废旧电池的回收方法

本申请涉及电池回收，具体涉及一种废旧电池的回收方法。

背景技术：

1、锂离子电池的服役寿命较短，导致在可预见的将来废旧锂离子电池的回收市场将十分庞大，同时地球中有限的锂和钴资源只能满足未来100年的锂离子电池的需求，因此基于对环境的保护与资源的利用，解决废旧电池的回收问题具有重大意义。

2、在火法作为湿法预处理过程时，需要将未处理的电芯、电池包或机械分离后的粉末或放入熔炉中，在1300k左右下进行煅烧。这种方法虽然可以有效的将材料转化为易浸出的低价态金属合金材料，但其能耗较大且处理过程中焚烧了许多具有价值的组分如电解液和石墨等。更为重要的是，在高温还原的过程中，部分的锂金属会被蒸发或者留在熔炉残渣之中难以进行回收。因此排放大量温室气体对环境造成严重危害的同时，还降低了元素的利用率与回收的经济价值。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种废旧电池的回收方法。

2、为实现上述目的，本申请提供一种废旧电池的回收方法，所述废旧电池包括电极组件，所述电极组件包括正极片和负极片，所述正极片包括金属元素的正极材料，所述负极片包括负极材料，所述废旧电池的回收方法包括：使所述废旧电池内部升温至300℃～1000℃，持续1s～30s，使所述正极材料中的金属元素还原为金属氧化物或单质，所述金属元素包含过渡金属元素和可溶性金属元素；将升温后的所述废旧电池进行拆解，得到所述电极组件；至少将所述电极组件的所述正极片进行粉碎，得到混合粉末，所述混合粉末至少包括所述金属氧化物或单质；使用溶剂对所述混合粉末进行浸出，得到包含可溶性金属元素和过渡金属元素的浸出液，所述溶剂选自水、酸、碱和有机溶剂中的一种或多种，所述酸和所述碱的浓度为1～10m。

3、在一些可能的实现方式中，所述升温的方式包括通过引发所述废旧电池热失控，使所述废旧电池内部升温。

4、在一些可能的实现方式中，引发所述废旧电池热失控的方法包括机械滥用、热滥用和电气滥用中的至少一种。

5、在一些可能的实现方式中，所述浸出的方式包括：使用所述水为溶剂对所述混合粉末进行浸出，得到包含可溶性金属元素的浸出液，与包含由所述过渡金属元素形成的金属氧化物或单质的粉末；使用所述酸、碱和有机溶剂中的其中一种为溶剂对所述粉末进行浸出，得到包含所述过渡金属元素的浸出液。

6、在一些可能的实现方式中，所述粉碎为将拆解后得到的整个所述电极组件进行粉碎；过筛分离得到的所述混合粉末还包括所述负极材料；经所述溶剂浸出后还得到包含负极材料的粉末。

7、在一些可能的实现方式中，所述粉碎的方式为将所述电极组件进行研磨，球磨珠的质量与所述电极组件的质量之比为1:1至6:1，球磨时间为10～180min，转速为200～1000r/min。

8、在一些可能的实现方式中，所述过筛为使用300目筛网对进行过筛，取下层粉末为所述混合粉末。

9、在一些可能的实现方式中，所述浸出的方式包括：使用所述水为溶剂对所述混合粉末进行浸出，得到包含可溶性金属元素的浸出液，与包含负极材料和由所述过渡金属元素形成的金属氧化物或单质的粉末；使用所述酸、碱和有机溶剂中的其中一种为溶剂对所述粉末进行浸出，得到包含所述过渡金属元素的浸出液，与包含所述负极材料的粉末。

10、在一些可能的实现方式中，所述废旧电池的回收方法还包括：对所述包含负极材料的粉末进行洗涤、干燥。

11、在一些可能的实现方式中，所述酸选自盐酸、硫酸、苹果酸和柠檬酸中的至少一种。

12、在一些可能的实现方式中，所述使用溶剂对所述混合粉末进行浸出后，所述废旧电池的回收方法还包括：向所述浸出液中加入过氧化氢溶液。

13、在一些可能的实现方式中，所述浸出在超声环境下进行。

14、在本申请的废旧电池回收方法中，通过使电池内部升温，如引发电池热失控，使电池正极材料还原成金属氧化物或金属单质，可避免因火法焚烧导致的负极材料损失和温室气体排放，通过浸出处理，可实现对废旧电池中贵重过渡金属元素(如镍、钴和锰等)，以及可溶性金属元素(如钠和锂等)的高效、简易回收。整体上，本申请的回收方法非常简易，常规预处理中通常需要使用浓度大于3m的酸或碱溶剂，本案的回收方法可以使用浓度小于3m的酸或碱试剂浸出得到过渡金属元素，降低了常规预处理过程中强酸、强碱溶剂的使用浓度，并且高效利用了电池热失控的能量，减少了电池回收过程中的耗能，实现了高效节能的废旧电池回收。

技术特征：

1.一种废旧电池的回收方法，所述废旧电池包括电极组件，所述电极组件包括正极片和负极片，所述正极片包括金属元素的正极材料，所述负极片包括负极材料，其特征在于，所述废旧电池的回收方法包括：

2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述升温的方式包括通过引发所述废旧电池热失控，使所述废旧电池内部升温。

3.如权利要求2所述的回收方法，其特征在于，引发所述废旧电池热失控的方法包括机械滥用、热滥用和电气滥用中的至少一种。

4.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述浸出的方式包括：

5.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述粉碎为将拆解后得到的整个所述电极组件进行粉碎；

6.如权利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述粉碎的方式为将所述电极组件进行研磨，球磨珠的质量与所述电极组件的质量之比为1:1至6:1，球磨时间为10～180min，转速为200～1000r/min。

7.如权利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述过筛为使用300目筛网对进行过筛，取下层粉末为所述混合粉末。

8.如权利要求5所述的回收方法，其特征在于，所述浸出的方式包括：

9.如权利要求8所述的回收方法，其特征在于，所述废旧电池的回收方法还包括：对所述包含负极材料的粉末进行洗涤、干燥。

10.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述酸选自盐酸、硫酸、苹果酸和柠檬酸中的至少一种。

11.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述使用溶剂对所述混合粉末进行浸出后，所述废旧电池的回收方法还包括：向所述浸出液中加入过氧化氢溶液。

12.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述浸出在超声环境下进行。

技术总结一种废旧电池的回收方法，该废旧电池的回收方法包括：使废旧电池内部升温至300℃～1000℃，持续1s～30s，如可引发废旧电池热失控，使废旧电池正极材料中的金属元素还原为金属氧化物或单质，金属元素包含过渡金属元素和可溶性金属元素；将升温后的废旧电池进行拆解，得到电极组件；至少将电极组件的正极片进行粉碎，得到混合粉末，混合粉末至少包括金属氧化物或单质；使用溶剂对混合粉末进行浸出，得到包含可溶性金属元素和过渡金属元素的浸出液，溶剂选自水、酸、碱和有机溶剂中的一种或多种，酸和碱的浓度为1～10M。技术研发人员：李宝华,杜昊,赵云,亢玉琼受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院技术研发日：技术公布日：2024/10/17