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中天和自動化:詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術,漲知識(四)

文章來源: 深圳市中天和自動化設備有限公司 人氣:2779發表時間:2017-12-23 18:07:00

中天和自動化:詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術,漲知識(四)

2.2 二次處理步驟

  二次處理步驟的目的在于實現正負極活性材料與基底的完全分離。

  由于負極粘結劑一般采用水溶性粘結劑,負極活性材料與銅箔之間的粘結作用較弱,將負極碎片置于水溶液中,強力攪拌就能實現兩者完全分離。而正極粘結劑是 PVDF N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶液。由于溶劑 NMP 的用量多,從而造成正極材料與鋁箔的粘結作用強,難于分離。

  因此,在二次處理過程中,主要是實現正極材料與鋁箔分離,目前常用的方法有熱處理法、有機溶劑溶解法、堿液溶解法以及電解法。

  2.2.1 熱處理法

  熱處理法是將破碎后的電池碎片置于一定溫度下,促使 PVDF 揮發或分解,從而實現正極材料與鋁箔的分離。

  當正極碎片的加熱溫度為 380 ℃~400 ℃ 時,PVDF 發生分解;當溫度為 600 ℃~700 ℃ 時,導電添加劑會與氧氣發生燃燒反應,此時鋁箔也會熔化(熔點為 660 ℃)[20]。因此, 可通過設定加熱溫度, 使 PVDF 分解,實現正極材料與鋁箔分離。Sun [21]將廢舊鈷酸鋰電池碎片置于 600 ℃ 的真空加熱箱中,加熱 30 minPVDF 在高溫下熱解完全。600 ℃ 真空條件下,導電添加劑不會燃燒,且加熱溫度未達到正極活性物質的分解溫度,從而實現鈷酸鋰以及導電添加劑的完全脫落。

圖 4  一種新型的回收廢舊鋰離子動力電池的工藝流程

  圖 4 一種新型的回收廢舊鋰離子動力電池的工藝流程

  Christian [20] 提出了一種新型的回收廢舊鋰離子動力電池的方法(如圖 4 所示)。首先在惰性氣體中將廢舊鋰離子動力電池破碎,接著將得到的電池碎片蒸餾,揮發出來的氣體冷凝后回收,接著通過磁選的方式分選出外殼,選用 ZigZag 分選機分選出隔膜,然后將電池碎片置于馬弗爐中焙燒,后將焙燒后的電池碎片送入特定的風選機中分選, 97.1% 的正極材料能從鋁箔上脫落。

  Song [22] 將分選后的電池碎片分別在 350 ℃400 ℃450 ℃ 下加熱 2 h,加熱后的電池碎片置于攪拌罐中,強力攪拌,后正極材料能從鋁箔上完全脫落。Christian [21] 研究了不同溫度下 PVDF 的變化,結果表明: PVDF 350 ℃ 開始分解, 20 min 后溫度達到 550 ℃ 時, PVDF 的分解率為98.85%,當溫度達到 580 ℃ 時, PVDF 分解完全,因此,熱處理的適溫度為 500~580 ℃

  熱處理法工藝簡單,操作方便,可以有效去除粘結劑。但是,由于熱處理過程中電池中的有機物分解產生有害氣體,需要對這些有害氣體吸收凈化,防止其污染環境,引發二次污染。

  

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