專利名稱：一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢棄物處置領(lǐng)域，具體涉及一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法。
背景技術(shù)：
常用的廢舊鋰電池的處理技術(shù)有填埋技術(shù)、濕法冶金技術(shù)和焚燒技術(shù)等，盡管這些技術(shù)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但仍然存在許多難以解決的問題。填埋技術(shù)造成大量寶貴資源的浪費(fèi)；濕法冶金技術(shù)只著重于對(duì)金屬的回收，無法實(shí)現(xiàn)資源化回收利用，并產(chǎn)生大量的廢水，對(duì)環(huán)境造成二次污染；焚燒技術(shù)不僅會(huì)使有價(jià)值、可利用的資源被燒掉，而且產(chǎn)生的重金屬、二惡英等也會(huì)造成二次污染。因此，研究開發(fā)高效能源化、高品位資源化的鋰電池回收處理技術(shù)已迫在眉睫。熱解法是一種資源化的回收方法，熱解得到的氣體可以作為燃料使用，液體油經(jīng)過處理可作為燃料或化工原料，熱解得到的固體中雜質(zhì)含量低，方便分離或分選。熱解是吸熱反應(yīng)，需要提供熱量，傳統(tǒng)的加熱方式會(huì)造成電池材料的損壞或改變，部分貴重材料同時(shí)也會(huì)被燒掉，耗能高的同時(shí)造成資源的浪費(fèi)。微波具有波長短(lmm-lm)、頻率高(300MHZ-300GHZ)、量子特征明顯等特點(diǎn)，20世紀(jì)60年代，人們開始將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于紙類、木材、樹脂等物質(zhì)加工過程。微波加熱原理為選擇性加熱，物質(zhì)在微波場中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類及其介電特性有很大關(guān)系，這就可以使電池中的不同材料有選擇性的進(jìn)行加熱，由此避免高能耗的問題，同時(shí)由于微波加熱的方式是“由內(nèi)而外”的分子運(yùn)動(dòng)方式，這樣就不會(huì)造成大部分材料的破壞，減少了資源浪費(fèi)。微波加熱的熱源來自物體內(nèi)部，加熱均勻，不需要引入其他物質(zhì)和熱量即可實(shí)現(xiàn)快速加熱，因此，大大減少廢棄物的重量，并避免了引入其他能源帶來的環(huán)境污染，是一種環(huán)境友好的加熱方式。

近年來，研究人員把微波熱解用于生物質(zhì)等的處理，表明微波熱解有助于生物質(zhì)的定向轉(zhuǎn)化，中國專利CN101560404公開了一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法,但微波熱解用于處理廢舊鋰電池的方法還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，包括以下步驟:將去除外殼的放電徹底的廢舊鋰電池放入工業(yè)微波爐中進(jìn)行熱解，然后對(duì)產(chǎn)生的油氣和固體分別進(jìn)行后處理；其中，熱解溫度為400°C -900°C ;熱解完成的標(biāo)志為工業(yè)微波爐中不再產(chǎn)生油氣。上述方法中，所述工業(yè)微波爐中通入氮?dú)?、惰性氣體、還原性氣體中的一種或幾種。上述方法中，所述油氣后處理的方式為分離、收集或直接燃燒；所述固體后處理的方法為利用跳汰機(jī)或浮選機(jī)進(jìn)行分離。
為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)微波爐溫度的控制，所述工業(yè)微波爐設(shè)有溫度控制系統(tǒng)。上述方法中，所述工業(yè)微波爐設(shè)有制冷系統(tǒng)，較好的，所述制冷系統(tǒng)為風(fēng)冷或水冷系統(tǒng)。上述方法中，所述工業(yè)微波爐設(shè)有氣固分離系統(tǒng)；所述工業(yè)微波爐設(shè)有尾氣收集或吸收系統(tǒng)。廢舊鋰電池組成復(fù)雜，其中含有金屬鋁、銅等材料，還有以磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、石墨、乙炔黑為代表的多種電極材料，還有六氟磷酸鋰等電解液和有機(jī)粘結(jié)劑等。不同的材質(zhì)對(duì)微波的吸收能力不同，升溫速率也不盡相同。本發(fā)明利用廢舊鋰電池的這一特點(diǎn)，采用微波熱解的方法進(jìn)行處理，當(dāng)熱解溫度達(dá)到400°C時(shí)，有機(jī)溶劑和粘結(jié)劑將發(fā)生分解反應(yīng)，生成小分子化合物，這些小分子化合物因凝固點(diǎn)不同可以在不同的溫度下進(jìn)行冷卻分離；當(dāng)熱解溫度不高于900°C時(shí)，鋰電池中的電極材料、石墨、鋁箔、銅片等材料不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。因此用微波熱解的方法可以實(shí)現(xiàn)除去有機(jī)粘結(jié)劑的同時(shí)不破壞其他材料。本發(fā)明處理工藝簡單、能源利用率高、產(chǎn)生廢物少、占地面積小、處理成本低、時(shí)間短。此外，該處理方法環(huán)境友好，不產(chǎn)生“三廢”，基本能夠?qū)崿F(xiàn)廢物的近零排放，可以實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池的能源化和資源化回收利用，具有很好的發(fā)展前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。實(shí)施例1 將從電動(dòng)汽車退役的動(dòng)力鋰電池(磷酸鐵鋰型圓柱鋰電池，型號(hào)IFR18650)去除金屬殼，稍加破碎；將去殼后的廢舊鋰電池放入工業(yè)微波爐中在并通入氮?dú)獾臈l件下進(jìn)行熱解，熱解溫度控制在400°C，熱解時(shí)間30min，熱解產(chǎn)生的熱解氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離出固體，熱解氣之后用冷卻水迅速冷凝，部分熱解氣冷凝為液體，冷凝下來的液體封裝作為化工原料，未冷凝的熱解氣通入儲(chǔ)氣柜收集；將熱解后的固體放置于以煤油等為浮選液的浮選機(jī)中進(jìn)行分離得到電極材料、石墨、鋁箔、銅片等可回收資源。實(shí)施例2
將用于手機(jī)、筆記本電腦等的廢舊鋰電池(鋰離子聚合物方型鋰電池，型號(hào)606168)去除塑料外殼；將去殼后的廢舊鋰電池和塑料外殼一起放入工業(yè)微波爐中并在通入氬氣的條件下進(jìn)行熱解，熱解溫度控制在900°C，熱解時(shí)間30min，熱解產(chǎn)生的熱解氣經(jīng)濾膜式過濾設(shè)備分離出固體，之后用冷卻水迅速冷凝熱解氣，部分熱解氣冷凝為液體，冷凝下來的液體封裝作為化工原料，未冷凝的熱解氣通入儲(chǔ)氣柜收集；將熱解后的固體放入跳汰機(jī)進(jìn)行分離，得到電極材料、石墨、鋁箔、銅片等可回收資源。實(shí)施例3
將退役的鋰蓄電池(常規(guī)型圓柱鋰電池，型號(hào)ICR18650)去除金屬殼,稍加破碎；將去殼后的廢舊鋰電池放入工業(yè)微波爐中并在通入空氣的條件下進(jìn)行熱解，熱解溫度控制在6000C，熱解時(shí)間45min，必要時(shí)，可采用冷卻水移走過剩的熱量，熱解產(chǎn)生的熱解氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離出固體之后通入燃燒爐直接燃燒；將熱解后的固體利用跳汰機(jī)進(jìn)行分選，得到電極材料、石墨、鋁箔、銅片等可回收資源。
權(quán)利要求
1.一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，包括以下步驟:將去除外殼的放電徹底的廢舊鋰電池放入工業(yè)微波爐中進(jìn)行熱解，然后對(duì)產(chǎn)生的油氣和固體分別進(jìn)行后處理；其中，熱解溫度為400°c -900°c。
2.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業(yè)微波爐中通入氮?dú)狻⒍栊詺怏w、還原性氣體中的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述油氣后處理的方式為分離、收集或直接燃燒。
4.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述固體后處理的方法為利用跳汰機(jī)或浮選機(jī)進(jìn)行分離。
5.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業(yè)微波爐設(shè)有溫度控制系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業(yè)微波爐設(shè)有制冷系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)為風(fēng)冷或水冷系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業(yè)微波爐設(shè)有氣固分離系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業(yè)微波爐設(shè)有尾氣收集或 吸收系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，包括以下步驟將去除外殼的放電徹底的廢舊鋰電池放入工業(yè)微波爐中進(jìn)行熱解，然后對(duì)產(chǎn)生的油氣和固體分別進(jìn)行后處理；其中，熱解溫度為400℃-900℃。本發(fā)明處理工藝簡單、能源利用率高、產(chǎn)生廢物少、占地面積小、處理成本低、時(shí)間短。此外，該處理方法環(huán)境友好，不產(chǎn)生“三廢”，基本能夠?qū)崿F(xiàn)廢物的近零排放，可以實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池的能源化和資源化回收利用，具有很好的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)H01M10/54GK103247837SQ20131016534
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者汪永威, 趙光金, 朱莉娜, 吳文龍 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 河南省電力公司電力科學(xué)研究院