳酸鈉在55℃攪拌反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到319.7kg碳酸鋰和第五濾液；第五濾液代替黑粉制漿步驟中的水循環(huán)使用。

69.以上步驟中最后產(chǎn)生的尾氣均需要經(jīng)過收集裝置收集后在溫度為1100℃的燃燒裝置燃燒，燃燒后的氣體進(jìn)入除塵裝置除塵，最后經(jīng)過含有活性碳吸附裝置吸收完成無害化處理后排放至大氣中。

70.本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體案例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。

71.基于同一發(fā)明構(gòu)思，本公開還提供一種廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置20，用于對(duì)廢舊鋰離子電池黑粉進(jìn)行回收，如圖3所示：

72.前處理裝置21，用于將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，其中，所述黑粉包括銅、鋁。

73.在本公開實(shí)施例中，前處理裝置21將廢舊鋰離子電池破碎得到第三電池破碎物；將第三電池破碎物揮發(fā)得到第四電池破碎物和第四尾氣；將通入的第四尾氣冷凝得到液態(tài)的電解液溶劑；將第四電池破碎物分離，回收了塑料膜、外殼、樁頭，剩余為包括電解質(zhì)和正負(fù)極極片的第一電池破碎物。將包括電解質(zhì)和正負(fù)極極片的第一電池破碎物，進(jìn)行裂解處理，將電解質(zhì)裂解為固態(tài)氟化鋰和氣態(tài)五氟化磷，得到包括氟化鋰和正負(fù)極極片的第二電池破碎物和包括五氟化磷的第一尾氣；用第一吸收液將第一尾氣吸收，反應(yīng)得到六氟磷酸鹽和第二尾氣；還可以用第二吸收液將第二尾氣吸收，反應(yīng)得到六氟磷酸鹽和第三尾氣。將第二電池破碎物裂解，除去正負(fù)極極片中的粘合劑，得到包括氟化鋰、銅、鋁、負(fù)極活性材料、磷酸鐵鋰的第五電池破碎物和第六尾氣；將第五電池破碎物分選，回收銅、鋁，剩余為包括氟化鋰、負(fù)極活性材料、磷酸鐵鋰、少量銅、少量鋁的黑粉。

74.第一分離裝置22，用于將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵、負(fù)極活性材料，剩余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液。

75.在本公開實(shí)施例中，將黑粉投放至第一分離裝置22，加入溶劑攪拌制成漿，再加入可溶性三價(jià)鐵鹽反應(yīng)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到包括磷酸鐵和負(fù)極活性材料，剩余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一濾液。這樣回收了磷酸鐵和負(fù)極活性材料。

76.后處理裝置23，用于將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物。

77.在本公開實(shí)施例中，如圖4所示，后處理裝置23還可以包括：第三分離裝置231內(nèi)投入第一濾液，加入還原劑反應(yīng)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到固體為海綿狀的銅，剩余為包括li

+

、al

3+

、fe

2+

的第二濾液；第四分離裝置232內(nèi)投入第二濾液，加入堿溶液反應(yīng)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到固體為氫氧化鋁，剩余為包括li

+

、fe

2+

的第三濾液。這樣回收了氫氧化鋁。第五分離裝置233內(nèi)投入第三濾液，加入氧化劑和磷酸鹽反應(yīng)，經(jīng)過過濾裝置過濾，得到固體為磷酸鐵，剩余為包括li

+

的第四濾液。這樣回收了磷酸鐵。第六分離裝置234內(nèi)投入第四濾液，加入可溶性碳酸鹽反應(yīng)，經(jīng)過過濾裝置過濾，固體為碳酸鋰，剩余為第五濾液。這樣回收了碳酸鋰。第五濾液代替黑粉制漿步驟中的水循環(huán)使用。

78.第二分離裝置24，用于將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。

79.在本公開實(shí)施例中，如圖4所示，第二分離裝置24內(nèi)加入過濾得到的磷酸鐵和負(fù)極活性材料，再加入硫酸溶液，使得磷酸鐵溶解，過濾得到負(fù)極活性材料，剩余溶液中加入氫氧化鈉中和，得到磷酸鐵沉淀，過濾后得到磷酸鐵。通過這樣的步驟將磷酸鐵和負(fù)極活性材料混合物分別分離出磷酸鐵、負(fù)極活性材料。

80.如圖5所示，本公開的一個(gè)實(shí)施方式提供了一種電子設(shè)備400。其中，該電子設(shè)備400包括存儲(chǔ)器401、處理器402、輸入/輸出(input/output，i/o)接口403。其中，存儲(chǔ)器401，用于存儲(chǔ)指令。處理器402，用于調(diào)用存儲(chǔ)器401存儲(chǔ)的指令執(zhí)行本公開實(shí)施例的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法。其中，處理器402分別與存儲(chǔ)器401、i/o接口403連接，例如可通過總線系統(tǒng)和/或其他形式的連接機(jī)構(gòu)(未示出)進(jìn)行連接。存儲(chǔ)器401可用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，包括本公開實(shí)施例中涉及的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法的程序，處理器402通過運(yùn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器401的程序從而執(zhí)行電子設(shè)備400的各種功能應(yīng)用以及數(shù)據(jù)處理。

81.本公開實(shí)施例中處理器402可以采用數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processing，dsp)、現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmable gate array，fpga)、可編程邏輯陣列(programmable logic array，pla)中的至少一種硬件形式來實(shí)現(xiàn)，所述處理器402可以是中央處理單元(central processing unit，cpu)或者具有數(shù)據(jù)處理能力和/或指令執(zhí)行能力的其他形式的處理單元中的一種或幾種的組合。

82.本公開實(shí)施例中的存儲(chǔ)器401可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括各種形式的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，例如易失性存儲(chǔ)器和/或非易失性存儲(chǔ)器。所述易失性存儲(chǔ)器例如可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(random access memory，ram)和/或高速緩沖存儲(chǔ)器(cache)等。所述非易失性存儲(chǔ)器例如可以包括只讀存儲(chǔ)器(read-only memory，rom)、快閃存儲(chǔ)器(flash memory)、硬盤(hard disk drive，hdd)或固態(tài)硬盤(solid-state drive，ssd)等。

83.本公開實(shí)施例中，i/o接口403可用于接收輸入的指令(例如數(shù)字或字符信息，以及產(chǎn)生與電子設(shè)備400的用戶設(shè)置以及功能控制有關(guān)的鍵信號(hào)輸入等)，也可向外部輸出各種信息(例如，圖像或聲音等)。本公開實(shí)施例中i/o接口403可包括物理鍵盤、功能按鍵(比如音量控制按鍵、開關(guān)按鍵等)、鼠標(biāo)、操作桿、軌跡球、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、和觸控面板等中的一個(gè)或多個(gè)。

84.可以理解的是，本公開實(shí)施例中盡管在附圖中以特定的順序描述操作，但是不應(yīng)將其理解為要求按照所示的特定順序或是串行順序來執(zhí)行這些操作，或是要求執(zhí)行全部所示的操作以得到期望的結(jié)果。在特定環(huán)境中，多任務(wù)和并行處理可能是有利的。

85.本公開實(shí)施例涉及的方法和裝置能夠利用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)來完成，利用基于規(guī)則的邏輯或者其他邏輯來實(shí)現(xiàn)各種方法步驟。還應(yīng)當(dāng)注意的是，此處以及權(quán)利要求書中使用的詞語“裝置”和“模塊”意在包括使用一行或者多行軟件代碼的實(shí)現(xiàn)和/或硬件實(shí)現(xiàn)和/或用于接收輸入的設(shè)備。

86.此處描述的任何步驟、操作或程序可以使用單獨(dú)的或與其他設(shè)備組合的一個(gè)或多個(gè)硬件或軟件模塊來執(zhí)行或?qū)崿F(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，軟件模塊使用包括包含計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，其能夠由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行用于執(zhí)行任何或全部的所描述的步驟、操作或程序。

87.出于示例和描述的目的，已經(jīng)給出了本公開實(shí)施的前述說明。前述說明并非是窮舉性的也并非要將本公開限制到所公開的確切形式，根據(jù)上述教導(dǎo)還可能存在各種變形和修改，或者是可能從本公開的實(shí)踐中得到各種變形和修改。選擇和描述這些實(shí)施例是為了說明本公開的原理及其實(shí)際應(yīng)用，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠以適合于構(gòu)思的特定用途來以各種實(shí)施方式和各種修改而利用本公開。技術(shù)特征：

1.一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，包括：步驟s11，將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，其中，所述黑粉包括銅、鋁；步驟s12，將所述黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)后的漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，其余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液；步驟s13，將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物；步驟s14，將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述可溶性三價(jià)鐵鹽為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵中的一種或多種組合；所述可溶性三價(jià)鐵鹽摩爾量為所述黑粉中鐵摩爾量的1～2倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述第一無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、氫溴酸、高氯酸、高溴酸中的一種或多種組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述步驟s12，將所述黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)后的漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，其余為包括li

+

、cu

2+

、al

3+

、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液；所述反應(yīng)的溫度為10℃～90℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為2小時(shí)～6小時(shí)，所述反應(yīng)的ph值為0.5～3。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述步驟s11，將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到包括銅和鋁的黑粉，包括：將所述廢舊鋰離子電池先后進(jìn)行破碎、揮發(fā)、第一分選、裂解、第二分選的步驟處理后，得到所述黑粉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述步驟s13，將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物，包括：步驟s131，將所述第一溶液中加還原劑反應(yīng)，過濾得到銅，剩余為包括li

+

、al

3+

、fe

2+

的第二溶液；步驟s132，將所述第二溶液中加堿反應(yīng)，過濾得到氫氧化鋁，剩余為包括li

+

、fe

2+

的第三溶液；步驟s133，將所述第三溶液中加氧化劑、第二無機(jī)酸和可溶性磷酸鹽反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵，剩余為包括li

+

的第四溶液；步驟s134，將所述第四溶液中加可溶性碳酸鹽反應(yīng)，過濾得到碳酸鋰，剩余為第五溶液；其中，所述回收物包括銅、氫氧化鋁、磷酸鐵、碳酸鋰、第五溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述溶劑為水、所述第五溶液中的一種或多種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法，其特征在于，所述步驟s14，將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，包括：所述磷酸鐵和負(fù)極活性材料經(jīng)過包括酸溶解、過濾、堿中和的步驟處理后，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。

9.一種廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置，其特征在于，所述廢舊鋰離子電池黑粉回收裝置包括：前處理裝置，用于將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到黑粉，其中，所述黑粉包括銅、鋁；第一分離裝置，用于將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，再在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)后的漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，其余為包括li

+

、cu

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、al

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、fe

2+

、fe

3+

的第一溶液；后處理裝置，用于將所述第一溶液進(jìn)行后處理，得到回收物；第二分離裝置，用于將所述過濾得到的磷酸鐵、負(fù)極活性材料經(jīng)過分離處理，分別得到所述磷酸鐵和所述負(fù)極活性材料。10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)指令；以及處理器，用于調(diào)用所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的指令執(zhí)行如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法。11.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，存儲(chǔ)有指令，所述指令被處理器執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的廢舊鋰離子電池黑粉回收方法。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種廢舊鋰離子電池黑粉回收方法及裝置、電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。其中，廢舊鋰離子電池黑粉回收方法包括：將廢舊鋰離子電池進(jìn)行前處理，得到包括銅和鋁的黑粉；將黑粉加溶劑攪拌制成漿料，在漿料添加可溶性三價(jià)鐵鹽和第一無機(jī)酸溶液進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后漿料過濾得到磷酸鐵和負(fù)極活性材料，得到其余包括Li

技術(shù)研發(fā)人員：劉雅婷 陳傳林 檀智祥 吳宇鵬 程光生 李安國 韓恒 蘇俊 黃兵

受保護(hù)的技術(shù)使用者：九江天賜高新材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.03.03

技術(shù)公布日：2022/6/4