技术领域
[0001] 本
发明属于废旧
锂离子电池回收技术领域，特别涉及一种废旧带电软包锂离子电池破碎前失活处理方法。
背景技术
[0002] 我国是电动化
进程最迅速的国家，同时也是新
能源汽车的产销大国。相关数据显示，截至2019年6月，我国新能源汽车保有量达344万辆，其中，纯电动汽车保有量为28万辆，占新能源汽车总量的81.74％。
软包电池是在原有
钢壳、
铝壳、塑壳电池的
基础上发展起来的第三代动
力电池。软包锂电池在
外壳结构上采用铝塑膜
包装，基于自重轻、空间利用效率高、
散热性能好、安全性高等优势，在新能源汽车以及
太阳能光伏发电、便携式电源灯等行业得到广泛应用。随着软包电池的大量使用，在其失效报废后，由于软包电池中含有丰富的镍、钴、锰、锂、
铜、铝等元素，有必要进行资源化
回收利用。
[0003] 但是实践中发现，废旧软包锂离子电池往往带着电量，而且传统的盐
水浸泡放电因浸泡放电过程中正极
耳被
腐蚀而无法充分放电，软包电池仍有活性。这就导致在机械破碎回收过程中，极易造成爆炸危险，阻碍安全生产和危害人们生命安全。
[0004] 目前，废旧软包锂离子电池回收处理的方法主要有手工拆解分离得到较纯的正、负极片再从集
流体上剥离回收正、负极粉料以及盐水放电或低温冷冻后破碎分选回收等方法，例如中国
专利局公开的专利文献中，使用低温液氮冷冻后直接对电池进行破碎或者剪切，这样会存在正、负极片碎
料堆叠直接
接触形成局部
短路而产生热量，加上处理时有机
电解液浓度高，仍然有引发燃烧爆炸的
风险。同时，简单的降温冷冻处理，只是在一定程度上延缓带电电池内部
能量的释放，并未从根本上使电池失效而杜绝燃爆风险。而且上述专利还需长流程或者长时间使用低温液氮保护，因而导致电池的回收成本高。
[0005] 因此，有必要解决上述
现有技术的
缺陷。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种废旧带电软包锂离子电池破碎前失活处理方法，可使废旧电软包锂离子电池在破碎前其电解液全部被
蒸发，能够保障后续机械破碎分选等回收过程安全进行。
[0007] 本发明提供的废旧带电软包锂离子电池破碎前失活处理方法，包括下述步骤：
[0008] S1将废旧带电软包锂离子电池放入超低温液氮中浸泡一段时间，使该电池中的电解液
凝固，所述废旧带电软包锂离子电池呈暂时失活状态；
[0009] S2将暂时失活的所述废旧带电软包锂离子电池的外壳进行破损处理，使该电池的外壳上形成至少一开口或孔洞；
[0010] S3将外壳破损、暂时失活的废旧带电软包锂离子电池置于具有流动氮气保护的低温
烘焙炉中烘焙一段时间，使该电池内的电解液全部蒸发，即得到完全失活的软包锂离子电池。
[0011] 本发明具有下述技术效果：
[0012] (1)本发明在对废旧软包锂离子电池机械破坏外壳处理前采用低温液氮浸泡方法，一方面可凝固废旧锂离子电池中的电解液，方便后续步骤对电池外壳进行破损处理，另一方面有利于壳体、铝箔、铜箔以及
电极材料在后续破碎过程中的分离和脱落。
[0013] (2)本发明将外壳破损的废旧软包锂离子电池进行低温烘焙，目的是蒸发电池内的电解液，使电池彻底失去活性，可替代现有技术废旧锂离子电池回收中拆解、破碎程序前采用放电处理，更为重要的是，该步骤可使得后续破碎分选设备腔体中不会含有燃易爆的有机电解液，完全避免了电池正负极片碎料直接接触形成局部短路的缺陷，从根本上解决了电池破碎分选时易产生燃爆而带来的不安全问题。
[0014] (3)本发明采用流动氮气气氛条件下，低温烘焙外壳破损的软包锂离子电池，还可将液氮挥发出来的低温氮气通入电解液冷凝回收器中作为冷源使用，使电解液冷凝回收，同时将经电解液冷凝回收器回收电解液后的常温氮气通入低温烘焙炉中作为保护气体使用，实现了氮气循环利用，无任何
废水、废气排放，既节能环保，又可大大节约资源，降低了废旧锂离子电池的回收成本。
[0015] (4)本发明操作简单，无需长流程或长时间低温液氮保护下进行破碎分选，也使得废旧锂离子电池的回收成本低，可以对废旧带电软包锂离子电池批量失效处理，有利于工业大规模应用，具有较高的使用价值。
附图说明
具体实施方式
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018] 参见图1，本发明实施例提供的一种废旧带电软包锂离子电池破碎前失活处理方法，包括下述步骤：
[0019] S1将废旧带电软包锂离子电池放入超低温液氮中浸泡一段时间，使该电池中的电解液凝固，废旧带电软包锂离子电池呈暂时失活状态。
[0020] 该步骤中，超低温液氮
温度为零下180-190℃，废旧带电软包锂离子电池在此温度下浸泡时间20min-1h左右。
[0021] 该步骤将废旧带电软包锂离子电池放入低温液氮中浸泡，利用了液氮低温技术，在超低温的零下180-190℃的温度下，废旧带电软包锂离子电池中的电解液可完全凝固，使废旧带电软包锂离子电池失去活性；同时，在零下180-190℃的超低温下，用于粘结电极材料的粘结剂以其其它电池材料会发生脆化，而且，由于电池外壳和电极材料冷收缩程度不同，壳体和电极材料在后续破碎过程中也很容易分离，不需要采用专
门的工具来拆解外壳。这样，通过超低温冷冻方式，可完全凝固废旧锂离子电池中的电解液，方便后续步骤对电池外壳进行破损处理，也不会有安全隐患。同时，也有利于锂离子电池电极材料的充分解离，提高了电极材料在后续回收处理过程中的回收效果。
[0022] 优选地，上述超低温冷冻时的温度需保持在20min-1h左右时，低于20min时，不能完全保证电池内部深处电解液的完全凝固，废旧带电软包锂离子电池仍然会残存有少量热积累，可能给后续破损处理带来安全隐患；但时间过长时，一方面会增加回收成本，另一方面会影响电极材料中原有物质的特性。
[0023] 进一步地，该步骤中，还可将液氮挥发出来的低温氮气通入电解液冷凝回收器内，作为电解液冷凝回收器的冷源，使氮气可以重复利用，既可避免对环境的污染，又可节约回收时使用的原料，降低回收成本。
[0024] S2将暂时失活的废旧带电软包锂离子电池的外壳进行破损处理，使所述电池外壳上形成至少一处开口或孔洞。
[0025] 该步骤仅对外壳进行破损处理，整个电池的外在形态不变，并未破碎，仅仅只是使电池外壳形成至少一处开口或孔洞，其中所述的开口可以是裂口、破口或切口或其他开口，正负极片在电池中仍然处于绝缘状态，不会短路。这样，可使电池内的电解液通过各开口或孔洞与外界连通，有利于后续的蒸发处理。
[0026] 具体地，可将所述暂时失活的软包锂离子电池置于单齿辊
破碎机内，单齿辊破碎机的破碎轴转速为70-100转/分钟，时间10-30秒，使齿辊在电池外壳表面迅速划过，使外壳表面破损而形成一个或多个开口，这些开口的长度应该小于电池外壳破损面的长度或宽度，以避免电池外在结构坍塌和内在电解液泄露，而且，较短的时间可使废旧锂离子电池仍然保持失活状态，使用工具对电池外壳加工也不会对失活的电池造成任何短路影响。
[0027] 可以理解地，本发明该步骤并非只是上述选用的单齿辊破碎机一种形式，还可以通过多种方式使电池外壳形成开口，如采用切割机、打孔机等，只要能够在电池外壳上形成切口、裂口、破口或孔洞以及其他形式的开口或孔洞，使电解液与外界形成通道，电解液加温后可通过这些破损处形成的通道向外蒸发即可，而整个电池仍可保持为一个整体形态，这些皆是本发明的保护范围。
[0028] S3将外壳破损、暂时失活的带电软包锂离子电池置于具有流动氮气保护的低温烘焙炉中烘焙一段时间，使废旧锂离子电池内的电解液全部被蒸发，即可得到完全失活的软包锂离子电池。
[0029] 该步骤中，将外壳破损的暂时失活的软包电池置于低温烘焙炉中烘焙30min-4h，烘焙温度为60-90℃。
[0030] 由于电池外壳上具有一个或多个开口，将外壳破损的软包锂离子电池在60-90℃的温度下进行低温烘焙，一方面可将电池内已凝固的电解液在此温度及时间内通过开口慢慢被蒸发，使废旧锂离子电池彻底失去活性，这样可替代废旧锂离子电池后续拆解、破碎前的放电处理程序，完全克服了电池正负极片在后续碎料过程中直接接触形成局部短路的缺陷，在后续破碎分选设备腔体中也不会含有易燃易爆的有机电解液，从根本上解决了电池破碎分选易产生燃爆的问题；另一方面，由于前述步骤的超低温冷冻，废旧软包锂离子电池内的粘接剂凝固与脆化后通过再加温后很容易分离，使电极材料能从铝箔和铜箔上较好地剥离，不会造成
对电极材料、铝箔和铜箔的损害，也可降低有害物质的残留，不仅有利于后续的回收的电极材料的纯度，还可以缩短废旧锂离子电池拆解时间，降低废旧锂离子电池回收时复杂程度及拆解成本。
[0031] 在上述设定的烘焙时间范围内，可保证电解液完全蒸发不残留，这样可达到废旧锂离子电池彻底失去活性的目的，从而保障了后续物理方法破碎拆解的安全性。同时，采用低温烘焙方式还可避免电极材料由于冷热变化太大而导致其机械性能降低的问题。
[0032] 进一步地，该步骤中，还可将低温烘焙炉蒸发的气体通入电解液冷凝回收器内进行电解液和氮气回收。由于蒸发的气体中一部分为电解液蒸发的气体，另一部分为氮气，将这些蒸发的气体通入电解液冷凝回收器内后，电解液蒸发的气体遇冷后冷凝，使电解液回收；而回收的氮气可与低温烘焙炉连通，直接通入低温烘焙炉，形成流动的氮气，循环使用，既可节约废旧电池回收处理成本，又可避免环境的污染。
[0033] 上述过程操作简单，工艺过程短，对设备要求低，使用成本低，可以对废旧带电软包锂离子电池批量失活处理，有利于工业大规模应用。
[0034] 下面结合实施例对本发明做进一步详述。
[0035] 实施例1：
[0036] S1将废旧带电软包锂离子电池放入零下190℃左右的低温液氮罐中浸泡20分钟，使电池的电解液凝固，电池暂时失去活性；并将液氮罐中挥发出来的低温氮气通入电解液冷凝回收器中作为冷源使用。
[0037] S2将暂时失活的废旧软包电池置于转速为90转/分钟的单齿辊破碎机内，并将暂时失活的软包锂离子电池在单齿辊破碎机内的
停留时间为15秒，使破碎机上的单齿从电池外壳上迅速划过，使电池外壳表面形成多个裂口，得到外壳破损的暂时失活软包锂离子电池。
[0038] S3将外壳破损的暂时失活的软包锂离子电池置于流动氮气气氛保护的85℃低温烘焙炉中烘焙2小时，使电池内的电解液逐渐蒸发，得到完全失活的软包锂离子电池，同时使低温烘焙炉中
蒸汽进入电解液冷凝回收器中进行电解液回收，电解液冷凝回收器回收电解液后的常温氮气通入低温烘焙炉中，作为保护气体循环使用。
[0039] 实施例2：
[0040] S1将废旧带电软包锂离子电池放入零下180℃左右的低温液氮罐中浸泡30分钟，使电池的电解液凝固，电池暂时失去活性；并将液氮罐中挥发出来的低温氮气通入电解液冷凝回收器中作为冷源使用。
[0041] S2将暂时失活的废旧软包电池置于切割机内，并将暂时失活的软包锂离子电池在切割机内的停留25秒，使切割机上刀齿从电池外壳上迅速切过，在电池外壳表面形成多个切口，得到外壳破损的暂时失活软包锂离子电池。
[0042] S3将外壳破损的暂时失活的软包锂离子电池置于流动氮气气氛保护的70℃低温烘焙炉中烘焙3小时，使电池内的电解液逐渐蒸发，得到完全失活的软包锂离子电池，同时使低温烘焙炉中蒸汽进入电解液冷凝回收器中进行电解液回收，电解液冷凝回收器回收电解液后的常温氮气通入低温烘焙炉中，作为保护气体循环使用。
[0043] 实施例3：
[0044] S1将废旧带电软包锂离子电池放入零下185℃左右的低温液氮罐中浸泡25分钟，使电池的电解液凝固，电池暂时失去活性；并将液氮罐中挥发出来的低温氮气通入电解液冷凝回收器中作为冷源使用。
[0045] S2将暂时失活的废旧软包电池置于打孔机内，并将暂时失活的软包锂离子电池在切割机内的停留30秒，使打孔机在电池外壳上加工多个孔洞，得到外壳破损的暂时失活软包锂离子电池。
[0046] S3将外壳破损的暂时失活的软包锂离子电池置于流动氮气气氛保护的90℃低温烘焙炉中烘焙1小时，使电池内的电解液逐渐蒸发，得到完全失活的软包锂离子电池，同时使低温烘焙炉中蒸汽进入电解液冷凝回收器中进行电解液回收，电解液冷凝回收器回收电解液后的常温氮气通入低温烘焙炉中，作为保护气体循环使用。
[0047] 本发明的上述实施例所示仅为本发明较佳实施例之部分，并不能以此局限本发明，在不脱离本发明精髓的条件下，本领域技术人员所作的任何
修改、等同替换和改进等，都属本发明的保护范围。
