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ES2995435B2 - METHOD FOR RECOVERING BATTERY POWDER BY LOW TEMPERATURE PYROLYSIS DESORPTION - Google Patents

METHOD FOR RECOVERING BATTERY POWDER BY LOW TEMPERATURE PYROLYSIS DESORPTION Download PDF

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ES2995435B2
ES2995435B2 ES202390219A ES202390219A ES2995435B2 ES 2995435 B2 ES2995435 B2 ES 2995435B2 ES 202390219 A ES202390219 A ES 202390219A ES 202390219 A ES202390219 A ES 202390219A ES 2995435 B2 ES2995435 B2 ES 2995435B2
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Haijun Yu
Yinghao Xie
Aixia Li
Xuemei Zhang
Changdong Li
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Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
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Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
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Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

MÉTODO PARA RECUPERAR POLVO DE BATERÍA POR DESORCIÓN POR PIRÓLISIS AMETHOD FOR RECOVERING BATTERY POWDER BY PYROLYSIS DESORPTION

BAJA TEMPERATURALOW TEMPERATURE

CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF INVENTION

La presente descripción se refiere al campo de la recuperación de baterías y, en particular, se refiere a un método para recuperar polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura. The present disclosure relates to the field of battery recovery and, in particular, relates to a method for recovering battery powder by low-temperature pyrolysis desorption.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

La batería de iones de litio tiene una estructura compleja y consta de una carcasa, un diafragma, un electrodo positivo, un electrodo negativo y otros componentes. En el proceso de recuperación de baterías de desecho, es necesario separar diferentes componentes a través de una serie de métodos. Entre ellos, el electrodo negativo consiste en grafito, un agente de unión, un agente conductor y una lámina de cobre del colector de corriente, y el electrodo positivo se fabrica recubriendo polvo de material activo, un agente de unión y un agente conductor en una lámina de aluminio del colector de corriente, en donde el polvo de material activo del electrodo positivo incluye principalmente LiCoO<2>, LiNiO<2>, LiMnO<2>, LiFePO4, LiNixCoyMn<1>-x-yO<2>y así sucesivamente. The lithium-ion battery has a complex structure and consists of a shell, a diaphragm, a positive electrode, a negative electrode, and other components. In the process of recovering waste batteries, different components need to be separated through a series of methods. Among them, the negative electrode consists of graphite, a bonding agent, a conductive agent, and a current collector copper foil, and the positive electrode is manufactured by coating active material powder, a bonding agent, and a conductive agent on a current collector aluminum foil, wherein the active material powder of the positive electrode mainly includes LiCoO<2>, LiNiO<2>, LiMnO<2>, LiFePO4, LiNixCoyMn<1>-x-yO<2>, and so on.

El proceso de pretratamiento de recuperación de baterías de iones de litio de desecho usualmente requiere ciertos métodos técnicos para desorber y separar el polvo de material activo del colector de corriente. The pretreatment process for recovering waste lithium-ion batteries usually requires certain technical methods to desorb and separate the active material dust from the current collector.

Actualmente, la separación de materiales activos del colector de corriente tiene principalmente tres aspectos: @ De acuerdo con las características del aluminio metálico que se puede disolver en una solución alcalina, sumergir el núcleo del devanado del electrodo positivo en una solución alcalina puede lograr el propósito de separar el polvo del electrodo positivo del colector de corriente. Este método tiene las ventajas de un bajo consumo de energía y una fuerte operatividad. Sin embargo, la lámina de aluminio del colector de corriente entra en la solución en forma de iones, lo que requiere una mayor recuperación. Además, este proceso requiere una gran cantidad de solución alcalina. Con el fin de evitar la contaminación secundaria de la solución alcalina, se requiere un tratamiento de neutralización, que requerirá un costo adicional. Para evitar la contaminación del polvo por la solución alcalina introducida, durante el proceso de filtración, los materiales activos desorbidos se deben lavar completamente o neutralizar con ácido.@Al disolver el agente aglutinante PVDF en un solvente orgánico, la lámina metálica del colector de corriente se puede recuperar en forma de sólido, pero el solvente orgánico usualmente es costoso y no es adecuado para aplicaciones industriales a gran escala.@El calentamiento directo de la batería a una temperatura específica en el aire puede desactivar el agente aglutinante para lograr el propósito de separar la lámina de aluminio del colector de corriente, y también es el proceso de pretratamiento de pirólisis más informado para recuperar la batería de litio. CN103730704A revela un método para tratar los residuos de la batería secundaria. CN111799522A revela un método de reciclaje de material de electrodo positivo, material de electrodo positivo obtenido y su aplicación. CN113161640A revela un sistema y método para recuperar la pólvora negra de las baterías de litio residuales a través de la pirólisis multietapa. CN111313121A revela un método y sistema para preparar polvo de desecho de electrodos positivos y negativos mediante la trituración de baterías de litio. Currently, the separation of active materials from the current collector mainly has three aspects: @ Based on the dissolvability of metallic aluminum in alkaline solution, immersing the positive electrode winding core in alkaline solution can achieve the purpose of separating the dust from the positive electrode of the current collector. This method has the advantages of low energy consumption and strong operability. However, the aluminum foil of the current collector enters the solution in the form of ions, which requires higher recovery. In addition, this process requires a large amount of alkaline solution. In order to avoid secondary pollution of the alkaline solution, neutralization treatment is required, which will require additional costs. To prevent dust contamination by the introduced alkaline solution, the desorbed active materials must be thoroughly washed or neutralized with acid during the filtration process.@By dissolving the PVDF binding agent in an organic solvent, the current collector metal foil can be recovered as a solid, but the organic solvent is usually expensive and not suitable for large-scale industrial applications.@Directly heating the battery to a specific temperature in air can deactivate the binding agent to achieve the purpose of separating the aluminum foil from the current collector, and it is also the most reported pyrolysis pretreatment process for recovering lithium batteries. CN103730704A discloses a method for treating secondary battery waste. CN111799522A discloses a recycling method of positive electrode material, the obtained positive electrode material and its application. CN113161640A discloses a system and method for recovering black powder from waste lithium batteries through multi-stage pyrolysis. CN111313121A discloses a method and system for preparing waste powder from positive and negative electrodes by crushing lithium batteries.

El proceso de pretratamiento de pirólisis se usa ampliamente en la producción industrial existente, pero también hay algunos problemas importantes, tal como: @ La temperatura de la pirólisis convencional está por encima de 500 °C, debido a los tipos complejos de materiales, a esta temperatura, se produce la combustión del electrolito y el diafragma, lo que fácilmente causa una reacción local violenta en el horno de pirólisis, lo que resulta en una temperatura fuera de control. Cuando el metal de aluminio en la batería está a una temperatura superior a 600 °C, se producirá una reacción aluminotérmica, lo que resultará en un fuerte aumento de la temperatura instantánea, quemándose a través del horno de pirólisis y trayendo un gran riesgo de seguridad.@A esta temperatura, el cobre metálico y el aluminio en la batería se oxidan en gran medida, lo que resulta en un alto contenido de impurezas en el polvo de la batería. Durante la lixiviación ácida posterior, los óxidos se disuelven, lo que resulta en una gran cantidad de escoria de cobre y aluminio, lo que aporta una gran presión a la purificación posterior. Pyrolysis pretreatment process is widely used in existing industrial production, but there are also some major problems, such as: @ The temperature of conventional pyrolysis is above 500 °C, due to the complex types of materials, at this temperature, the combustion of electrolyte and diaphragm occurs, which easily causes a violent local reaction in the pyrolysis furnace, resulting in an out of control temperature. When the aluminum metal in the battery is at a temperature above 600 °C, an aluminothermic reaction will occur, resulting in a sharp instantaneous temperature rise, burning through the pyrolysis furnace and bringing a great safety hazard. @ At this temperature, the metallic copper and aluminum in the battery are greatly oxidized, resulting in a high content of impurities in the battery powder. During subsequent acid leaching, the oxides are dissolved, resulting in a large amount of copper and aluminum slag, which puts great pressure on subsequent purification.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención tiene como objetivo resolver al menos uno de los problemas técnicos mencionados anteriormente existentes en la técnica anterior. Por lo tanto, la presente invención proporciona un método para recuperar polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura, que puede lograr el propósito de separar el material activo de la batería de desecho del colector de corriente a una temperatura relativamente baja. The present invention aims to solve at least one of the aforementioned technical problems existing in the prior art. Therefore, the present invention provides a method for recovering battery dust by low-temperature pyrolysis desorption, which can achieve the purpose of separating the active material from the waste battery from the current collector at a relatively low temperature.

En un aspecto, la presente invención proporciona un método para recuperar polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura, que comprende los siguientes pasos: In one aspect, the present invention provides a method for recovering battery dust by low temperature pyrolysis desorption, comprising the following steps:

S1: Descargar, desmontar y pulverizar una batería de desecho para obtener material pulverizado; S1: Unload, disassemble and pulverize a waste battery to obtain pulverized material;

S2: Someter el material pulverizado a una reacción de pirólisis en una atmósfera mixta a una presión de gas de 3-8 MPa y una temperatura de 120-150 °C, en donde la atmósfera mixta es un gas mixto de CO<2>, NO y O<2>con una relación de volumen de 100: (10- 15):(0-2); S2: Subjecting the pulverized material to a pyrolysis reaction in a mixed atmosphere at a gas pressure of 3-8 MPa and a temperature of 120-150 °C, wherein the mixed atmosphere is a mixed gas of CO<2>, NO and O<2> with a volume ratio of 100: (10- 15):(0-2);

S3: Someter los materiales de reacción obtenidos en el paso S2 a una reacción de pirólisis bajo presión negativa a 310-360 °C, y luego cribar los materiales reaccionados para obtener lámina de cobre-aluminio y polvo de batería. S3: Subject the reaction materials obtained in step S2 to a negative pressure pyrolysis reaction at 310-360 °C, and then sieve the reacted materials to obtain copper-aluminum foil and battery powder.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S1, el tamaño de partícula del material pulverizado es inferior a 5 cm. In some embodiments of the present invention, in step S1, the particle size of the pulverized material is less than 5 cm.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S1, la batería de desecho es al menos una seleccionada del grupo que consiste de una batería de iones de litio ternaria, una batería de fosfato de hierro y litio, una batería de cobalto de litio, una batería de manganato de litio o una batería de niquelato de litio. In some embodiments of the present invention, in step S1, the waste battery is at least one selected from the group consisting of a ternary lithium ion battery, a lithium iron phosphate battery, a lithium cobalt battery, a lithium manganate battery, or a lithium nickelate battery.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S2, la duración de la reacción de pirólisis es de 3-5 h. In some embodiments of the present invention, in step S2, the duration of the pyrolysis reaction is 3-5 h.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S2, la reacción de pirólisis se realiza en un horno de pirólisis, y la tasa de llenado del material pulverizado en el horno de pirólisis se controla para que sea de 5-15%. In some embodiments of the present invention, in step S2, the pyrolysis reaction is carried out in a pyrolysis furnace, and the filling rate of the pulverized material in the pyrolysis furnace is controlled to be 5-15%.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S3, la presión negativa tiene un valor de -0.01 a -0.08MPa. In some embodiments of the present invention, in step S3, the negative pressure has a value of -0.01 to -0.08MPa.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S3, la duración de la reacción de pirólisis es de 1-3 h. In some embodiments of the present invention, in step S3, the duration of the pyrolysis reaction is 1-3 h.

En algunas modalidades de la presente invención, después de que se completa la reacción de pirólisis en el paso S2, la presión en el horno de pirólisis se libera a presión normal a una velocidad de 0.1-0.5 MPa/min, y luego se inicia una bomba de vacío para bombear el horno de pirólisis a la presión negativa. In some embodiments of the present invention, after the pyrolysis reaction is completed in step S2, the pressure in the pyrolysis furnace is released to normal pressure at a rate of 0.1-0.5 MPa/min, and then a vacuum pump is started to pump the pyrolysis furnace to the negative pressure.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S3, la temperatura de reacción se logra calentando a una velocidad de 5-10 °C/min. In some embodiments of the present invention, in step S3, the reaction temperature is achieved by heating at a rate of 5-10 °C/min.

En algunas modalidades de la presente invención, en la lámina de cobre-aluminio obtenida en el paso S3, el contenido de cobre no es menor que 45% en peso, y el contenido de aluminio no es menor que 35% en peso. In some embodiments of the present invention, in the copper-aluminum foil obtained in step S3, the copper content is not less than 45% by weight, and the aluminum content is not less than 35% by weight.

En algunas modalidades de la presente invención, en el polvo de batería obtenido en el paso S3, el contenido de aluminio no es mayor que 0.5% en peso. In some embodiments of the present invention, in the battery powder obtained in step S3, the aluminum content is not more than 0.5% by weight.

En algunas modalidades de la presente invención, en el paso S3, el proceso de tamizado comprende: realizar el cribado mediante el uso de un tamiz de doble capa, y el material obtenido en la capa superior es la lámina de cobre-aluminio, y el material obtenido en la capa inferior es el polvo de la batería. In some embodiments of the present invention, in step S3, the screening process comprises: performing screening by using a double-layer sieve, and the material obtained in the upper layer is the copper-aluminum foil, and the material obtained in the lower layer is the battery powder.

De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, tiene al menos los siguientes efectos beneficiosos: According to a preferred embodiment of the present invention, it has at least the following beneficial effects:

1. En las modalidades de la presente invención, en vista del problema de que la batería de desecho es propensa a riesgos de seguridad y oxidación de gran área de cobre y aluminio a una temperatura de pirólisis relativamente alta, se adopta un proceso combinado de pirólisis de baja temperatura y alta presión y pirólisis de presión negativa de temperatura media, en el que la temperatura de todo el proceso se controla por debajo de 400 ° C, y la pirólisis de presión negativa de temperatura media se lleva a cabo en condiciones libres de oxígeno, para evitar la combustión del electrolito y el diafragma en el material pulverizado y el fenómeno posterior de temperatura fuera de control, protegiendo el horno de pirólisis y reduciendo el grado de oxidación de cobre y aluminio. 1. In the embodiments of the present invention, in view of the problem that the waste battery is prone to safety hazards and large-area oxidation of copper and aluminum at a relatively high pyrolysis temperature, a combined process of low-temperature, high-pressure pyrolysis and medium-temperature negative pressure pyrolysis is adopted, in which the temperature of the whole process is controlled below 400 ° C, and the medium-temperature negative pressure pyrolysis is carried out under oxygen-free conditions, so as to prevent combustion of the electrolyte and the diaphragm in the pulverized material and the subsequent temperature runaway phenomenon, protecting the pyrolysis furnace and reducing the oxidation degree of copper and aluminum.

2. Bajo la condición de gas mixto de alta presión, el NO se utiliza como radical libre con un solo electrón, y tiene una alta actividad a una temperatura superior a 100 °C, y puede atacar aleatoriamente el enlace carbono-carbono en polímeros orgánicos bajo la catálisis de trazas de oxígeno, de modo que el polímero se escinde para formar compuestos moleculares pequeños, de modo que se reduce la temperatura de descomposición térmica del polímero. Se hace referencia a la siguiente fórmula de reacción: 2. Under high-pressure mixed gas conditions, NOx acts as a single-electron free radical, exhibiting high activity at temperatures above 100°C. It can randomly attack carbon-carbon bonds in organic polymers under the catalysis of trace oxygen, causing the polymer to cleave into small molecular compounds and reducing the thermal decomposition temperature of the polymer. The reaction formula is as follows:

NO+[-CH2-CF2-HR1-CH2-N=O+ R2-CF2-N=O. NO+[-CH2-CF2-HR1-CH2-N=O+ R2-CF2-N=O.

Las características de absorción únicas del PVDF al dióxido de carbono pueden causar una gran expansión de volumen, lo que conduce a cierto daño mecánico al PVDF, lo que conduce a una escisión más profunda de los enlaces carbono-carbono por el NO. The unique absorption characteristics of PVDF to carbon dioxide can cause large volume expansion, leading to some mechanical damage to the PVDF, which leads to deeper cleavage of carbon-carbon bonds by NO.

En la presente invención, bajo la temperatura relativamente baja, se realiza la escisión del polímero, se evita la oxidación de cobre y aluminio, y se evita adicionalmente la aparición de reacción aluminotérmica. In the present invention, under the relatively low temperature, the cleavage of polymer is carried out, the oxidation of copper and aluminum is avoided, and the occurrence of aluminothermic reaction is further avoided.

3. Durante la pirólisis de presión negativa, el polímero orgánico después de la escisión se puede descomponer y carbonizar a una temperatura ligeramente alta sin la necesidad de calentar por encima de 500 °C, el electrolito en el mismo puede alcanzar fácilmente el punto de ebullición bajo presión negativa y entrar en el sistema de procesamiento de gas de desecho en un estado gaseoso. Además, el cobre y el aluminio no se oxidan, y la reacción aluminotérmica no se produce, logrando el propósito de separación y desorción del polvo de la batería de la lámina de cobre y aluminio. 3. During negative pressure pyrolysis, the organic polymer after cleavage can be decomposed and carbonized at a slightly high temperature without the need to heat above 500°C. The electrolyte within can easily reach the boiling point under negative pressure and enter the waste gas processing system in a gaseous state. Furthermore, copper and aluminum are not oxidized, and the aluminothermic reaction does not occur, achieving the purpose of separating and desorbing battery dust from copper and aluminum foil.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La presente invención se describirá adicionalmente a continuación en conjunto con las figuras y modalidades, en donde: The present invention will be further described below in conjunction with the figures and embodiments, wherein:

La FIGURA 1 es el diagrama de flujo del proceso de la presente invención. FIGURE 1 is the flow diagram of the process of the present invention.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

El concepto de la presente invención y los efectos técnicos producidos por la presente invención se describirán clara y completamente a continuación con referencia a los ejemplos, para comprender completamente el propósito, características y efectos de la presente invención. Obviamente, los ejemplos descritos son solo una parte de las modalidades de la presente invención, en lugar de todas las modalidades. Basándose en las modalidades de la presente invención, otras modalidades obtenidas por aquellos con conocimiento en el arte sin esfuerzo creativo están todos dentro del alcance de protección de la presente invención. The concept of the present invention and the technical effects produced by the present invention will be clearly and fully described below with reference to examples, so as to fully understand the purpose, features, and effects of the present invention. Obviously, the examples described are only a portion of the embodiments of the present invention, rather than all of them. Based on the embodiments of the present invention, other embodiments obtained by those skilled in the art without creative effort are all within the scope of protection of the present invention.

Ejemplo 1Example 1

Se proporciona un método para recuperar el polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura. Con referencia a la FIGURA 1, el proceso específico es el siguiente: A method is provided for recovering battery dust by low-temperature pyrolysis desorption. Referring to FIGURE 1, the specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 5%. Luego, el horno de pirólisis se introdujo con un gas mixto de alta presión y luego se selló, en el que la presión del aire se controló para que fuera de 3MPa, y la temperatura se controló para que fuera de 120°C, manteniéndose durante 5 h, donde el gas mixto de alta presión era un gas mixto de CO<2>, NO y O<2>con una relación de volumen de 100:10:0.1; Step 2: The pulverized material was added into a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 5%. Then, the pyrolysis furnace was introduced with a high-pressure mixed gas and then sealed, in which the air pressure was controlled to be 3MPa, and the temperature was controlled to be 120 ° C, holding for 5 h, where the high-pressure mixed gas was a mixed gas of CO<2>, NO and O<2> with a volume ratio of 100:10:0.1;

Paso 3: Después de que se completó la reacción, la presión en el horno se liberó a presión normal a una velocidad de 0.1MPa/min, y se inició una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.01MPa, y la temperatura se elevó a 310 °C a una velocidad de calentamiento de 5 °C/min, manteniéndose durante 3h; Step 3: After the reaction was completed, the pressure in the furnace was released to normal pressure at a rate of 0.1 MPa/min, and a vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.01 MPa, and the temperature was raised to 310 °C at a heating rate of 5 °C/min, holding for 3 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener la lámina de cobre-aluminio después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the copper-aluminum foil after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: durante la pirólisis a alta presión, solo se observó que aparecían gotas en la superficie del material pulverizado, y el volumen se expandió ligeramente, mientras que no se observaron otros cambios obvios. Durante la pirólisis a presión negativa, la temperatura en el horno se mantuvo constante, el material en polvo se desorbió obviamente y apareció brillo metálico. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During high-pressure pyrolysis, only droplets appeared on the surface of the powdered material, and the volume expanded slightly, while no other obvious changes were observed. During negative-pressure pyrolysis, the temperature in the furnace remained constant, the powder material desorbed significantly, and a metallic luster appeared.

Ejemplo 2Example 2

Se proporciona un método para recuperar el polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura. El proceso específico es como sigue: A method is provided for recovering battery dust by low-temperature pyrolysis desorption. The specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 10%. Luego, el horno de pirólisis se introdujo con un gas mixto de alta presión y luego se selló, en el que la presión del aire se controló para que fuera de 5MPa, y la temperatura se controló para que fuera de 130 °C, manteniéndose durante 4 h, en donde el gas mixto de alta presión era un gas mixto de CO<2>, NO y O<2>con una relación de volumen de 100:13:1; Step 2: The pulverized material was added into a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 10%. Then, the pyrolysis furnace was filled with a high-pressure mixed gas and then sealed, in which the air pressure was controlled to be 5MPa, and the temperature was controlled to be 130 °C, holding for 4 h, where the high-pressure mixed gas was a mixed gas of CO<2>, NO and O<2> with a volume ratio of 100:13:1;

Paso 3: Después de que se completó la reacción, la presión en el horno se liberó a presión normal a una velocidad de 0.3MPa/min, y se inició una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.04MPa, y la temperatura se elevó a 340 °C a una velocidad de calentamiento de 8°C/min, manteniéndose durante 2h; Step 3: After the reaction was completed, the pressure in the furnace was released to normal pressure at a rate of 0.3 MPa/min, and a vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.04 MPa, and the temperature was raised to 340 °C at a heating rate of 8 °C/min, holding for 2 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener el material de la batería después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the battery material after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: durante la pirólisis a alta presión, solo se observó que aparecían gotas en la superficie del material pulverizado, y el volumen se expandió ligeramente, mientras que no se observaron otros cambios obvios. Durante la pirólisis a presión negativa, la temperatura en el horno se mantuvo constante, el material en polvo se desorbió obviamente y apareció brillo metálico. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During high-pressure pyrolysis, only droplets appeared on the surface of the powdered material, and the volume expanded slightly, while no other obvious changes were observed. During negative-pressure pyrolysis, the temperature in the furnace remained constant, the powder material desorbed significantly, and a metallic luster appeared.

Ejemplo 3Example 3

Se proporciona un método para recuperar el polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura. El proceso específico es como sigue: A method is provided for recovering battery dust by low-temperature pyrolysis desorption. The specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 15%. Luego, el horno de pirólisis se introdujo con un gas mixto de alta presión y luego se selló, en el que la presión del aire se controló para que fuera de 8MPa, y la temperatura se controló para que fuera de 150 °C, manteniéndose durante 3 h, en donde el gas mixto de alta presión era un gas mixto de CO<2>, NO y O<2>con una relación de volumen de 100:15:2; Step 2: The pulverized material was added into a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 15%. Then, the pyrolysis furnace was filled with a high-pressure mixed gas and then sealed, in which the air pressure was controlled to be 8MPa, and the temperature was controlled to be 150 °C, holding for 3 h, where the high-pressure mixed gas was a mixed gas of CO<2>, NO and O<2> with a volume ratio of 100:15:2;

Paso 3: Después de que se completó la reacción, la presión en el horno se liberó a presión normal a una velocidad de 0.5MPa/min, y se inició una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.08MPa, y la temperatura se elevó a 360 °C a una velocidad de calentamiento de 10°C/min, manteniéndose durante 1h; Step 3: After the reaction was completed, the pressure in the furnace was released to normal pressure at a rate of 0.5 MPa/min, and a vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.08 MPa, and the temperature was raised to 360 °C at a heating rate of 10 °C/min, holding for 1 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener el material de la batería después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the battery material after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: durante la pirólisis a alta presión, solo se observó que aparecían gotas en la superficie del material pulverizado, y el volumen se expandió ligeramente, mientras que no se observaron otros cambios obvios. Durante la pirólisis a presión negativa, la temperatura en el horno se mantuvo constante, el material en polvo se desorbió obviamente y apareció brillo metálico. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During high-pressure pyrolysis, only droplets appeared on the surface of the powdered material, and the volume expanded slightly, while no other obvious changes were observed. During negative-pressure pyrolysis, the temperature in the furnace remained constant, the powder material desorbed significantly, and a metallic luster appeared.

Ejemplo comparativo 1Comparative example 1

Se proporciona un método para recuperar el polvo de la batería por desorción por pirólisis. Este método difiere del Ejemplo 1 en que no se realizó la pirólisis a baja temperatura y alta presión. El proceso específico es como sigue: A method is provided for recovering battery dust by pyrolysis desorption. This method differs from Example 1 in that low-temperature, high-pressure pyrolysis was not performed. The specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 5%; Step 2: The pulverized material was added to a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 5%;

Paso 3: Se puso en marcha una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.01 MPa, y la temperatura se elevó a 310 °C a una velocidad de calentamiento de 5 °C/min, manteniéndose durante 3h; Step 3: A vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.01 MPa, and the temperature was raised to 310 °C at a heating rate of 5 °C/min, holding for 3 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener el material de la batería después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the battery material after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: Durante la pirólisis a presión negativa, la temperatura en el horno se mantuvo constante, aparecieron gotas fundidas en la superficie del material pulverizado, que se aglomeró después del enfriamiento, y no apareció ningún brillo metálico obvio. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During negative pressure pyrolysis, the temperature in the furnace remained constant, molten droplets appeared on the surface of the pulverized material, which agglomerated after cooling, and no obvious metallic luster appeared.

Ejemplo comparativo 2Comparative example 2

Se proporciona un método para recuperar el polvo de la batería por desorción por pirólisis. Este método difiere del Ejemplo 2 en que no se realizó la pirólisis a baja temperatura y alta presión. El proceso específico es como sigue: A method is provided for recovering battery dust by pyrolysis desorption. This method differs from Example 2 in that low-temperature, high-pressure pyrolysis was not performed. The specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 10%; Step 2: The pulverized material was added to a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 10%;

Paso 3: Se puso en marcha una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.04MPa, y la temperatura se elevó a 340 °C a una velocidad de calentamiento de 8°C/min, manteniéndose durante 2h; Step 3: A vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.04 MPa, and the temperature was raised to 340 °C at a heating rate of 8 °C/min, holding for 2 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener el material de la batería después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the battery material after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: Durante la pirólisis a presión negativa, la temperatura en el horno se mantuvo constante, aparecieron gotas fundidas en la superficie del material pulverizado, que se aglomeró después del enfriamiento, y no apareció ningún brillo metálico obvio. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During negative pressure pyrolysis, the temperature in the furnace remained constant, molten droplets appeared on the surface of the pulverized material, which agglomerated after cooling, and no obvious metallic luster appeared.

Ejemplo comparativo 3Comparative example 3

Se proporciona un método para recuperar el polvo de la batería por desorción por pirólisis. Este método difiere del Ejemplo 3 en que no se realizó la pirólisis a baja temperatura y alta presión. El proceso específico es como sigue: A method is provided for recovering battery dust by pyrolysis desorption. This method differs from Example 3 in that low-temperature, high-pressure pyrolysis was not performed. The specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 15%; Step 2: The pulverized material was added to a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 15%;

Paso 3: Se puso en marcha una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.08MPa, y la temperatura se elevó a 360 °C a una velocidad de calentamiento de 10°C/min, manteniéndose durante 1h; Step 3: A vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.08 MPa, and the temperature was raised to 360 °C at a heating rate of 10 °C/min, holding for 1 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener el material de la batería después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the battery material after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: Durante la pirólisis a presión negativa, la temperatura en el horno se mantuvo constante, aparecieron gotas fundidas en la superficie del material pulverizado, que se aglomeró después del enfriamiento, y no apareció ningún brillo metálico obvio. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During negative pressure pyrolysis, the temperature in the furnace remained constant, molten droplets appeared on the surface of the pulverized material, which agglomerated after cooling, and no obvious metallic luster appeared.

Ejemplo comparativo 4Comparative example 4

Se proporciona un método para recuperar el polvo de la batería por desorción por pirólisis. Este método difiere del Ejemplo 2 en que no se realizó la pirólisis a baja temperatura y alta presión, y se aumentó la temperatura de pirólisis en el paso 3. El proceso específico es como sigue: A method is provided for recovering battery dust by pyrolysis desorption. This method differs from Example 2 in that low-temperature, high-pressure pyrolysis was not performed, and the pyrolysis temperature was increased in step 3. The specific process is as follows:

Paso 1: Se descargó una batería ternaria de iones de litio de desecho, se desmontó y luego se pulverizó en material pulverizado con un tamaño de partícula de menos de 5 cm; Step 1: A waste lithium-ion ternary battery was discharged, disassembled, and then pulverized into pulverized material with a particle size of less than 5 cm;

Paso 2: El material pulverizado se adicionó a un horno de pirólisis con una tasa de llenado controlada para ser 10%; Step 2: The pulverized material was added to a pyrolysis furnace with a filling rate controlled to be 10%;

Paso 3: Se puso en marcha una bomba de vacío para bombear el horno a presión negativa. La presión en el horno de pirólisis se controló para que fuera -0.04MPa, y la temperatura se elevó a 450 °C a una velocidad de calentamiento de 8°C/min, manteniéndose durante 1h; Step 3: A vacuum pump was started to pump the furnace to negative pressure. The pressure in the pyrolysis furnace was controlled at -0.04 MPa, and the temperature was raised to 450 °C at a heating rate of 8 °C/min, holding for 1 h;

Paso 4: Después de que se completó la reacción de pirólisis, los materiales en el horno de pirólisis se cribaron con un tamiz de doble capa para obtener el material de la batería después de la pirólisis en la capa superior, y el polvo de la batería se desorbió durante el proceso de pirólisis en la capa inferior. Step 4: After the pyrolysis reaction was completed, the materials in the pyrolysis furnace were sieved with a double-layer sieve to obtain the battery material after pyrolysis in the upper layer, and the battery powder was desorbed during the pyrolysis process in the lower layer.

Monitoreo de las condiciones en el horno de pirólisis: Durante la pirólisis de presión negativa, después de que la temperatura en el horno alcanzó los 450 °C, apareció una llama, la temperatura estaba fuera de control y se elevó por sí misma, las chispas salpicaron rápidamente y el material estaba en un estado fundido rojizo y no tenía un brillo metálico obvio después del enfriamiento. Monitoring the conditions in the pyrolysis furnace: During negative pressure pyrolysis, after the temperature in the furnace reached 450 °C, a flame appeared, the temperature was out of control and rose by itself, sparks splashed rapidly, and the material was in a reddish molten state and had no obvious metallic luster after cooling.

Los polvos de batería y las láminas metálicas obtenidas en los Ejemplos 1 -3 y los Ejemplos Comparativos 1-4 se probaron, y los resultados se muestran en la Tabla 1. The battery powders and metal foils obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-4 were tested, and the results are shown in Table 1.

Tabla 1 Table 1

En los Ejemplos Comparativos 1-3, una gran cantidad de metal de transición permaneció en la lámina de metal, lo que indica que la temperatura de pirólisis fue insuficiente, para lo cual la reacción de pirólisis fue difícil de realizar por completo. En el Ejemplo Comparativo 4, la reacción aluminotérmica ocurrió obviamente, todo el aluminio se oxidó básicamente en polvo negro y no se obtuvo lámina de aluminio formada. In Comparative Examples 1-3, a large amount of transition metal remained in the metal foil, indicating that the pyrolysis temperature was insufficient, making it difficult to fully complete the pyrolysis reaction. In Comparative Example 4, the aluminothermic reaction occurred clearly, and all the aluminum was essentially oxidized to black powder, and no aluminum foil was formed.

Claims (10)

REIVINDICACIONES 1. Un método para recuperar polvo de batería mediante desorción por pirólisis a baja temperatura, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:1. A method for recovering battery dust by low-temperature pyrolysis desorption, characterized in that it comprises the following steps: S1: descargar, desmontar y pulverizar una batería de desecho para obtener material pulverizado;S1: Unloading, disassembling and pulverizing a waste battery to obtain pulverized material; S2: someter el material pulverizado a una reacción de pirólisis en una atmósfera mixta a una presión de gas de 3-8 MPa y una temperatura de 120-150 °C, en donde la atmósfera mixta es un gas mixto de CO<2>, NO y O<2>con una relación de volumen de 100: (10- 15):(0-2);S2: Subjecting the pulverized material to a pyrolysis reaction in a mixed atmosphere at a gas pressure of 3-8 MPa and a temperature of 120-150 °C, wherein the mixed atmosphere is a mixed gas of CO<2>, NO and O<2> with a volume ratio of 100: (10-15):(0-2); S3: someter los materiales de reacción obtenidos en el paso S2 a una reacción de pirólisis bajo presión negativa a 310-360 °C, y luego cribar los materiales reaccionados para obtener lámina de cobre-aluminio y polvo de batería.S3: Subject the reaction materials obtained in step S2 to a pyrolysis reaction under negative pressure at 310-360 °C, and then sieve the reacted materials to obtain copper-aluminum foil and battery powder. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S1, el tamaño de partícula del material pulverizado es inferior a 5 cm.2. The method according to claim 1, characterized in that in step S1, the particle size of the pulverized material is less than 5 cm. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S1, la batería de desecho es al menos una seleccionada del grupo que consiste de una batería de iones de litio ternaria, una batería de fosfato de hierro y litio, una batería de cobalto de litio, una batería de manganato de litio, o una batería de niquelato de litio.3. The method according to claim 1, characterized in that in step S1, the waste battery is at least one selected from the group consisting of a ternary lithium ion battery, a lithium iron phosphate battery, a lithium cobalt battery, a lithium manganate battery, or a lithium nickelate battery. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S2, la duración de la reacción de pirólisis es de 3-5 h.4. The method according to claim 1, characterized in that in step S2, the duration of the pyrolysis reaction is 3-5 h. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S2, la reacción de pirólisis se realiza en un horno de pirólisis, y la tasa de llenado del material pulverizado en el horno de pirólisis se controla para que sea de 5-15%.5. The method according to claim 1, characterized in that in step S2, the pyrolysis reaction is carried out in a pyrolysis furnace, and the filling rate of the pulverized material in the pyrolysis furnace is controlled to be 5-15%. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S3, la presión negativa tiene un valor de -0.01 a -0.08MPa.6. The method according to claim 1, characterized in that in step S3, the negative pressure has a value of -0.01 to -0.08MPa. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S3, la duración de la reacción de pirólisis es de 1-3 h.7. The method according to claim 1, characterized in that in step S3, the duration of the pyrolysis reaction is 1-3 h. 8. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque después de que se completa la reacción de pirólisis en el paso S2, la presión en el horno de pirólisis se libera a presión normal a una velocidad de 0.1-0.5 MPa/min, y luego se inicia una bomba de vacío para bombear el horno de pirólisis a la presión negativa.8. The method according to claim 5, characterized in that after the pyrolysis reaction is completed in step S2, the pressure in the pyrolysis furnace is released to normal pressure at a rate of 0.1-0.5 MPa/min, and then a vacuum pump is started to pump the pyrolysis furnace to the negative pressure. 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el paso S3, la temperatura de reacción se logra calentando a una velocidad de 5-10 °C/min.9. The method according to claim 1, characterized in that in step S3, the reaction temperature is achieved by heating at a rate of 5-10 °C/min. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, e caracterizado porque en el paso S3, el proceso de cribado comprende: realizar el cribado mediante el uso de un tamiz de doble capa, y el material obtenido en la capa superior es la lámina de cobre-aluminio, y el material obtenido en la capa inferior es el polvo de batería.10. The method according to claim 1, characterized in that in step S3, the screening process comprises: performing screening by using a double-layer sieve, and the material obtained in the upper layer is the copper-aluminum foil, and the material obtained in the lower layer is the battery powder.
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