一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，包括以下步驟：剔除表面不平整、有變形、裂紋和漏液的動力電池包串聯(lián)單體，剔除內(nèi)阻數(shù)值與中間內(nèi)阻值偏差大于20%的動力電池包串聯(lián)單體；根據(jù)實際容量與額定容量比值確定動力電池包串聯(lián)單體的梯次利用用途；然后將實際容量為額定容量10%以下的動力電池包串聯(lián)單體擠壓破碎，將破碎后的動力電池包串聯(lián)單體中的固液組分分離，然后將固體組件中的正負極材料分揀出來，分別進行再生處理進行二次回收利用，將電解液中的六氟磷酸鋰分離出來用于重新配制電解液；能夠充分地再次利用廢舊動力電池包串聯(lián)單體中的固液組分，有利于減少廢棄物的排放以保護環(huán)境，且有利于原料的重復(fù)利用以節(jié)約資源。
【專利說明】
一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種動力鋰電池梯次利用和微電網(wǎng)儲能技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國對于微電網(wǎng)的定義為:微電網(wǎng)是以分布式電源為主，利用儲能和控制裝置進行實時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電力電量平衡的供電網(wǎng)絡(luò)，可并網(wǎng)運行也可離網(wǎng)獨立運行。微電網(wǎng)利用一次能源，使用微型電源，通常配有儲能裝置，使用電力電子裝置進行能量調(diào)節(jié)，是一種根據(jù)用戶需求提供電能的小型系統(tǒng)。微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制;微電網(wǎng)相對于主電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對供電可靠和安全方面的需求。
[0003]微電網(wǎng)儲能是保障微電網(wǎng)供電穩(wěn)定性和供電電能質(zhì)量的重要技術(shù)手段，其中最為常見的儲能方式為電池儲能，但是電池儲能成本較高。按照國家標準規(guī)定，動力電池的容量下降到額定容量的80%就意味著其壽命的終結(jié)，如果直接將電池淘汰將造成資源的嚴重浪費；因此當動力電池不宜在現(xiàn)有車輛上繼續(xù)使用時，可對其進行梯次利用將其回收再利用于電池儲能系統(tǒng)中，進行電力系統(tǒng)中的削峰填谷，從而提高太陽能等可再生能源的穩(wěn)定輸出，并提高光伏發(fā)電的電能質(zhì)量，不僅可以節(jié)約資源還可以降低成本，能取一定的經(jīng)濟效益。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中尚未公開專業(yè)的鋰離子動力蓄電池回收處理工藝，現(xiàn)有技術(shù)在回收鋰離子動力蓄電池通常只是簡單地回收利用正極極片、負極極片和電池外殼，對于高分子微孔隔膜通常只能丟棄，而對于電解液則是通過燃燒方式進行銷毀處理，以避免污染水源造成人員中毒，然而燃燒方式銷毀電解液依舊對環(huán)境有一定的危害且不能充分地實現(xiàn)電解液中可回收成分的再次利用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，能夠充分實現(xiàn)鋰離子動力電池的梯次利用，并對確實不能夠再進行梯次利用的鋰離子動力電池進行充分地回收利用。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，包括以下步驟:
步驟一、從電動汽車上更換下來的鋰離子動力電池包拆解，剔除表面不平整、有變形、裂紋和漏液的動力電池包串聯(lián)單體，然后檢測動力電池包串聯(lián)單體的內(nèi)阻，剔除內(nèi)阻數(shù)值與中間內(nèi)阻值偏差大于20%的動力電池包串聯(lián)單體；
步驟二、對步驟一篩選后的動力電池包串聯(lián)單體進行容量檢測，實際容量為總額定容量80?100%的用于大型公交車和高速電動汽車，實際容量為額定容量60?80%的用于市政特種功能車，實際容量為額定容量40?60%的用于低速微型電動車和游覽觀光車，實際容量為額定容量10?40%的用作微電網(wǎng)系統(tǒng)儲能電池，實際容量為額定容量10%以下的進行拆解;所述市政特種功能車為道路清潔車、小型灑水車、市政維修車等；
步驟三、將步驟二中實際容量為額定容量10%以下的動力電池包串聯(lián)單體放入封閉容器中，然后對封閉容器進行抽真空排除封閉容器中的空氣，再對封閉容器進行充氦氣，然后通過擠壓輥擠壓動力電池包串聯(lián)單體進行破碎，使動力電池包串聯(lián)單體中的電解液與正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼分離；
步驟四、將步驟三處理后的電解液與正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼分離進行初步過濾分離，然后從分離后的正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼中進一步分揀出正極固體材料和負極固體材料。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，還包括步驟五:將步驟四分揀后正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼的加入到超臨界態(tài)二氧化碳中，進一步溶解并回收正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼上吸附殘留的電解液，并洗脫正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼上吸附殘留的正負極固體材料。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，還包括步驟六:對步驟五中的超臨界態(tài)二氧化碳進行過濾除去正負極固體材料，然后減壓使超臨界態(tài)二氧化碳中的電解液成分結(jié)晶析出，再將結(jié)晶析出的電解液成分與步驟二中獲得的電解液合并，然后對合并后的電解液進行真空減壓精餾，使有機溶劑與六氟磷酸鋰分離，將分離出的六氟磷酸鋰重新用于配制電解液。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，還包括步驟七:對步驟四中分揀出的正極固體材料進行高溫煅燒，去除正極固體材料中的粘結(jié)劑和導電劑，然后對煅燒后的正極固體材料進行元素分析，確定煅燒后的正極固體材料中鋰、鐵和磷的摩爾比，然后通過補充鋰、鐵和磷元素使煅燒后的正極固體材料中的鋰、鐵和磷的摩爾比為1.05:1:1，然后對調(diào)整元素比例后的正極固體材料再次進行高溫煅燒，從而制得可以再次使用的動力電池正極材料組分磷酸鐵鋰。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，還包括步驟八:將步驟四中分揀出的負極固體材料投入到清水中浸泡，且負極固體材料與浸泡的清水的質(zhì)量比為1: (10?100)，然后將浸泡后的負極固體材料與浸泡的清水分離，對浸泡后的負極固體材料進行烘干和粉碎，從而制得可以再次使用的動力電池負極材料組分。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所提供的一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，首先根據(jù)實際容量與額定容量比值確定動力電池包串聯(lián)單體的梯次利用用途;然后將實際容量為額定容量10%以下的動力電池包串聯(lián)單體擠壓破碎，將破碎后的動力電池包串聯(lián)單體中的固液組分分離，然后將固體組件中的正負極材料分揀出來，分別進行再生處理進行二次回收利用，將電解液中的六氟磷酸鋰分離出來用于重新配制電解液;能夠充分地再次利用廢舊動力電池包串聯(lián)單體中的固液組分，有利于減少廢棄物的排放以保護環(huán)境，且有利于原料的重復(fù)利用以節(jié)約資源。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]本實施例所提供的一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，包括以下步驟:
步驟一、從電動汽車上更換下來的鋰離子動力電池包拆解，剔除表面不平整、有變形、
裂紋和漏液的動力電池包串聯(lián)單體，然后檢測動力電池包串聯(lián)單體的內(nèi)阻，剔除內(nèi)阻數(shù)值與中間內(nèi)阻值偏差大于20%的動力電池包串聯(lián)單體。
[0014]步驟二、對步驟一篩選后的動力電池包串聯(lián)單體進行容量檢測，實際容量為總額定容量80?100%的用于大型公交車和高速電動汽車，實際容量為額定容量60?80%的用于市政特種功能車，所述市政特種功能車為道路清潔車、小型灑水車、市政維修車等，實際容量為額定容量40?60%的用于低速微型電動車和游覽觀光車，實際容量為額定容量10?40%的用作微電網(wǎng)系統(tǒng)儲能電池，實際容量為額定容量10%以下的進行拆解。
[0015]步驟三、將步驟二中實際容量為額定容量10%以下的動力電池包串聯(lián)單體放入封閉容器中，然后對封閉容器進行抽真空排除封閉容器中的空氣，再對封閉容器進行充氦氣，然后通過擠壓輥擠壓動力電池包串聯(lián)單體進行破碎，使動力電池包串聯(lián)單體中的電解液與正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼分離。
[0016]步驟四、將步驟三處理后的電解液與正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼分離進行初步過濾分離，然后從分離后的正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼中進一步分揀出正極固體材料和負極固體材料。
[0017]步驟五、將步驟四分揀后正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼的加入到超臨界態(tài)二氧化碳中，進一步溶解并回收正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼上吸附殘留的電解液，并洗脫正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼上吸附殘留的正負極固體材料。
[0018]步驟六、對步驟五中的超臨界態(tài)二氧化碳進行過濾除去正負極固體材料，然后減壓使超臨界態(tài)二氧化碳中的電解液成分結(jié)晶析出，再將結(jié)晶析出的電解液成分與步驟二中獲得的電解液合并，然后對合并后的電解液進行真空減壓精餾，使有機溶劑與六氟磷酸鋰分離，將分離出的六氟磷酸鋰重新用于配制電解液。
[0019]步驟七、對步驟四中分揀出的正極固體材料進行高溫煅燒，去除正極固體材料中的粘結(jié)劑和導電劑，然后對煅燒后的正極固體材料進行元素分析，確定煅燒后的正極固體材料中鋰、鐵和磷的摩爾比，然后通過補充鋰、鐵和磷元素使煅燒后的正極固體材料中的鋰、鐵和磷的摩爾比為1.05: I: I，然后對調(diào)整元素比例后的正極固體材料再次進行高溫煅燒，從而制得可以再次使用的動力電池正極材料組分磷酸鐵鋰。
[0020]步驟八、將步驟四中分揀出的負極固體材料投入到清水中浸泡，且負極固體材料與浸泡的清水的質(zhì)量比為1: (10?100)，然后將浸泡后的負極固體材料與浸泡的清水分離，對浸泡后的負極固體材料進行烘干和粉碎，從而制得可以再次使用的動力電池負極材料組分。
[0021]以上對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，當然，本發(fā)明還可以采用與上述實施方式不同的形式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下所作的等同的變換或相應(yīng)的改動，都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、從電動汽車上更換下來的鋰離子動力電池包拆解，剔除表面不平整、有變形、裂紋和漏液的動力電池包串聯(lián)單體，然后檢測動力電池包串聯(lián)單體的內(nèi)阻，剔除內(nèi)阻數(shù)值與中間內(nèi)阻值偏差大于20%的動力電池包串聯(lián)單體； 步驟二、對步驟一篩選后的動力電池包串聯(lián)單體進行容量檢測，實際容量為總額定容量80?100%的用于大型公交車和高速電動汽車，實際容量為額定容量60?80%的用于市政特種功能車，實際容量為額定容量40?60%的用于低速微型電動車和游覽觀光車，實際容量為額定容量10?40%的用作微電網(wǎng)系統(tǒng)儲能電池，實際容量為額定容量10%以下的進行拆解； 步驟三、將步驟二中實際容量為額定容量10%以下的動力電池包串聯(lián)單體放入封閉容器中，然后對封閉容器進行抽真空排除封閉容器中的空氣，再對封閉容器進行充氦氣，然后通過擠壓輥擠壓動力電池包串聯(lián)單體進行破碎，使動力電池包串聯(lián)單體中的電解液與正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼分離； 步驟四、將步驟三處理后的電解液與正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼分離進行初步過濾分離，然后從分離后的正負極極片、高分子微孔隔膜、正負極固體材料以及電池外殼中進一步分揀出正極固體材料和負極固體材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，其特征在于:還包括步驟五:將步驟四分揀后正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼的加入到超臨界態(tài)二氧化碳中，進一步溶解并回收正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼上吸附殘留的電解液，并洗脫正負極極片、高分子微孔隔膜以及電池外殼上吸附殘留的正負極固體材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，其特征在于:還包括步驟六:對步驟五中的超臨界態(tài)二氧化碳進行過濾除去正負極固體材料，然后減壓使超臨界態(tài)二氧化碳中的電解液成分結(jié)晶析出，再將結(jié)晶析出的電解液成分與步驟二中獲得的電解液合并，然后對合并后的電解液進行真空減壓精餾，使有機溶劑與六氟磷酸鋰分離，將分離出的六氟磷酸鋰重新用于配制電解液。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，其特征在于:還包括步驟七:對步驟四中分揀出的正極固體材料進行高溫煅燒，去除正極固體材料中的粘結(jié)劑和導電劑，然后對煅燒后的正極固體材料進行元素分析，確定煅燒后的正極固體材料中鋰、鐵和磷的摩爾比，然后通過補充鋰、鐵和磷元素使煅燒后的正極固體材料中的鋰、鐵和磷的摩爾比為1.05:1: I，然后對調(diào)整元素比例后的正極固體材料再次進行高溫煅燒，從而制得可以再次使用的動力電池正極材料組分磷酸鐵鋰。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子動力電池梯次利用回收方法，其特征在于:還包括步驟八:將步驟四中分揀出的負極固體材料投入到清水中浸泡，且負極固體材料與浸泡的清水的質(zhì)量比為1: (10?100)，然后將浸泡后的負極固體材料與浸泡的清水分離，對浸泡后的負極固體材料進行烘干和粉碎，從而制得可以再次使用的動力電池負極材料組分。
【文檔編號】H01M10/54GK106025419SQ201610583141
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月24日
【發(fā)明人】陶以彬, 柯勇, 張春玲
【申請人】蕪湖格利特新能源科技有限公司