專利名稱：一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法
技術領域：
本發明屬于固體廢棄物處置領域，具體涉及一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法。
背景技術：
常用的廢舊鋰電池的處理技術有填埋技術、濕法冶金技術和焚燒技術等，盡管這些技術已經取得了一些進展，但仍然存在許多難以解決的問題。填埋技術造成大量寶貴資源的浪費；濕法冶金技術只著重于對金屬的回收，無法實現資源化回收利用，并產生大量的廢水，對環境造成二次污染；焚燒技術不僅會使有價值、可利用的資源被燒掉，而且產生的重金屬、二惡英等也會造成二次污染。因此，研究開發高效能源化、高品位資源化的鋰電池回收處理技術已迫在眉睫。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，液體油經過處理可作為燃料或化工原料，熱解得到的固體中雜質含量低，方便分離或分選。熱解是吸熱反應，需要提供熱量，傳統的加熱方式會造成電池材料的損壞或改變，部分貴重材料同時也會被燒掉，耗能高的同時造成資源的浪費。微波具有波長短(lmm-lm)、頻率高(300MHZ-300GHZ)、量子特征明顯等特點，20世紀60年代，人們開始將微波加熱技術應用于紙類、木材、樹脂等物質加工過程。微波加熱原理為選擇性加熱，物質在微波場中所產生的熱量大小與物質種類及其介電特性有很大關系，這就可以使電池中的不同材料有選擇性的進行加熱，由此避免高能耗的問題，同時由于微波加熱的方式是“由內而外”的分子運動方式，這樣就不會造成大部分材料的破壞，減少了資源浪費。微波加熱的熱源來自物體內部，加熱均勻，不需要引入其他物質和熱量即可實現快速加熱，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境污染，是一種環境友好的加熱方式。
近年來，研究人員把微波熱解用于生物質等的處理，表明微波熱解有助于生物質的定向轉化，中國專利CN101560404公開了一種微波熱解制備生物質油的方法,但微波熱解用于處理廢舊鋰電池的方法還未見報道。
發明內容
本發明的目的在于提供一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
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微波爐中進行熱解，然后對產生的油氣和固體分別進行后處理；其中，熱解溫度為400°C -900°C ;熱解完成的標志為工業微波爐中不再產生油氣。上述方法中，所述工業微波爐中通入氮氣、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或浮選機進行分離。
為了實現工業微波爐溫度的控制，所述工業微波爐設有溫度控制系統。上述方法中，所述工業微波爐設有制冷系統，較好的，所述制冷系統為風冷或水冷系統。上述方法中，所述工業微波爐設有氣固分離系統；所述工業微波爐設有尾氣收集或吸收系統。廢舊鋰電池組成復雜，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粘結劑等。不同的材質對微波的吸收能力不同，升溫速率也不盡相同。本發明利用廢舊鋰電池的這一特點，采用微波熱解的方法進行處理，當熱解溫度達到400°C時，有機溶劑和粘結劑將發生分解反應，生成小分子化合物，這些小分子化合物因凝固點不同可以在不同的溫度下進行冷卻分離；當熱解溫度不高于900°C時，鋰電池中的電極材料、石墨、鋁箔、銅片等材料不會發生化學變化。因此用微波熱解的方法可以實現除去有機粘結劑的同時不破壞其他材料。本發明處理工藝簡單、能源利用率高、產生廢物少、占地面積小、處理成本低、時間短。此外，該處理方法環境友好，不產生“三廢”，基本能夠實現廢物的近零排放，可以實現廢舊鋰電池的能源化和資源化回收利用，具有很好的發展前景。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。實施例1 將從電動汽車退役的動力鋰電池(磷酸鐵鋰型圓柱鋰電池，型號IFR18650)去除金屬殼，稍加破碎；將去殼后的廢舊鋰電池放入工業微波爐中在并通入氮氣的條件下進行熱解，熱解溫度控制在400°C，熱解時間30min，熱解產生的熱解氣經旋風分離器分離出固體，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中進行分離得到電極材料、石墨、鋁箔、銅片等可回收資源。實施例2
將用于手機、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微波爐中并在通入氬氣的條件下進行熱解，熱解溫度控制在900°C，熱解時間30min，熱解產生的熱解氣經濾膜式過濾設備分離出固體，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氣柜收集；將熱解后的固體放入跳汰機進行分離，得到電極材料、石墨、鋁箔、銅片等可回收資源。實施例3
將退役的鋰蓄電池(常規型圓柱鋰電池，型號ICR18650)去除金屬殼,稍加破碎；將去殼后的廢舊鋰電池放入工業微波爐中并在通入空氣的條件下進行熱解，熱解溫度控制在6000C，熱解時間45min，必要時，可采用冷卻水移走過剩的熱量，熱解產生的熱解氣經旋風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進行分選，得到電極材料、石墨、鋁箔、銅片等可回收資源。
權利要求
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微波爐中進行熱解，然后對產生的油氣和固體分別進行后處理；其中，熱解溫度為400°c -900°c。
2.如權利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業微波爐中通入氮氣、惰性氣體、還原性氣體中的一種或幾種。
3.如權利要求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或浮選機進行分離。
5.如權利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業微波爐設有溫度控制系統。
6.如權利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業微波爐設有制冷系統。
7.如權利要求6所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述制冷系統為風冷或水冷系統。
8.如權利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業微波爐設有氣固分離系統。
9.如權利要求1所述一種微波熱解處理廢舊鋰電池的方法，其特征在于，所述工業微波爐設有尾氣收集或 吸收系統。
全文摘要
本發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微波爐中進行熱解，然后對產生的油氣和固體分別進行后處理；其中，熱解溫度為400℃-900℃。本發明處理工藝簡單、能源利用率高、產生廢物少、占地面積小、處理成本低、時間短。此外，該處理方法環境友好，不產生“三廢”，基本能夠實現廢物的近零排放，可以實現廢舊鋰電池的能源化和資源化回收利用，具有很好的發展前景。
文檔編號H01M10/54GK103247837SQ20131016534
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月8日 優先權日2013年5月8日
發明者汪永威, 趙光金, 朱莉娜, 吳文龍 申請人:國家電網公司, 河南省電力公司電力科學研究院