專利名稱：廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的廢舊鋰離子電池資源化處理工藝，尤 其適合于金屬鈷資源的再生和利用。
背景技術(shù)：
鋰離子電池自1992年由索尼公司產(chǎn)業(yè)化以來，迅速成為小電器 和移動通訊設(shè)備的主要電源。我國是全球最大的手機(jī)使用國，也是全 球最大的鋰離子生產(chǎn)和使用國之一。2003年，我國的鋰離子電池生 產(chǎn)量已達(dá)3.38億只，并且每年仍在增加。鋰離子電池的有效充放電 次數(shù)一般為400-600次，壽命一般為3年左右。據(jù)此計(jì)算，僅2003 年，鋰離子電池的廢棄量就在3億只左右。近年來，隨著鋰離子電池 使用量的不斷增加，鋰離子電池的廢棄量也將不斷增多，廢鋰離子電 池已經(jīng)成為固體廢物中不可忽視的部分。如何妥善處理它們，是人們 面臨的一大問題。
從另一方面看，廢舊鋰電池如果可以實(shí)現(xiàn)有效資源化利用，將會 對彌補(bǔ)我國鈷資源短缺、確保鈷工業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到積極有效的推動 作用。我國是鈷資源極為匱乏但市場需求量巨大的國家之一，單一鈷 土礦的含量只占全國總含量的2%，平均品位只有0.3%，伴生鈷礦的 品位為0.02%。由于每年在國內(nèi)鈷資源生產(chǎn)的鈷量不到1000噸，因 此我國需要花費(fèi)大量的外匯進(jìn)口含鈷原料。與常規(guī)鈷原料相比，廢棄 鋰離子電池中的鈷含量一般在15%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于礦石和其它原料的 品位，如果能夠有效利用將會產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 目前，廢舊鋰離子電池處理技術(shù)可分為兩類①濕法浸出處理技 術(shù)；②火法煅燒與濕法浸出相結(jié)合處理技術(shù)。濕法浸出處理主要包括 電池破碎或剝離、酸浸出(鹽酸、硝酸、硫酸等)和分離(沉淀、絡(luò)合、 萃取等方法)等過程，其操作條件溫和，浸出溫度一般小于8(TC，但 浸出液成分復(fù)雜，分離步驟較多且產(chǎn)生大量二次廢液。
火法與濕法相結(jié)合處理技術(shù)主要包括破碎或剝離(或直接連行焚 燒)、焚燒或熱處理和濕法浸出分離等過程，其特點(diǎn)是工藝相對簡單， 但能耗較高，電解質(zhì)溶液和電極中其它成分燃燒過程中會產(chǎn)生有害氣 體，造成環(huán)境污染。綜上可以看出，現(xiàn)有的鋰離子電池回收技術(shù)存在 著工藝復(fù)雜、資源回收率低和二次污染嚴(yán)重的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一 種工藝流程簡單、金屬回收效率高、耗能小、不產(chǎn)生二次污染的廢舊 鋰電池真空碳熱回收工藝。
廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝，其特征在于，生產(chǎn)工藝分為 三個工序，即預(yù)處理工序、成型干燥工序和真空熱處理工序；所述的 預(yù)處理工序，即將廢舊鋰離子電池拆解或破碎后，利用機(jī)械或化學(xué)力 把鈷酸鋰粉從鋁片上剝落下來；所述的成型干燥工序，即將剝落下的 鈷酸鋰粉與還原劑、粘合劑混合均勻并制?；蛑茐K，再將制成的?；?塊的物料干燥至水分含量小于1%;所述的真空熱處理工序是將粒狀 或塊狀物料裝入料舟中，將料舟送入真空爐內(nèi)進(jìn)行真空熱處理，真空 爐揮發(fā)出的有機(jī)物和金屬蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻后捕獲。處理完成后分別
回收料舟中金屬鈷和冷凝器中金屬鋰。
本發(fā)明的主要應(yīng)用對象為以鈷酸鋰為正極材料的廢鋰離子電池 或電池生產(chǎn)廢料。所述的成型干燥工序由混料、制?；蛑茐K和干燥組 成，制粒或制塊所用的粘結(jié)劑為工業(yè)淀粉，加入量為鈷酸鋰粉重量的 1~3%;還原劑為碳粉、煤粉或其它含碳材料，加入量為鈷酸鋰重量
的24 27%，干燥溫度為120~150°C。所述真空熱處理工序，其真空 爐的加熱方式為間接加熱，真空爐的爐膛溫度為1000 1200°C，真空 度為10 1000Pa，冷凝器溫度為20 8(TC。
下面結(jié)合說明書附圖及實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝主要分為三個工 序，即預(yù)處理工序、成型干燥工序和真空熱處理工序。本實(shí)施例中， 廢鋰離子電池由北京某鋰電池公司提供。首先將廢舊鋰電池利用稀鹽 水放電；放電完畢后，將廢舊鋰離子電池拆解，利用機(jī)械力把鈷酸鋰 粉從鋁片上剝落下來；將剝落下的鈷酸鋰粉中加入2%的粘結(jié)劑和 25%的活性碳粉作為還原劑，混合均勻并制粒，再將制成粒狀物料干 燥至水分含量小于1%。
干燥后樣品裝入不銹鋼料舟中，將料舟裝入真空爐中，設(shè)定溫度 為1000-1200°C，真空度為l(MOOOPa，冷凝器溫度為20 80°C，時 間為4小時后出料。加熱過程中揮發(fā)出的金屬和有機(jī)物蒸氣利用設(shè)置
在爐外的冷凝器捕獲。冷凝器的溫度控制在o。c左右。處理完成后，
鈷主要集中在料舟中，鋰主要集中于冷凝器中。料舟殘留物中鈷的純
度〉95%;冷凝器收到到鋰的純度>70%。 二者均可以作為高品位有 價金屬資源使用。
權(quán)利要求
1、廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝，其特征在于，生產(chǎn)工藝分為三個工序，即預(yù)處理工序、成型干燥工序和真空熱處理工序；所述的預(yù)處理工序，即將廢舊鋰離子電池拆解或破碎后，利用機(jī)械或化學(xué)力把鈷酸鋰粉從鋁片上剝落下來；所述的成型干燥工序，即將剝落下的鈷酸鋰粉與還原劑、粘合劑混合均勻并制粒或制塊，再將制成的?；驂K的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空熱處理工序是將粒狀或塊狀物料裝入料舟中，將料舟送入真空爐內(nèi)進(jìn)行真空熱處理，真空爐揮發(fā)出的有機(jī)物和金屬蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻后捕獲。處理完成后分別回收料舟中金屬鈷和冷凝器中金屬鋰。
2、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝， 其特征在于，廢舊鋰離子電池中的正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰。
3、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝， 其特征在于，所述的成型干燥工序由混料、制?；蛑茐K和干燥組成， 制?；蛑茐K所用的粘結(jié)劑為工業(yè)淀粉，加入量為鈷酸鋰粉重量的 1~3%;還原劑為碳粉、煤粉或其它含碳材料，加入量為鈷酸鋰重量 的24~27%，干燥溫度為120~150°C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝， 其特征在于，所述真空熱處理工序，其真空爐的加熱方式為間接加熱， 真空爐的爐膛溫度為1000~1200°C，真空度為10~1000Pa，冷凝器溫 度為20 80。C。
全文摘要
廢舊鋰離子電池真空碳熱回收工藝，其工藝分為三個工序，即預(yù)處理工序、成型干燥工序和真空熱處理工序；所述的預(yù)處理工序，即將廢舊鋰離子電池拆解或破碎后，利用機(jī)械或化學(xué)力把鈷酸鋰粉從鋁片上剝落下來；所述的成型干燥工序，即將剝落下的鈷酸鋰粉與還原劑、粘合劑混合均勻并制?；蛑茐K，再將制成的?；驂K的物料干燥至水分含量小于1％；所述的真空爐處理工序是將粒狀或塊狀物料裝入料舟中，將料舟送入真空爐內(nèi)進(jìn)行真空熱處理，真空爐揮發(fā)出的有機(jī)物和金屬蒸氣經(jīng)冷凝器冷卻后捕獲。處理完成后分別回收料舟中的金屬鈷和冷凝器中的金屬鋰。該工藝流程簡單、金屬回收效率高、耗能小、不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號H01M10/54GK101170204SQ200710176508
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者吳建芝, 張付申, 朱建新, 陳夢君 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心