铝塑膜的回收方法

技术领域

本申请涉及废旧电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧电池铝塑膜的回收方法。

背景技术

锂离子电池是目前主流的储能装置，在随处可见的电子产品、新能源汽车和固定储能领域中发挥着重要的作用。由于锂离子电池的使用寿命目前只有5-10年，使得未来每年数百吨废旧锂离子电池的回收再利用成为目前的重中之重。传统的电池回收方法只关心高价值元素的提取，然而这类型的回收方法经济效益特别低，环境污染极其严重。

铝塑膜作为锂离子电池的电芯外壳，起到非常重要的保护作用。根据电芯大小不同，铝塑膜在电池中的含量可高达5％-10％。铝塑膜由内至外一般包括封装层、金属层和保护层。封装层的材质包括聚丙烯，金属层的材质包括铝，保护层的材质包括尼龙。铝塑膜性质较稳定，然而，在锂离子电池的使用过程中，铝塑膜会因尺寸变小无法对电芯进行完全包覆而报废。

正因为铝塑膜极其稳定的性质，报废的铝塑膜在回收过程中具有一定的挑战性。普通的铝塑膜在室温下耐酸耐碱，非常难处理。而将铝塑膜直接热处理或者填埋，不仅会严重影响环境而且造成资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种简单高效且经济环保的铝塑膜的回收方法，其能将废旧的铝塑膜中的三层主要材料单独分离。

本申请一实施方式提供一种铝塑膜的回收方法，所述铝塑膜包括聚丙烯层、铝箔层和尼龙层。所述回收方法包括如下步骤：

加热处理：将铝塑膜加热至160℃～250℃保温，得到液态的混合物；和

酸碱处理：将经过加热处理的铝塑膜放入酸溶液或碱溶液中，得到反应液和尼龙层。

本申请中，废旧的铝塑膜指的是电池制造工程废旧的铝塑膜或者废旧电池回收的铝塑膜。本申请利用铝塑膜聚丙烯层熔点较低的特性，先通过加热处理将聚丙烯层熔融，从而分离出聚丙烯；再利用铝容易与酸或碱反应形成铝离子而尼龙层不与酸碱反应的特性，将铝箔层与尼龙层分离，从而将铝塑膜中的三层材料分别分离。

一种实施方式中，所述混合物包括聚丙烯。聚丙烯可以作为工程塑料继续使用。

一种实施方式中，所述混合物还包括粘结剂，所述粘结剂在所述混合物中的质量比不超过5％。

一种实施方式中，所述酸溶液包括盐酸、硫酸或硝酸。铝箔层与酸反应后生成铝离子，从而可将铝箔层和尼龙层分离。

一种实施方式中，所述酸溶液的浓度为0.5M～2M。

一种实施方式中，所述酸溶液的浓度为1M。

一种实施方式中，所述碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾。铝箔层与碱反应后生成铝离子，从而可将铝箔层和尼龙层分离。

一种实施方式中，所述碱溶液的浓度为0.5M～2M。

一种实施方式中，所述碱溶液的浓度为1M。

一种实施方式中，所述回收方法还包括：将所述反应液的pH调至8～9，得到氢氧化铝沉淀。

本申请根据铝塑膜材料特性的不同，利用材料熔点和化学性质将铝塑膜中的三层主要材料单独分离。铝塑膜表面的聚丙烯层在一定温度下融化后可快速沉入容器底部，可以作为工程塑料继续使用。铝箔层与酸或碱反应后生成铝离子，并可进一步生成氧化铝沉淀。铝箔层选择性去除后，便获得了分离的尼龙层，尼龙层可以再熔融制粒，用于功能性塑料。本申请所述方法操作简单高效，经济环保，能充分利用废旧锂离子电池中的非活性材料，适于规模化制备生产。

附图说明

图1为本申请一实施方式的铝塑膜的回收方法的流程图。

图2为本申请一实施方式的铝塑膜在回收过程中的结构示意图。

图3为本申请实施例1步骤S1中的液体的红外图谱。

图4为本申请实施例1步骤S2中的膜状物的红外图谱。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请实施例。

主要元件符号说明

封装层 10

金属层 30

保护层 50

聚丙烯层 101

粘结层 102，502

尼龙层 501

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请实施例。

另外，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

请参阅图1，本申请一实施方式提供一种铝塑膜的回收方法，其包括如下步骤：

S1：加热处理：将铝塑膜加热至160℃～250℃保温，得到液态的混合物；

S2：酸碱处理：将经过加热处理的铝塑膜放入酸溶液或碱溶液中，得到反应液和尼龙层。

本申请中，废旧的铝塑膜指的是电池制造工程废旧的铝塑膜或者废旧电池回收的铝塑膜。请参阅图2，本申请所述铝塑膜可包括封装层10、金属层30和保护层50。所述封装层10可包括聚丙烯(PP)层101和粘接层102，所述粘接层102在所述聚丙烯层101和所述金属层30之间。所述金属层30可为铝箔(Al)层。所述保护层50可包括尼龙(PA)层501和粘接层502，所述粘接层502在所述尼龙层501和所述金属层30之间。所述粘接层102和502由粘接剂形成。所述电池可以为任何类型的任何容量的待回收的电池，例如，可为但不限于锂离子电池等。所述锂离子电池可为但不限于磷酸铁锂(LFP)电池、镍酸锂(LNO)电池、锰酸锂(LMO)电池、钴酸锂(LCO)电池、镍钴锰酸三元锂(NCM)电池、镍钴铝酸三元锂(NCA)电池等，本申请并不作限制。

如图1和图2所示，步骤S1中，本申请利用聚丙烯层101熔点较低(聚丙烯的熔点在160℃左右)而铝箔层(熔点为660℃左右)和尼龙层501(熔点为260℃左右)熔点较高的特性，先通过加热处理将温度升至160℃～250℃，使聚丙烯层101完全熔融为液态，流入容器底部，从而分离出聚丙烯。加热处理可在隔绝氧气的条件下进行，也可在有氧的条件下进行，本申请并不作限制。

所述混合物包括聚丙烯和少量的粘结剂，所述粘结剂在所述混合物中的质量比不超过5％。由于聚丙烯无粘性，所述粘结剂在铝塑膜中的作用便是将所述聚丙烯与铝箔层进行粘结。虽然混合物中含有少量粘结剂，但是所述粘结剂并不影响回收得到的聚丙烯作为工程塑料继续使用。

如图1和图2所示，步骤S2中，将聚丙烯层101从铝塑膜中分离后，本申请利用铝容易与酸或碱反应形成铝离子而尼龙层不与酸碱反应的特性，金属铝生成铝离子进入反应液中，从而将铝箔层与尼龙层501分离。容器中的膜状物质便是尼龙层，也即，将铝塑膜中的三层材料完全分离。虽然膜状物中含有少量粘结剂，但是所述粘结剂并不影响回收得到的尼龙用于功能性塑料。

一些实施例中，步骤S2中的酸溶液可为但不限于盐酸、硫酸、硝酸等，只要能与铝反应生成铝离子即可。

进一步地，所述酸溶液的浓度可为0.5M～2M(摩尔/升)。

进一步地，所述酸溶液的浓度可为1M。

一些实施例中，步骤S2中的碱溶液可为但不限于氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾等，只要能与铝反应生成铝离子即可。

进一步地，所述碱溶液的浓度可为0.5M～2M。

进一步地，所述碱溶液的浓度可为1M。

请继续参阅图1，一些实施例中，所述回收方法还包括步骤S3：将所述反应液的pH调至8～9，得到氢氧化铝沉淀。

以下将结合具体实施例对本申请做进一步详细描述。

实施例1

将20Ah商业化废旧软包锂离子电池放电后拆解，得到铝塑膜外壳，重量约为30g。将铝塑膜裁剪成5cm×8cm大小的块状。

步骤S1：将裁剪后的铝塑膜外壳竖立在耐高温容器(本实施例中为玻璃瓶)中，加热至200度，保温2小时。然后取出容器，将容器底部的液体用红外光谱仪进行分析测试，红外图谱请见图3。热处理后的铝塑膜一面呈现银白色(铝的颜色)，说明铝塑膜表面的聚丙烯层已去除，从而露出中间层的铝而显示出银白色。

步骤S2：加热完成后，将容器内铝塑膜剩余的物质取出，放入10mL 1M的氢氧化钠溶液中浸泡，直至气泡消失(铝与氢氧化钠溶液反应可生成氢气从而产生气泡，气泡消失则代表反应完成)，然后得到反应液和透明的膜状物。所述反应液中包含铝离子，所述透明的膜状物便是尼龙。将透明的膜状物用红外光谱仪进行分析测试，红外图谱请见图4。

步骤S3：将反应液的pH调至8，反应液中的铝离子便可生成絮状的氢氧化铝沉淀而析出。

实施例2

将废旧软包锂离子电池放电后拆解，得到铝塑膜外壳，重量约为30g。将铝塑膜裁剪成5cm×8cm大小的块状。

步骤S1：将铝塑膜外壳竖立在耐高温容器(本实施例中为玻璃瓶)中，加热至160度，保温2小时。然后取出容器，容器底部有液体。观察热处理后的铝塑膜，其中一面呈现银白色(铝的颜色)，说明铝塑膜表面的聚丙烯层已去除，从而露出中间层的铝而显示出银白色，容器底部的液体包含聚丙烯。

步骤S2：加热完成后，将容器内铝塑膜剩余的物质取出，放入20mL 0.5M的盐酸溶液中浸泡，直至气泡消失(铝与盐酸溶液反应可生成氢气从而产生气泡，气泡消失则代表反应完成)，然后得到反应液和透明的膜状物。所述反应液中包含铝离子，所述透明的膜状物便是尼龙。

步骤S3：将反应液的pH调至9，反应液中的铝离子便可生成絮状的氢氧化铝沉淀而析出。

实施例3

将废旧软包锂离子电池放电后拆解，得到铝塑膜外壳，重量约为30g。将铝塑膜裁剪成5cm×8cm大小的块状。

步骤S1：将铝塑膜外壳竖立在耐高温容器(本实施例中为玻璃瓶)中，加热至250度，保温2小时。然后取出容器，容器底部有液体。观察热处理后的铝塑膜，其中一面呈现银白色(铝的颜色)，说明铝塑膜表面的聚丙烯层已去除，从而露出中间层的铝而显示出银白色，容器底部的液体包含聚丙烯。

步骤S2：加热完成后，将容器内铝塑膜剩余的物质取出，放入8mL 2M的硫酸溶液中浸泡，直至气泡消失(铝与硫酸溶液反应可生成氢气从而产生气泡，气泡消失则代表反应完成)，然后得到反应液和透明的膜状物。所述反应液中包含铝离子，所述透明的膜状物便是尼龙。

步骤S3：将反应液的pH调至9，反应液中的铝离子便可生成絮状的氢氧化铝沉淀而析出。

将实施例1步骤S1中容器底部的液体用红外光谱仪进行分析测试，红外图谱请见图3。聚丙烯中含有-CH

将实施例1步骤S2中得到的透明膜状物用红外光谱仪进行分析测试，红外图谱如图4所示。尼龙材料含有-CONH-(肽键)和-CH2-官能团，-CONH-的代表峰为1636cm

本申请根据铝塑膜材料特性的不同，利用材料熔点和化学性质将铝塑膜中的三层主要材料单独分离。铝塑膜表面的聚丙烯层在一定温度下融化后可快速沉入容器底部，可以作为工程塑料继续使用。铝箔层与酸或碱反应后生成铝离子，并可进一步生成氧化铝沉淀。铝箔层选择性去除后，便获得了分离的尼龙层，尼龙层可以再熔融制粒，用于功能性塑料。本申请所述方法操作简单高效，经济环保，能充分利用废旧锂离子电池中的非活性材料，适于规模化制备生产。

以上说明是本申请一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本申请的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本申请的保护范围。