锂电池整包破碎工艺流程详解

锂电池整包破碎工艺是一套高度集成的物理-热化学协同处理过程。其核心目标是将复杂的电池包（包含外壳、模组、电芯、BMS系统等）通过机械力和热能，分解为高纯度的黑粉（正负极材料）、铜、铝、隔膜等单一组分，以便后续的资源化利用。

整个工艺流程通常可以分为以下几个关键阶段：
第一阶段：上料与预处理（安全与尺寸 reduction）
1. 自动上料：废旧电池包通过链板输送机或抓斗等设备，被输送至一级破碎工位。对于大型电池包，可能需要先进行人工或机械拆解，去除部分大型结构件，以便进入破碎设备。
2. 无氧撕碎（一级破碎）：这是整包破碎的核心安全环节。电池包直接进入双轴撕碎机进行粗破碎。
关键技术创新：为了防止带电破碎时产生火花引发燃爆，先进的工艺（如绿捷环保的系统）会在破碎腔内通入**氮气（N₂）**作为保护气，将氧含量控制在 **≤2%**。
处理结果：电池包被撕碎成约 **30–40 mm** 的块状物料，此时电池内部的电芯结构被打破，黑粉初步暴露。

第二阶段：烘干与热解（除液与有机物分解）
撕碎后的物料仍含有电解液、水分以及粘结剂（如PVDF），需要通过热能进行处理。
1. **低温烘干**：物料经密闭输送设备进入烘干系统。在 **105–120℃** 的温度下，利用热风或真空环境，去除物料表面的游离水和大部分残余电解液。这一步还能防止后续粉碎过程中的物料团聚。
2. **热解剥离（二级热处理）**：对于需要深度剥离黑粉的工艺，物料会进入热解炉。
- **过程描述**：在 **500–600℃** 的高温及惰性气氛下，电解液完全挥发，隔膜和粘结剂（PVDF）发生热裂解，转化为气体和灰分。
- **效果**：正负极材料与铜铝箔发生脆化、脱落，为后续的高效分选奠定基础。

*第三阶段：多级破碎与磨粉（深度解离）**
经过热处理的物料，通过锤式破碎机或研磨机进行进一步的细化处理，使黑粉与金属彻底分离。
1. **二级细碎**：烘干后的物料进入锤式破碎机，被粉碎至 **5–10 mm** 以下。此时，大部分黑粉已经从金属箔上脱落。
2. **三级研磨（可选）**：对于一些结合紧密的物料，会进入磨粉机进行深度研磨，利用机械力将附着在金属表面的微细黑粉彻底剥离，使其达到适合气流分选的粒度。

第四阶段：多级分选与分离（资源富集）
这是将混合物料“拆解”为单一产品的关键步骤，通常采用“筛分+磁选+风选+重选”的组合拳。
1. **筛分（分级）**：破碎后的物料首先通过滚筒筛或振动筛，按粒径大小进行分级。大颗粒（主要是金属碎片）进入下一级分选，小颗粒（主要是黑粉和细小金属）则进入风选环节。
2. **磁选（除铁）**：利用磁选机将物料中的铁磁性物质（如钢壳碎片、极耳铁片）分离出来，单独收集。
3. **气流分选（铜铝分离与黑粉收集）**：这是最核心的分离步骤。
- **风选原理**：利用引风机产生的负压气流，将轻重不同的物料分离开。
- **过程**：较轻的黑粉和隔膜碎片随气流上升，被收集到旋风集尘器或脉冲除尘器中；较重的铜、铝金属颗粒则下沉，落入比重分选机。
4. **比重分选（铜铝分离）**：由于铜和铝的密度不同，在风力和机械振动的共同作用下，它们会在比重分选机中分层，从而实现铜与铝的精准分离。

第五阶段：环保与尾气处理（闭环与达标）
在整个破碎分选过程中，会产生粉尘、挥发性有机物（VOCs）和热解气体，必须进行严格处理。
1. **粉尘处理**：全系统采用负压运行，粉尘通过管道进入**脉冲除尘器**，滤筒覆膜技术能有效拦截微细粉尘，确保车间无粉尘外溢。
2. **尾气净化**：热解产生的废气和除尘系统的尾气，会进入“二次燃烧室（RTO）+急冷+碱洗+活性炭吸附”系统。
- **结果**：有机废气被彻底氧化分解，酸性气体（如HF）被中和，最终排放的气体达到国家甚至欧盟的环保标准。

锂电池整包破碎工艺流程是一个从“复杂混合物”到“单一高纯度产品”的转化过程。通过 **“无氧撕碎—烘干热解—多级破碎—智能分选—环保净化”** 这五大步骤，实现了电池包中锂、钴、镍、铜、铝等战略资源的高效回收，回收率通常可达 **98%** 以上，真正做到了“吃干榨净”，将退役电池变成了宝贵的“城市矿山”。