中天和自動化：詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術，漲知識（四）

2.2 二次處理步驟

　　二次處理步驟的目的在于實現正負極活性材料與基底的完全分離。

　　由于負極粘結劑一般采用水溶性粘結劑，負極活性材料與銅箔之間的粘結作用較弱，將負極碎片置于水溶液中，強力攪拌就能實現兩者完全分離。而正極粘結劑是 PVDF 與 N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶液。由于溶劑 NMP 的用量多，從而造成正極材料與鋁箔的粘結作用強，難于分離。

　　因此，在二次處理過程中，主要是實現正極材料與鋁箔分離，目前常用的方法有熱處理法、有機溶劑溶解法、堿液溶解法以及電解法。

　　2.2.1 熱處理法

　　熱處理法是將破碎后的電池碎片置于一定溫度下，促使 PVDF 揮發或分解，從而實現正極材料與鋁箔的分離。

　　當正極碎片的加熱溫度為 380 ℃~400 ℃ 時，PVDF 發生分解;當溫度為 600 ℃~700 ℃ 時，導電添加劑會與氧氣發生燃燒反應，此時鋁箔也會熔化(熔點為 660 ℃)[20]。因此， 可通過設定加熱溫度， 使 PVDF 分解，實現正極材料與鋁箔分離。Sun 等[21]將廢舊鈷酸鋰電池碎片置于 600 ℃ 的真空加熱箱中，加熱 30 min， PVDF 在高溫下熱解完全。600 ℃ 真空條件下，導電添加劑不會燃燒，且加熱溫度未達到正極活性物質的分解溫度，從而實現鈷酸鋰以及導電添加劑的完全脫落。

　　圖 4 一種新型的回收廢舊鋰離子動力電池的工藝流程

　　Christian 等 [20] 提出了一種新型的回收廢舊鋰離子動力電池的方法(如圖 4 所示)。首先在惰性氣體中將廢舊鋰離子動力電池破碎，接著將得到的電池碎片蒸餾，揮發出來的氣體冷凝后回收，接著通過磁選的方式分選出外殼，選用 ZigZag 分選機分選出隔膜，然后將電池碎片置于馬弗爐中焙燒，后將焙燒后的電池碎片送入特定的風選機中分選， 97.1% 的正極材料能從鋁箔上脫落。

　　Song 等 [22] 將分選后的電池碎片分別在 350 ℃、 400 ℃、 450 ℃ 下加熱 2 h，加熱后的電池碎片置于攪拌罐中，強力攪拌，后正極材料能從鋁箔上完全脫落。Christian 等 [21] 研究了不同溫度下 PVDF 的變化，結果表明： PVDF 從 350 ℃ 開始分解， 20 min 后溫度達到 550 ℃ 時， PVDF 的分解率為98.85%，當溫度達到 580 ℃ 時， PVDF 分解完全，因此，熱處理的適溫度為 500~580 ℃。

　　熱處理法工藝簡單，操作方便，可以有效去除粘結劑。但是，由于熱處理過程中電池中的有機物分解產生有害氣體，需要對這些有害氣體吸收凈化，防止其污染環境，引發二次污染。