1.本發(fā)明屬于電池?zé)峤饧夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.目前報道最多的鋰電池回收熱解預(yù)處理工藝主要通過注入惰性氣體，真空環(huán)境下熱解或直接焚燒熱解；在現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)中使用的較為廣泛，但其中也存在一些較大的問題如：熱解爐內(nèi)容易出現(xiàn)溫度失控、電池中的鋁在溫度失控時發(fā)生鋁熱反應(yīng)安全風(fēng)險大、電池中銅鋁大量氧化導(dǎo)致電池粉中雜質(zhì)含量高等。

3.相關(guān)技術(shù)公開了一種鋰電池?zé)o氧熱解回收分選工藝，將廢舊電池經(jīng)粗破碎后分選出其中的金屬塊和塑料殼，將分選后的電池投入真空環(huán)境下的熱解爐內(nèi)無氧熱解，熱處理后的電池料再通過常規(guī)的破碎、分選實現(xiàn)電池正負極粉與銅鋁金屬的分離。這種方法能夠達到預(yù)處理廢舊電池的目的，但處理效率較低，而且熱解溫度難以控制；真空環(huán)境下無氧熱解對設(shè)備的要求太高，實際生產(chǎn)難以達到真空條件。

4.相關(guān)技術(shù)公開了一種鋰電池?zé)峤庀到y(tǒng)，是一種火法冶煉技術(shù)，將電池料投入高溫?zé)峤鉅t內(nèi)，控制反應(yīng)在不同的溫度段內(nèi)，利用不同金屬的熔點不同實現(xiàn)不同溫度段內(nèi)回收不同的金屬。這種方法理論上是一種最簡單的處理廢舊電池的工藝，但是火法處理對能耗消耗較大，環(huán)境污染風(fēng)險相對較大，且電池中的鋁金屬在600℃以上時會發(fā)生鋁熱反應(yīng)，帶來較大的安全風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種廢舊鋰電池回收熱解爐控溫的方法，該方法在廢舊鋰電池回收預(yù)處理時能有效擺脫現(xiàn)有工藝中的窯爐控溫困難、安全風(fēng)險大、黑粉中雜質(zhì)含量大等問題。

6.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

7.一種廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法，包括以下步驟：

8.將廢舊電池原料和固體介質(zhì)混合，進行無氧熱解，篩分，破碎，分選，即得電池粉；所述無氧熱解的溫度為350～550℃。

9.優(yōu)選地，所述廢舊電池原料是由廢舊鋰電池經(jīng)過放電處理，破碎，即得。

10.優(yōu)選地，所述廢舊電池原料是指除動力電池外的小個消費類電池，不需經(jīng)過粗破步驟，鹽水浸泡放掉大部分的殘余電量減少安全風(fēng)險，同時也能處理經(jīng)過破殼處理的動力電池。

11.優(yōu)選地，所述廢舊電池原料和固體介質(zhì)的質(zhì)量比為1：(3～5)。

12.優(yōu)選地，所述固體介質(zhì)為石英砂、煤渣或碎石料中的一種。

13.固體介質(zhì)的主要作用是1.隔離：隔離電池料與電池料，將一個大的熱解系統(tǒng)分割成若干個小的便于溫度控制。2.冷卻：對于溫度失控的電池，介質(zhì)可以吸收余熱冷卻電池料

從而達到控溫的目的。3.窒息：隔絕空氣，做到避免電池料接觸空氣氧化燃燒，導(dǎo)致熱失控。將電池料與固體介質(zhì)(如石英砂)按一定比例投入窯爐中加熱，利用介質(zhì)的高比熱容吸收傳導(dǎo)熱量給電池料，避免電池料在直接加熱過程中出現(xiàn)起火燃燒及溫度失控，對于溫度失控燃燒起來的電池料來說介質(zhì)能吸收過多的熱量并阻隔電池料之間的熱蔓延同時隔絕電池料與空氣接觸，從而有效控制窯爐溫度。

14.優(yōu)選地，所述無氧熱解的時間為30

?

90min。

15.優(yōu)選地，所述無氧熱解中的加熱的方式為光波或微波加熱中的一種。光波加熱時間快速，再加入固體介質(zhì)控溫，提高了熱解效率，短時間內(nèi)將粘結(jié)劑、隔膜和電解液中的有機物熱解破壞，而且還不會出現(xiàn)鋁熱反應(yīng)，提高安全性，并后續(xù)可直接回收，也沒有二噁英等有毒有害氣體產(chǎn)生。

16.優(yōu)選地，所述固體介質(zhì)的粒度為5～8目，介質(zhì)的粒度介于電池料與黑粉之間便于熱解后篩分；廢舊電池原料和固體介質(zhì)的質(zhì)量比為1:3左右，以介質(zhì)能完全掩蓋住電池料為宜。

17.優(yōu)選地，所述篩分是使用三層篩網(wǎng)進行篩分，篩分后所述三層篩網(wǎng)中的上層為熱解后的電池料，所述三層篩網(wǎng)中的中層為固體介質(zhì)，所述三層篩網(wǎng)中的底層為熱解過程中脫下的黑粉。

18.進一步優(yōu)選地，對所述電池料進行磁選，得到銅箔和鋁箔。

19.本發(fā)明還提供上述的方法在回收正極材料中的應(yīng)用。

20.相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

21.1、采用本發(fā)明的方法可解決電池回收行業(yè)中普遍出現(xiàn)的熱解控溫困難的問題；通過使用固體介質(zhì)實現(xiàn)精準(zhǔn)控溫在350

?

550℃，該溫度下既可以避免熱解過程中溫度失控使電池中銅鋁氧化嚴(yán)重造成電池黑粉中雜質(zhì)含量高，同時降低了溫度失控帶來的安全風(fēng)險。

22.2、本發(fā)明方法簡單易行，效率高，設(shè)備要求低，能耗成本低廉，安全穩(wěn)定，具有可觀的經(jīng)濟價值。

附圖說明

23.下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，其中：

24.圖1是本發(fā)明實施例1的工藝流程圖。

具體實施方式

25.以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明的構(gòu)思及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。

26.實施例1

27.本實施例的廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法，包括以下具體步驟：

28.(1)將廢舊鋰電池進行初步破碎，得到動力電池原料，將熱解爐升溫至450℃；

29.(2)將所得的動力電池原料與8目的石英砂按照質(zhì)量比為1：3的比例混合投入熱解爐內(nèi)，在450℃下進行無氧熱解，持續(xù)時間60min；

30.(3)將所得的熱解后的電池與石英砂的混合物通過篩網(wǎng)篩分得到熱解后的電池料和石英砂，篩網(wǎng)篩出的石英砂回投至步驟(3)循環(huán)用于電池?zé)峤鉅t；

31.(4)將步驟(3)得到的電池料通過破碎，篩分得到電池黑粉，銅鋁箔。

32.上述步驟(3)中監(jiān)測得到熱解爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在440～460℃之間溫度偏差在10℃以內(nèi)，物料穩(wěn)定，未出現(xiàn)燃燒、變紅等狀況；出料后物料中的銅鋁依然保持韌性。

33.表1實施例1的電池黑粉及銅鋁箔進行檢測得到檢測數(shù)據(jù)

[0034][0035][0036]

從表1可得，實施例1的電池黑粉中銅鋁的含量低；電池黑粉和銅鋁箔分離較為徹底，銅鋁箔沒有被氧化，可以直接回收。

[0037]

圖1是本發(fā)明實施例1的工藝流程圖：從圖1可得電池原料在投入熱解爐前先混合固體介質(zhì)(石英砂)，經(jīng)過熱解后篩分出電池料進入破碎分選工序；而篩分出的固體介質(zhì)(石英砂)循環(huán)投入使用。

[0038]

實施例2

[0039]

本實施例的廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法，包括以下具體步驟：

[0040]

(1)將廢舊鋰電池正極片進行剪切，得到直徑為5cm的動力電池原料，將熱解爐升溫至450℃；

[0041]

(2)將所得的電池原料與8目的石英砂按照1：5的比例混合投入熱解爐內(nèi)，進行低溫?zé)o氧熱解，持續(xù)時間60min；

[0042]

(3)將所得的熱解后的電池與石英砂的混合物通過篩網(wǎng)篩分得到熱解后的電池料和石英砂，篩網(wǎng)篩出的石英砂回投至步驟(3)循環(huán)用于電池?zé)峤鉅t；

[0043]

(4)將步驟(3)得到的電池料通過破碎，篩分得到電池黑粉，鋁箔。

[0044]

步驟(3)中監(jiān)測得到熱解爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在440～460℃之間溫度偏差在10℃以內(nèi)，物料穩(wěn)定，未出現(xiàn)燃燒、變紅等狀況；出料后物料形態(tài)未發(fā)生明顯變化，正極片上粉末在與介質(zhì)的摩擦中大部分脫落，鋁箔顯現(xiàn)金屬光澤。

[0045]

表2實施例2的電池黑粉及鋁箔進行檢測得到檢測數(shù)據(jù)

[0046] 鋁(al)鈷(co)鎳(ni)極片粉0.85％//鋁箔83.5％0.8％0.2％

[0047]

從表2可得，實施例2的電池黑粉中鋁的含量低；電池黑粉和銅鋁箔分離較為徹底，鋁箔沒有被氧化，可以直接回收。

[0048]

對比例1

[0049]

本對比例的廢舊鋰電池回收熱解的方法，包括以下具體步驟：

[0050]

(1)將廢舊鋰電池正極片進行剪切，得到直徑為5cm的正極片原料，將熱解爐升溫至450℃；

[0051]

(2)將所得的正極片原料投入熱解爐中進行無氧熱解，持續(xù)時間60min，熱解出料

得到熱解后的正極片料；

[0052]

(3)將得到的正極片通過破碎，篩分得到極片粉；經(jīng)過破碎篩分發(fā)現(xiàn)基本全部進入篩下，篩上基本沒有成型的鋁箔。

[0053]

監(jiān)測得到窯爐內(nèi)溫度達到450℃后，出現(xiàn)部分電池隔膜燃燒起火；起火后迅速蔓延至整個窯爐，窯爐迅速溫度升至600℃，此時窯爐內(nèi)鋁開始燃燒，火星四處濺射，窯爐溫度迅速升至1000℃以上，物料被燒成通紅的熔融態(tài)，出料冷卻后物料中只剩少量的金屬銅，鋁已經(jīng)完全氧化，破碎后氧化鋁變成粉末進入電池黑粉。

[0054]

表3對比例1的電池黑粉及鋁箔進行檢測得到檢測數(shù)據(jù)

[0055] 鋁(al)銅(cu)鈷(co)鎳(ni)電池黑粉9.3％5.6％//銅鋁箔8％69％0.8％0.2

[0056]

從表3可得，對比例1的電池黑粉中銅鋁的含量高；會增加后續(xù)電池黑粉的回收工序，而且鋁箔被氧化，會發(fā)生安全危險，破碎后氧化鋁變成粉末進入電池黑粉。

[0057]

對比例2

[0058]

本對比例的廢舊鋰電池回收熱解的方法，包括以下具體步驟：

[0059]

(1)將廢舊鋰電池正極片進行剪切，得到直徑為5cm的正極片原料，將熱解爐升溫至450℃；

[0060]

(2)將所得的正極片原料投入熱解爐中進行無氧熱解，持續(xù)時間60min，熱解出料得到熱解后的正極片料；

[0061]

(3)將得到的正極片通過破碎，篩分得到極片粉；經(jīng)過破碎篩分發(fā)現(xiàn)基本全部進入篩下，篩上基本沒有成型的鋁箔。

[0062]

步驟(3)中監(jiān)測得到窯爐內(nèi)溫度達到450℃，熱解初期爐內(nèi)溫度基本穩(wěn)定，但隨著反應(yīng)時間持續(xù)，溫度逐漸升高無法控制降溫，當(dāng)溫度升至600℃時窯爐內(nèi)鋁開始燃燒，火星四處濺射，窯爐溫度迅速升至1000℃以上，物料被燒成通紅的熔融態(tài)，出料冷卻后物料變成一碰就碎的爐渣狀態(tài)。

[0063]

表4對比例2電池黑粉及鋁箔進行檢測得到檢測數(shù)據(jù)

[0064] 鋁(al)鈷(co)鎳(ni)極片粉14.6％//鋁箔///

[0065]

從表4可得，對比例2的電池黑粉中鋁的含量高；會增加后續(xù)電池黑粉的回收工序，而且鋁箔被完全氧化，會發(fā)生安全危險，破碎后氧化鋁變成粉末進入電池黑粉。

[0066]

實施例3

[0067]

本實施例的廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法，包括以下具體步驟：

[0068]

(1)將廢舊鋰電池進行初步破碎，得到動力電池原料，將熱解爐升溫至450℃；

[0069]

(2)將所得的電池原料與8目的石英砂按照1：4的比例混合投入熱解爐內(nèi)，進行低溫?zé)o氧熱解，持續(xù)時間60min；

[0070]

(3)將所得的熱解后的電池與石英砂的混合物通過篩網(wǎng)篩分得到熱解后的電池料和石英砂，篩網(wǎng)篩出的石英砂回投至步驟(3)循環(huán)用于電池?zé)峤鉅t；

[0071]

(4)將步驟(3)得到的電池料通過破碎，篩分得到電池黑粉，銅鋁箔。

[0072]

實施例3中監(jiān)測得到熱解爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在440～460℃之間溫度偏差在10℃以內(nèi)，物料穩(wěn)定，未出現(xiàn)燃燒、變紅等狀況；出料后物料形態(tài)未發(fā)生明顯變化，電池粉末在與介質(zhì)的摩擦中大部分脫落，鋁箔顯現(xiàn)金屬光澤。

[0073]

表5實施例3的電池黑粉及銅鋁箔進行檢測得到檢測數(shù)據(jù)

[0074] 鋁(al)銅(cu)鈷(co)鎳(ni)電池黑粉0.8％0.8％//銅鋁箔35％38％0.8％0.2％

[0075]

從表5可得，實施例3的電池黑粉中銅鋁的含量低；電池黑粉和銅鋁箔分離較為徹底，銅鋁箔沒有被氧化，可以直接回收。

[0076]

上面對本發(fā)明實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明不限于上述實施例，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。此外，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實施例及實施例中的特征可以相互組合。技術(shù)特征：

1.一種廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法，其特征在于，包括以下步驟：將廢舊電池原料和固體介質(zhì)混合，進行無氧熱解，篩分，破碎，分選，即得電池粉；所述無氧熱解的溫度為350～550℃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢舊電池原料是由廢舊鋰電池經(jīng)過放電處理，破碎，即得。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢舊電池原料和固體介質(zhì)的質(zhì)量比為1：(3～5)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述固體介質(zhì)為石英砂、煤渣或碎石料中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無氧熱解中的加熱的方式為光波或微波加熱中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無氧熱解的時間為30

?

90min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述固體介質(zhì)的粒度為5～8目。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述篩分是使用三層篩網(wǎng)進行篩分，篩分后所述三層篩網(wǎng)中的上層為熱解后的電池料，所述三層篩網(wǎng)中的中層為固體介質(zhì)，所述三層篩網(wǎng)中的底層為熱解過程中脫下的黑粉。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，對所述電池料進行磁選，得到銅箔和鋁箔。10.根據(jù)權(quán)利要求1

?

9任一項所述的方法在回收正極材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于電池?zé)峤饧夹g(shù)領(lǐng)域，公開了一種廢舊鋰電池回收熱解控溫的方法，該方法包括以下步驟：將廢舊電池原料和固體介質(zhì)混合，進行無氧熱解，篩分，破碎，分選，即得電池粉；無氧熱解的溫度為350～550℃。采用本發(fā)明的方法可解決電池回收行業(yè)中普遍出現(xiàn)的熱解控溫困難的問題；通過使用固體介質(zhì)實現(xiàn)精準(zhǔn)控溫，避免熱解過程中溫度失控使電池中銅鋁氧化嚴(yán)重造成電池黑粉中雜質(zhì)含量高，同時降低了溫度失控帶來的安全風(fēng)險。來的安全風(fēng)險。來的安全風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：曹磊軍 陳鑫根 唐紅輝 黎亮 劉波

受保護的技術(shù)使用者：湖南邦普循環(huán)科技有限公司 湖南邦普汽車循環(huán)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.26

技術(shù)公布日：2021/12/6