基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法与流程

1.本发明属于锂离子电池、材料回收利用技术领域，涉及一种基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法。


背景技术：

2.锂离子电池涂层在使用过程中，存在不同程度的损伤和性能的退化。因此，无论是废品回收利用，还是修复，都不可避免地要面临涂层去除的问题。传统涂层去除主要采用动力砂盘或砂纸手动打磨的方法，针对严重破损区域，主要采用打磨喷砂法、激光清洗、电磁感应去除和化学方法。但这些去除方法都会造成二次污染。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，基于超声波空化机理，提出一种采用水作为介质，诱导超声空化现象产生，利用空化泡溃灭时产生的作用力实现涂层去除目的，相较于现有技术更加环保高效。
4.其具体采用以下技术方案：一种基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：采用水作为介质，超声作为外界激励，诱导水中空化气泡产生，使得空化气泡在锂离子电池涂层表面溃灭而达到涂层去除的目的。
5.进一步地，采用高速摄影仪进行观察，确定空化气泡产生的最佳位置，以调整锂离子电池的最佳摆放位置。
6.进一步地，在进行空化处理之前，首先进行预处理，以初步去除涂层表面pvdf粘结剂。
7.进一步地，采用超声波换能器产生超声波；根据采用所述高速摄影仪的观察结果，将锂离子电池通过夹具固定在换能器表面的最佳位置。
8.进一步地，在空化处理的过程中，对锂离子电池进行翻面，使两面的涂层都能够得到均匀脱除，避免空化气泡对同一位置持续进行溃灭作用。
9.进一步地，所述超声波换能器内置两个并排的超声波振子，采用不锈钢结构进行包覆；通过置于盛水的玻璃缸当中，诱导水中空化气泡产生，水面高度没过锂离子电池至少5cm。
10.相比于现有技术，本发明及其优选方案不仅可有效解决机械去除法和化学去除法去除涂层过程中易出现基体损伤、基体腐蚀、涂层去除不均匀等问题，同时还可解决化学法去除过程中产生的各类环境污染和人体伤害，是一种清洁、无损伤、环保的涂层去除方法，并可以达到对材料的有效回收利用。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1本发明实施例试验流程示意图。
12.图2本发明实施例基于超声波空化的磷酸铁锂回收试验装置俯视图。
13.图3本发明实施例脱除验证试验流程示意图。
14.图中：1-可透视玻璃缸；2-磷酸铁锂试样；3-试样夹具；4-超声波换能器。
具体实施方式
15.为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：1. 试验方法本实施例旨在利用超声波溃灭产生的空化气泡对锂电池正极材料表面的涂层进行回收。采用高速摄影仪进行观察，确定空化气泡产生的最佳位置。
16.2. 试验步骤锂电池正极材料主要由铝箔和表面正极活性物质组成，表面活性物质在铝箔正反面形成涂层。如图1所示，本实施例提供一试验的具体过程，旨在展现本发明方案的主要设计点。
17.（1）预处理：试样预处理方式分为四种，分别是100℃水浴加热称量，700℃马弗炉分步高温处理，有机溶剂甲醇处理（2）将试样固定在换能器表面。固定方式如图2所示。
18.本实施例换能器内置两个并排超声波振子（频率为40khz，功率0~100w可调），采用不锈钢结构进行包覆，其上设有不锈钢管，用于换能器电源线连接。
19.超声波换能器4置于可透视玻璃缸1中，在正前方布置闪光灯和高速摄影仪观察空化气泡的产生以及对涂层的脱除作用。
20.将磷酸铁锂试样2（代替锂离子电池）采用试样夹具3固定在换能器表面产生空化气泡较多的位置。
21.（3）在容器中加入清水，水面高度没过试样5cm。
22.（4）针对超声波空化过程进行摄像机焦距、像素、水平分辨率和背光补偿等的调试试验，将超声波功率设置为80w，开启超声波发生器。观察空化气泡产生的位置。
23.（5）采用pc机设置高速摄影仪单位时间的拍摄帧数为10000帧/秒。
24.（6）开启超声波发生器。每间隔五分钟后将试样进行正反翻面，使试样两面的涂层都能够得到均匀脱除，避免空化气泡对同一位置进行溃灭作用，从而破坏试样本身结构。
25.（7）15分钟后，观察到试样表面涂层脱落完全。
26.（8）取出试样，进行真空恒温干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为0.5h。
27.（9）称量涂层脱除后试样的质量，计算脱除效率。
28.至此，本实施例提供的脱除部分的试验完成，如图3所示，以下进行对材料回收的验证试验。
29.将回收的正极涂层材料，乙炔黑，pvdf，按照8:1:1的质量比在样品管中混合均匀。
30.（10）在上述物质中滴入4~5滴nmp溶剂，直到上述混合样品变得粘稠。
31.（11）将样品管放入球磨机进行球磨，球磨时间为30min~50min，使其充分混合。
32.（12）称量空白铝箔质量，用刷子对铝箔进行涂样。
33.（13）涂样结束后放进烘干箱，采用80℃烘干一晚上。
34.（14）取出制好的极片，放入压片机中进行压片。
35.（15）将极片放入电池壳中进行组装。
36.组装顺序为：正极外壳极片隔膜锂块电解液泡沫镍负极外壳（组装过程全程在手套箱内进行）（16）压片机压片，静置2h，使得电池内物质充分浸润，测量电池循环性能。
37.3. 试验结果涂层脱除效率可达77.5%。回收的涂层二次再生电化学性能良好，电容量比可达145mah/g。
38.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
39.本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。


技术特征：
1.一种基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：采用水作为介质，超声作为外界激励，诱导水中空化气泡产生，使得空化气泡在锂离子电池涂层表面溃灭而达到涂层去除的目的。2.根据权利要求1所述的基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：采用高速摄影仪进行观察，确定空化气泡产生的最佳位置，以调整锂离子电池的最佳摆放位置。3.根据权利要求1所述的基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：在进行空化处理之前，首先进行预处理，以初步去除涂层表面pvdf粘结剂。4.根据权利要求2所述的基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：采用超声波换能器产生超声波；根据采用所述高速摄影仪的观察结果，将锂离子电池通过夹具固定在换能器表面的最佳位置。5.根据权利要求4所述的基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：在空化处理的过程中，对锂离子电池进行翻面，使两面的涂层都能够得到均匀脱除，避免空化气泡对同一位置持续进行溃灭作用。6.根据权利要求4所述的基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，其特征在于：所述超声波换能器内置两个并排的超声波振子，采用不锈钢结构进行包覆；通过置于盛水的玻璃缸当中，诱导水中空化气泡产生，水面高度没过锂离子电池至少5cm。

技术总结
本发明提出一种基于空化泡溃灭实现涂层去除的方法，采用水作为介质，超声作为外界激励，诱导水中空化气泡产生，使得空化气泡在锂离子电池涂层表面溃灭而达到涂层去除的目的。不仅可有效解决机械去除法和化学去除法去除涂层过程中易出现基体损伤、基体腐蚀、涂层去除不均匀等问题，同时还可解决化学法去除过程中产生的各类环境污染和人体伤害，是一种清洁、无损伤、环保的涂层去除方法，并可以达到对材料的有效回收利用。材料的有效回收利用。材料的有效回收利用。


技术研发人员：刘康林 周铭 张经伟 李加庆 程万里
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2022/4/1