使用极片剥离机从废旧锂电池正负极片上回收电极粉料(活性物质)是目前主流的物理回收方法之一,其核心是通过机械力将活性物质层与金属集流体(正极是铝箔,负
极是铜箔)高效、完整地分离。
以下是详细的步骤、原理和注意事项:
一、核心原理
极片剥离机(也称极片脱粉机、电极材料回收设备)主要利用机械剪切、摩擦和振动的原理:
1. 破碎与碾压:先将废旧极片破碎成较小片状。
2. 剥离与分离:通过设备内部旋转的刀辊、刷辊或摩擦杆等机构,对极片施加作用力,使脆性的活性物质涂层从韧性的金属箔上脱落。
3. 分选与收集:利用振动筛分或气流分选,将重量和粒度不同的金属箔片与电极粉末分离开,分别收集。
二、操作流程与步骤
整个回收流程是一个系统性的工程,极片剥离机是核心,但前后都需要配套设备。
第一步:预处理(极片剥离前至关重要)
1. 放电处理:废旧锂电池必须首先进行彻底放电,防止在后续破碎过程中发生短路、起火甚至爆炸。通常采用盐水浸泡或专业放电设备。
2. 拆解与分选:人工或机械自动化拆解电池模组或电芯,取出电芯。然后将正极片(铝箔)、负极片(铜箔)以及隔膜、外壳等分开。分选越干净,后续回收产品的纯度
越高。
3. 清洁与干燥:极片上可能残留电解液和氟化物,需要进行清洗(常用溶剂)并彻底干燥,以免影响回收质量和造成污染。
第二步:极片剥离机脱粉
这是核心环节,操作流程如下:
1. 喂料:将预处理好的正负极片(通常已裁剪成条状或小块)通过输送带或人工均匀地送入极片剥离机的进料口。
2. 一级破碎:物料进入设备后,首先由旋转的刀片或齿辊进行初步破碎,将极片打散成更小的碎片。
3. 剥离脱粉:破碎后的极片碎片进入主剥离腔。在这里,高速旋转的剥离转子(上面装有硬质合金刀头或耐磨刷杆)会不断击打、摩擦极片碎片。
· 脆性的活性物质层(黑色粉末)被粉碎并从箔片上脱落。
· 韧性的金属箔(铝或铜)则被击打延展成较小的片状或球状。
4. 筛分分离:
· 剥离后的混合物会落到底部的振动筛上。
· 筛下物:粒径较小的电极粉末(通常为100-200目以下)透过筛网,被收集到下方的粉料仓中。
· 筛上物:粒径较大的金属箔片和未完全剥离的极片碎片留在筛面上,可以通过负压气流输送系统或螺旋输送机将其送回剥离腔进行二次甚至多次剥离,直至完全分离,确
保回收率。
5. 收集:
· 电极粉末:从筛网下收集的粉末通过气流管道被输送到旋风分离器和脉冲除尘器中,进行气固分离后收集到储料罐中。这是主要的回收产品(正极粉:富含锂、钴、镍、
锰等;负极粉:主要是石墨)。
· 金属碎片:完全剥离后的金属箔片(铝屑或铜屑)从设备另一端的出料口排出,作为高纯度的金属原料出售。
第三步:后处理与精炼
从极片剥离机得到的电极粉末是混合物,要提取单一金属元素还需进一步湿法冶金处理:
1. 筛分与除杂:对回收的电极粉进行更精细的筛分,去除可能的细小箔片杂质。
2. 浸出:用酸溶液(如硫酸、盐酸)将粉末中的有价金属(Li, Co, Ni, Mn等)溶解到溶液中。
3. 萃取与沉淀:通过化学溶剂萃取、沉淀等方法,从浸出液中分离和提纯各种金属元素,最终制成碳酸锂、硫酸钴、硫酸镍等化工产品,用于再生产锂电池。
三、关键注意事项
1. 安全第一:
· 防火防爆:电池残留能量和有机溶剂是主要风险。必须在惰性气氛(如氮气)或全封闭负压环境中操作设备,并配备火花探测、灭火系统。
· 粉尘爆炸:电极粉末在空气中达到一定浓度遇火源会爆炸。设备必须良好密封,并配有除尘和抑爆装置。
· 环保与健康:过程中产生的粉尘和可能挥发的电解液分解物有害,操作人员需佩戴防护装备,整个系统应配备高效的除尘和废气处理装置。
2. 效率与回收率:
· 极片状态:极片的干燥程度、弯曲程度都会影响剥离效率。完全干燥的极片更易脱粉。
· 设备参数:剥离转子的速度、与筛网的间隙、振动筛的目数等都需要根据极片类型(正/负极)和状态进行调整优化。
· 预处理质量:隔膜、外壳等杂质混入会严重影响粉末纯度,降低产品价值。
3. 产品纯度:
· 剥离分离得越彻底,得到的铝屑、铜屑和电极粉纯度就越高,价值也越高。高纯度的铝箔和铜箔可以直接作为冶金原料出售。
总结
使用极片剥离机脱粉回收是一个高效、环保、自动化程度高的物理回收方法,它为实现锂电池材料的循环利用提供了关键的第一步。但其成功运行依赖于系统的预处理、
核心剥离技术以及严格的安全环保措施三者结
管理员
该内容暂无评论