本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可方便拆解回收的鋰離子電池、制作方法及拆解回收方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有儲(chǔ)電能量密度大的優(yōu)點(diǎn)，在車用動(dòng)力電池及移動(dòng)電子類消費(fèi)品方面大量應(yīng)用，是新能源的重要組成部分。鋰離子電池經(jīng)過多年發(fā)展，形成了成熟的含鋰化合物的正極材料，以及用各種類石墨態(tài)的炭的負(fù)極材料。并且形成了比較成熟的加工方法，即把正極材料與導(dǎo)電劑，粘接劑等摻混形成漿料，一起涂覆、輥壓，固化后，緊密地粘在鋁箔上。把負(fù)極材料與粘接劑混合形成漿料，一起涂覆、輥壓，固化后，緊密地粘在銅箔上。再焊上極耳，并用隔膜相隔，注入電解液，形成電池成品。

由于粘接劑的存在，使得鋰離子電池在失效之后，電極材料與集流體(及吸附的電解液)很難拆解回收，造成一定的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)，還造成了很大安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種可方便拆解回收的鋰離子電池、制作方法及拆解回收方法，不使用粘接劑，可方便拆解，既使得鋰離子電池在有效工作周期內(nèi)正常工作，又可以在需要拆解回收時(shí)，能夠最大限度地回收各類材料，并且不造成環(huán)境污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種可方便拆解回收的鋰離子電池，包括外殼7，所述外殼7上具有與外界相通的氣體或液體通路9，所述氣體或液體通路9外接閥，在正常使用時(shí)，作為氣體通路，用于定期排出鋰離子電池中產(chǎn)生的氣體，在拆解回收時(shí)，作為液體通路，用于向鋰離子電池中注入溶劑與內(nèi)部的電極材料及電解液5充分混合后抽出。

所述鋰離子電池內(nèi)部的功能組件包括電極材料、電解液5、隔膜6、集流體、極耳，其中，所述電極材料中，正極材料1a包括可進(jìn)行體相氧化還原充電的含鋰化合物及摻有碳材料的含鋰化合物，負(fù)極材料1b包括類石墨態(tài)的炭、鈦酸鋰、錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金以及鎂基合金或者硅氧碳化合物，所述電極材料粒度為0.01-30微米；

所述集流體中，用于正極的集流體為多孔鋁集流體3a，用于負(fù)極的集流體為多孔銅集流體3b，所述集流體空隙尺寸是電極材料最大粒徑的10-30倍；

所述電解液5為非水性電解液；

所述隔膜6用于隔開正極復(fù)合極片4a和負(fù)極復(fù)合極片4b，其中，正極復(fù)合極片4a由正極材料1a和多孔鋁集流體3a制成，負(fù)極復(fù)合極片4b由負(fù)極材料1b和多孔銅集流體3b制成；

所述極耳包括鋁極耳8a與銅極耳8b，分別焊接在正極復(fù)合極片4a和負(fù)極復(fù)合極片4b上。

所述可進(jìn)行體相氧化還原充電的含鋰化合物為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰以及鎳鈷鋁酸鋰中的一種或多種，所述摻有的碳材料為碳納米管、石墨烯、活性炭與納米碳纖維中的一種或多種，所述非水性電解液為溶有六氟磷酸鋰的碳酸酯。

所述電極材料存在于集流體的空隙中，二者通過機(jī)械壓制的方式進(jìn)行緊密接觸，不使用粘接劑粘接。

本發(fā)明所述可方便拆解回收的鋰離子電池的制作方法，包括如下步驟：

步驟1：將正極材料1a制成正極漿料2a，用擠壓的方式，將其充填到用于正極的集流體的空隙中，并通過輥壓的方式，使二者緊密接觸，形成正極復(fù)合極片4a，將所述的負(fù)極材料1b制成漿料負(fù)極2b；用擠壓的方式，將其充填到用于負(fù)極的集流體的空隙中，并通過輥壓的方式，使二者緊密接觸，形成負(fù)極復(fù)合極片4b；

步驟2：將所述正極復(fù)合極片4a與負(fù)極復(fù)合極片4b分別焊接鋁極耳8a與銅極耳8b，用隔膜6分隔，多片組裝；

步驟3：將鋁塑膜或金屬殼沖壓成型形成外殼7，上留氣體或液體通路9，將組裝好的極片封裝于外殼7中，經(jīng)過脫水，脫氣與老化步驟，注入電解液5后，封裝，形成鋰離子電池產(chǎn)品；

步驟4：正常使用時(shí)，氣體或液體通路9外接閥，定期將鋰離子電池中產(chǎn)生的氣體排出，但不允許外界氣體或水分等進(jìn)入鋰離子電池中。

本發(fā)明所述可方便拆解回收的鋰離子電池的拆解回收方法，包括如下步驟：

步驟1：當(dāng)鋰離子電池需要拆解回收時(shí)，由外界經(jīng)所述的氣體或液體通路9，向鋰離子電池中注入溶劑，使溶劑能夠與電極材料與電解液5充分混合；

步驟2：切換外界管路，經(jīng)所述的氣體或液體通路9，將鋰離子電池內(nèi)部由電極材料、電解液5與溶劑組成的液固混合體抽出；

步驟3：重復(fù)上述步驟1-2，將鋰離子電池內(nèi)部所有的電極材料與電解液5抽出；

步驟4：將抽出的液固混合體，通過離心分離，先回收堆積密度小的碳材料；然后再回收堆積密度大的含鋰化合物或合金材料，將除去電極材料的液體進(jìn)行蒸餾，得到純的電解液與純的溶劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用；

步驟5：將除去電極材料與電解液，并用溶劑沖洗干凈的鋰離子電池外殼破拆，回收其中的隔膜6、集流體及外殼材料，進(jìn)行循環(huán)使用。

所述步驟1中，注入溶劑的溫度為20-50℃，注入量為電解液5質(zhì)量的1-2倍，注入后振蕩1-3小時(shí)，使溶劑能夠與電極材料與電解液5充分混合。

所述溶劑為乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯或nmp。

所述步驟2中，在10-90kpa下抽出所述液固混合體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)采用多孔金屬集流體，將電極材料充填于其空隙中，通過輥壓，可在不用粘接劑的前提下，保證二者有效接觸(內(nèi)阻低)，電極材料的裝填密實(shí)程度高，器件的體積能量密度高。

2)在需要拆解回收時(shí)，通過外殼氣體或液體通道，注入過量溶劑，將原復(fù)合極片溶脹，然后通過抽真空的方法，利用電極材料顆粒粒度小的特點(diǎn)，可方便地將內(nèi)部的電極材料、電解液一起抽出。使電極材料與電解液的回收率提高了40-60％。

3)抽出電極材料與電解液后的鋰離子電池，僅剩下非常干凈的集流體、隔膜與外殼，也使得這三樣材料的回收率提高了20-35％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明可方便拆解回收的鋰離子電池的制作方法示意圖。

圖2為本發(fā)明可方便拆解回收的鋰離子電池的拆解回收方法示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例(包括但不限于如下實(shí)施例)，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D1，將正極材料1a(錳酸鋰，粒徑30微米)按照常規(guī)方法制成正極漿料2a；用擠壓的方式，將其充填到多孔鋁集流體3a(空隙尺寸是正極材料1a最大粒徑的10倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成正極復(fù)合極片4a。將負(fù)極材料1b(石墨，粒徑10微米)，按照常規(guī)方法制成負(fù)極漿料2b；用擠壓的方式，將其充填到多孔銅集流體3b(空隙尺寸是負(fù)極材料1b最大粒徑的50倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成負(fù)極復(fù)合極片4b。將上述復(fù)合極片4a與4b分別焊接鋁極耳8a與銅極耳8b，用隔膜6分隔，多片組裝。

將鋁殼沖壓成型，上留氣體或液體通路9，制成外殼7。將組裝好的極片封裝于外殼7中，經(jīng)過脫水，脫氣與老化步驟，注入電解液5(溶解有六氟磷酸鋰的碳酸甲乙酯)后，封裝，形成鋰離子電池產(chǎn)品。正常使用時(shí)，氣體或液體通路9外接閥，定期將鋰離子電池中產(chǎn)生的氣體排出，但不允許外界氣體或水分等進(jìn)入鋰離子電池中。

當(dāng)鋰離子電池需要拆解回收時(shí)，由外界經(jīng)氣體或液體通路9，向鋰離子電池中注入20℃的溶劑(乙醚)，注入量控制在電解液5用量的2倍。將注入溶劑后的鋰離子電池進(jìn)行振蕩2.5小時(shí)，使溶劑能夠與電極材料與電解液5充分混合。切換外界的管路，經(jīng)氣體或液體通路9，將鋰離子電池內(nèi)部的液固混合體(電極材料、電解液與溶劑)在10kpa下抽出。重復(fù)上述步驟共4次，可將鋰離子電池內(nèi)部所有的電極材料與電解液抽出。將抽出的液固混合體，將抽出的液固混合體，通過離心分離，先回收堆積密度小的碳材料；然后再回收堆積密度大的含鋰化合物或合金材料。將除去電極材料的液體(溶劑與電解液)，進(jìn)行蒸餾，得到純的電解液與純的溶劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。將除去電極材料與電解液，并用溶劑沖洗干凈的鋰離子電池外殼破拆?；厥掌渲械母裟?、集流體及外殼材料(外殼7、鋁極耳8a、銅極耳8b、氣體或液體通路9)，進(jìn)行循環(huán)使用。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D1，將正極材料1a(摻有碳納米管的磷酸酸鋰，碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％，粒徑0.01微米)按照常規(guī)方法制成正極漿料2a；用擠壓的方式，將其充填到多孔鋁集流體3a(空隙尺寸是正極材料1a最大粒徑的10倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成正極復(fù)合極片4a。將負(fù)極材料1b(石墨，粒徑30微米)，按照常規(guī)方法制成負(fù)極漿料2b；用擠壓的方式，將其充填到多孔銅集流體3b(空隙尺寸是負(fù)極材料1b最大粒徑的30倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成負(fù)極復(fù)合極片4b。將上述復(fù)合極片4a與4b分別焊接鋁極耳8a與銅極耳8b，用隔膜6分隔，多片組裝。

將不銹鋼殼沖壓成型，上留氣體或液體通路9，制成外殼7。將組裝好的極片封裝于外殼7中，經(jīng)過脫水，脫氣與老化步驟，注入電解液5(溶解有六氟磷酸鋰的碳酸二乙酯)后，封裝，形成鋰離子電池產(chǎn)品。正常使用時(shí)，氣體或液體通路9外接閥，定期將鋰離子電池中產(chǎn)生的氣體排出，但不允許外界氣體或水分等進(jìn)入鋰離子電池中。

參照?qǐng)D2，當(dāng)鋰離子電池需要拆解回收時(shí)，由外界經(jīng)氣體或液體通路9，向鋰離子電池中注入50℃的溶劑(nmp)，注入量控制在電解液5用量的1.8倍。將注入溶劑后的鋰離子電池進(jìn)行振蕩2小時(shí)，使溶劑能夠與電極材料與電解液5充分混合。切換外界的管路，經(jīng)氣體或液體通路9，將鋰離子電池內(nèi)部的液固混合體(電極材料、電解液與溶劑)在90kpa下抽出。重復(fù)上述步驟共3次，可將鋰離子電池內(nèi)部所有的電極材料與電解液抽出。將抽出的液固混合體，進(jìn)行過濾回收電極材料顆粒。將除去電極材料的液體(溶劑與電解液)，進(jìn)行蒸餾，得到純的電解液與純的溶劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。將除去電極材料與電解液，并用溶劑沖洗干凈的鋰離子電池外殼破拆?；厥掌渲械母裟?、集流體及外殼材料，進(jìn)行循環(huán)使用。

實(shí)施例3

參照?qǐng)D1，將正極材料1a(摻有石墨烯與superp的鎳鈷錳酸鋰，石墨烯與superp的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％與3％，粒徑0.1微米)按照常規(guī)方法制成正極漿料2a；用擠壓的方式，將其充填到多孔鋁集流體3a(空隙尺寸是正極材料1a最大粒徑的20倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成正極復(fù)合極片4a。將負(fù)極材料1b(硅氧碳負(fù)極材料，粒徑30微米)，按照常規(guī)方法制成負(fù)極漿料2b；用擠壓的方式，將其充填到多孔銅集流體3b(空隙尺寸是負(fù)極材料1b最大粒徑的30倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成負(fù)極復(fù)合極片4b。將上述復(fù)合極片4a與4b分別焊接鋁極耳8a與銅極耳8b，用隔膜6分隔，多片組裝。

將鋁塑膜沖壓成型，上留氣體或液體通路9，制成外殼7。將組裝好的極片封裝于殼體7中，經(jīng)過脫水，脫氣與老化步驟，注入電解液5(溶解有六氟磷酸鋰的丙烯碳酸酯)后，封裝，形成鋰離子電池產(chǎn)品。正常使用時(shí)，氣體或液體通路9外接閥，定期將鋰離子電池中產(chǎn)生的氣體排出，但不允許外界氣體或水分等進(jìn)入鋰離子電池中。

參照?qǐng)D2，當(dāng)鋰離子電池需要拆解回收時(shí)，由外界經(jīng)氣體或液體通路9，向鋰離子電池中注入60℃的溶劑(丙烯碳酸酯)，注入量控制在電解液5用量的1.3倍。將注入溶劑后的鋰離子電池進(jìn)行振蕩1小時(shí)，使溶劑能夠與電極材料與電解液5充分混合。切換外界的管路，經(jīng)氣體或液體通路9，將鋰離子電池內(nèi)部的液固混合體(電極材料、電解液與溶劑)在10kpa下抽出。重復(fù)上述步驟共2次，可將鋰離子電池內(nèi)部所有的電極材料與電解液抽出。將抽出的液固混合體，進(jìn)行過濾回收電極材料顆粒。將除去電極材料的液體(溶劑與電解液)，進(jìn)行蒸餾，得到純的電解液與純的溶劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。將除去電極材料與電解液，并用溶劑沖洗干凈的鋰離子電池外殼破拆?；厥掌渲械母裟?、集流體及外殼材料，進(jìn)行循環(huán)使用。

實(shí)施例4

參照?qǐng)D1，將正極材料1a(摻有石墨烯與碳納米管的鎳鈷鋁酸鋰，石墨烯與碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％與0.3％，粒徑0.05微米)按照常規(guī)方法制成正極漿料2a；用擠壓的方式，將其充填到多孔鋁集流體3a(空隙尺寸是正極材料1a最大粒徑的20倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成正極復(fù)合極片4a。將負(fù)極材料1b(錫合金，粒徑3微米)，按照常規(guī)方法制成負(fù)極漿料2b；用擠壓的方式，將其充填到多孔銅集流體3b(空隙尺寸是負(fù)極材料1b最大粒徑的30倍)的空隙中，并通過輥壓的方式，使其二者緊密接觸，形成負(fù)極復(fù)合極片4b。將上述復(fù)合極片4a與4b分別焊接鋁極耳8a與銅極耳8b，用隔膜6分隔，多片組裝。

將鋁塑膜沖壓成型，上留氣體或液體通路9，制成外殼7。將組裝好的極片封裝于殼體7中，經(jīng)過脫水，脫氣與老化步驟，注入電解液5(溶解有六氟磷酸鋰的乙烯碳酸酯)后，封裝，形成鋰離子電池產(chǎn)品。正常使用時(shí)，氣體或液體通路9外接閥，定期將鋰離子電池中產(chǎn)生的氣體排出，但不允許外界氣體或水分等進(jìn)入鋰離子電池中。

參照?qǐng)D2，當(dāng)鋰離子電池需要拆解回收時(shí)，由外界經(jīng)氣體或液體通路9，向鋰離子電池中注入30℃的溶劑(乙烯碳酸酯)，注入量控制在電解液5用量的1倍。將注入溶劑后的鋰離子電池進(jìn)行振蕩3小時(shí)，使溶劑能夠與電極材料與電解液5充分混合。切換外界的管路，經(jīng)氣體或液體通路9，將鋰離子電池內(nèi)部的液固混合體(電極材料、電解液與溶劑)在50kpa下抽出。重復(fù)上述步驟共3次，可將鋰離子電池內(nèi)部所有的電極材料與電解液抽出。將抽出的液固混合體，進(jìn)行過濾回收電極材料顆粒。將除去電極材料的液體(溶劑與電解液)，進(jìn)行蒸餾，得到純的電解液與純的溶劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。將除去電極材料與電解液，并用溶劑沖洗干凈的鋰離子電池外殼破拆?；厥掌渲械母裟?、集流體3及外殼材料，進(jìn)行循環(huán)使用。