中天和自动化：详解废旧锂离子动力电池的回收技术，涨知识（四）

2.2 二次处理步骤

　　二次处理步骤的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离。

　　由于负极粘结剂一般采用水溶性粘结剂，负极活性材料与铜箔之间的粘结作用较弱千亿国际- 首页，将负极碎片置于水溶液中，强力搅拌就能实现两者完全分离千亿国际- 首页。而正极粘结剂是 PVDF 与 N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶液。由于溶剂 NMP 的用量多千亿国际- 首页，从而造成正极材料与铝箔的粘结作用强，难于分离。

　　因此千亿国际- 首页，在二次处理过程中，主要是实现正极材料与铝箔分离，目前常用的方法有热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法。

　　2.2.1 热处理法

　　热处理法是将破碎后的电池碎片置于一定温度下，促使 PVDF 挥发或分解，从而实现正极材料与铝箔的分离。

　　当正极碎片的加热温度为 380 ℃~400 ℃ 时千亿国际- 首页，PVDF 发生分解;当温度为 600 ℃~700 ℃ 时千亿国际- 首页千亿国际- 首页，导电添加剂会与氧气发生燃烧反应，此时铝箔也会熔化(熔点为 660 ℃)[20]。因此， 可通过设定加热温度， 使 PVDF 分解，实现正极材料与铝箔分离。Sun 等[21]将废旧钴酸锂电池碎片置于 600 ℃ 的真空加热箱中，加热 30 min， PVDF 在高温下热解完全。600 ℃ 真空条件下千亿国际- 首页，导电添加剂不会燃烧，且加热温度未达到正极活性物质的分解温度，从而实现钴酸锂以及导电添加剂的完全脱落千亿国际- 首页。

　　图 4 一种新型的回收废旧锂离子动力电池的工艺流程

　　Christian 等 [20] 提出了一种新型的回收废旧锂离子动力电池的方法(如图 4 所示)千亿国际- 首页。首先在惰性气体中将废旧锂离子动力电池破碎，接着将得到的电池碎片蒸馏，挥发出来的气体冷凝后回收，接着通过磁选的方式分选出外壳，选用 ZigZag 分选机分选出隔膜千亿国际- 首页，然后将电池碎片置于马弗炉中焙烧千亿国际- 首页，后将焙烧后的电池碎片送入特定的风选机中分选千亿国际- 首页千亿国际- 首页， 97.1% 的正极材料能从铝箔上脱落千亿国际- 首页。

　　Song 等 [22] 将分选后的电池碎片分别在 350 ℃千亿国际- 首页、 400 ℃、 450 ℃ 下加热 2 h千亿国际- 首页千亿国际- 首页，加热后的电池碎片置于搅拌罐中，强力搅拌，后正极材料能从铝箔上完全脱落千亿国际- 首页。Christian 等 [21] 研究了不同温度下 PVDF 的变化，结果表明： PVDF 从 350 ℃ 开始分解千亿国际- 首页， 20 min 后温度达到 550 ℃ 时， PVDF 的分解率为98.85%千亿国际- 首页，当温度达到 580 ℃ 时， PVDF 分解完全，因此，热处理的适温度为 500~580 ℃。

　　热处理法工艺简单，操作方便千亿国际- 首页，可以有效去除粘结剂。但是，由于热处理过程中电池中的有机物分解产生有害气体，需要对这些有害气体吸收净化，防止其污染环境，引发二次污染。