簡析廢鋰電池正負極回收設(shè)備的工作原理

　　鋰離子電池(以下簡稱鋰電池)因具有電壓高、比容量大、壽命長和無記憶效應(yīng)等顯著優(yōu)點，自其商業(yè)化以來便快速占領(lǐng)了便攜式電子電器設(shè)備的動力源市場，且產(chǎn)量逐年增大。鋰電池是電子消耗品，使用壽命約3 a。報廢后的鋰電池，如處理處置不當，其所含的六氟磷酸鋰、碳酸酯類有機物以及鈷、銅等重金屬必然會對環(huán)境構(gòu)成潛在的污染威脅。

　　而另一方面，廢鋰電池中的鈷、鋰、銅及塑料等均是寶貴資源，具 有極高的回收價值。因此，對廢鋰電池進行科學(xué)有效的處理處置，不僅具有顯著的環(huán)境效益，而且具有良好的經(jīng)濟效益。鋰電池主要由外殼、正極、負極、電解液與隔膜組成。正極是通過起粘結(jié)作用的PVDF將鈷酸鋰粉末涂布于鋁箔集流體兩側(cè)構(gòu)成；負極結(jié)構(gòu)與正極類似，由碳粉粘結(jié)于銅箔集流體兩側(cè)構(gòu)成。目前，廢鋰電池資源化研究主要集中于價值高的正極貴重金屬鈷和鋰的回收，對負極材料的分離回收鮮見報道。為緩解經(jīng)濟快速發(fā)展而引發(fā)的日趨嚴重的資源短缺與環(huán)境污染問題，對廢舊物資實現(xiàn)全組分回收利用已成為全球共識。廢鋰電池負極中的銅(含量達35%左右)是一種廣泛使用的重要生產(chǎn)原料，粘附于 其上的碳粉，可作為塑料、橡膠等添加劑使用。因此，對廢鋰電池負極組成材料進行有效分離，對于最大限度地實現(xiàn)廢鋰電池資源化，消除其相應(yīng)的環(huán)境影響具有推動作用。常用的廢鋰電池資源化方法包括濕法冶金、火法冶金及機械物理法。相比于濕法及火法，機械物理法無需使用化學(xué)試劑，且能耗更低，是一種環(huán)境友好且高效的方法。本文作者基于鋰電池負極結(jié)構(gòu)特點，采用破碎篩分與氣流分選組合工藝，對其進行分離富集研究，以實現(xiàn)廢鋰電池負極銅、鋁與碳粉的高效分離回收。

　　廢鋰電池正負極回收設(shè)備工作原理

　　基于鋰電池正負極結(jié)構(gòu)及其組成材料銅與碳粉的物料特性，采用錘振破碎、振動篩分與氣流分選組合工藝對廢鋰電池負極組成材料進行分離與回收。實驗采用ICP-AES分析實驗樣品與分離富集產(chǎn)品的金屬品位。結(jié)果表明該負極材料經(jīng)破碎篩分后，粒徑大于0.250 mm的破碎料中銅的品位為92.4%，而粒徑小于0.125 mm的破碎料中碳粉的品位為96.6%，均可直接回收；粒度為0.125~0.250 mm的破碎料中，銅的品位較低，可通過氣流分選實現(xiàn)銅與碳粉的有效分離回收；氣流分選過程中，操作氣流速度為1.00 m/s時，銅的回收率達92.3%，品位達84.4%。 關(guān)鍵詞廢鋰離子電池；負極材料；破碎；氣流分選。

　　廢鋰電池正負極回收設(shè)備特點

　　1) 通過錘振破碎、振動篩分與氣流分選組合工藝可實現(xiàn)對廢鋰電池負極材料中金屬銅與碳粉的資源化利用。

　　2) 負極材料經(jīng)過錘振破碎可有效實現(xiàn)碳粉與銅箔間的相互剝離，后經(jīng)基于顆粒間尺寸差和形狀差的振動過篩可使銅箔與碳粉得以初步分離。錘振剝離與篩分分離結(jié)果顯示，銅與碳粉分別富集于粒徑大于0.250 mm和粒徑小于0.125 mm的粒級范圍內(nèi)，品位分別高達92.4%和96.6%，可直接送下游企業(yè)回收利用。

　　3) 對于粒徑為0.125~0.250 mm且銅品位較低的破碎顆粒，可采用氣流分選實現(xiàn)銅與碳粉間的有效分離，當氣流速度為1.00 m/s時即可取得良好的回收效果，金屬銅的回收率可達92.3%，品位達84.4%

　　該設(shè)備主要用于鋰離子電池生產(chǎn)廠家，對報廢正負極片中的鋁泊、銅泊與正負極材料進行分離處理，以便循環(huán)利用之目的。成套設(shè)備在負壓狀態(tài)中運作，無粉塵外瀉，分離效率可達98%以上。