一種PVDF電池隔膜邊料的回收處理方法

張明敏 吳彬彬 王毓強(qiáng)

摘 要：電池隔膜在生產(chǎn)過程中需切除兩邊的邊料，為將這些邊料回收利用，變廢為寶，通過試驗(yàn)，已摸索出了一套PVDF隔膜邊料回收利用的處理方法，并應(yīng)用于生產(chǎn)，達(dá)到了降低成本、保護(hù)環(huán)境的效果。

關(guān)鍵詞：邊料；回收；團(tuán)粒

隨著資源短缺、環(huán)境污染等問題的日益凸顯，以環(huán)保、節(jié)能為主要特點(diǎn)的電動汽車正逐漸替代燃油汽車步入人們的生活。電動汽車是指以車載電源為動力，其電源主要為動力電池，電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜和殼體等幾部分組成的。通常，在電池隔膜生產(chǎn)過程中，有部分邊角料產(chǎn)生，如不處理這些邊料就成了廢棄物，不僅浪費(fèi)，而且污染環(huán)境。筆者經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，成功探索出了一套隔膜邊料有效回收利用的處理方法，與大家分享。

1 隔膜生產(chǎn)過程中邊料的產(chǎn)生

一般在隔膜流延生產(chǎn)過程中，由于流延時兩邊會產(chǎn)生內(nèi)縮，造成流延片的兩邊較厚，為滿足收卷的平整性，在收卷前必需把兩邊的厚邊料進(jìn)行切除，切除的邊角料通常稱之為邊料。另外，收卷后的隔膜還需要分切成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的小卷，此時也會產(chǎn)生一小部分的邊角料（包含檢測不合格項(xiàng)），兩部分的邊料廢膜合計(jì)會占一定的比例，最初開發(fā)時高達(dá)20%左右，如果棄之邊料不回收，不僅浪費(fèi)原料，造成隔膜單價提高，而且污染環(huán)境。

2 PVDF隔膜邊料直接回收處理存在的問題

2.1 直接回收：將PVDF隔膜邊料用薄膜破碎機(jī)破碎成小于1cm以下的小碎片，按20%的比例直接摻入原料回收利用。

2.2 存在問題：滲入回收料后生產(chǎn)的隔膜表面瑕疵數(shù)明顯增多，斷膜概率頻發(fā)，由于隔膜內(nèi)含有微孔，孔隙率為50%，碎片比重較輕，喂料時易架橋，普通喂料螺桿難喂料，需強(qiáng)制喂料。

2.3 原因分析：對隔膜表面瑕疵點(diǎn)進(jìn)行分析，檢查發(fā)現(xiàn)含有微小的白色膠條狀，分析原因是破碎的小碎塊在擠出機(jī)內(nèi)熔融時間不夠充分，另外過濾網(wǎng)堵塞也明顯加重，試驗(yàn)表明此隔膜邊料直接破碎后回收效果不理想。

3 幾種常見的薄膜膜邊料回收處理方法

常見的薄膜邊料回收處理方法主要包括：方法一，把在線生產(chǎn)過程中的兩條邊料引至破碎機(jī)，破碎的邊料再經(jīng)過擠出機(jī)進(jìn)行造粒，循環(huán)利用。方法二，改進(jìn)塑料薄膜回收造粒機(jī)的性能，料筒熔料直接進(jìn)入塑料擠出機(jī)，不必儲存，直接擠出致密條型粒料，適用于造粒成型。方法三，將邊料輸送至邊料裝置，然后再送至邊料回收擠出機(jī)，擠出機(jī)口處設(shè)置有切刀造粒，無需電加熱，通過摩擦處理成熔融狀態(tài)后擠出，實(shí)現(xiàn)在線回收邊料、造粒、送料等自動化生產(chǎn)。

4 PVDF電池隔膜邊料回收處理方法

為了探索出一種適合PVDF電池隔膜邊料回收的處理方法，經(jīng)過對邊料回收設(shè)備的大量調(diào)研和試驗(yàn)，初步形成了適合PVDF隔膜邊料處理的簡單方法：

方法一：將邊料隔膜引至薄膜破碎機(jī)碎成1cm大小的碎紙片待用。然后再用團(tuán)料機(jī)進(jìn)行團(tuán)粒。團(tuán)粒方法：先開啟團(tuán)粒機(jī)空轉(zhuǎn)，等筒內(nèi)溫度升至70℃時，開始慢慢倒入碎紙片，等溫度升到105℃時，停止進(jìn)料，待溫度升至110℃時，加入約200ml純水，均勻澆入，冷卻物料，待溫度下降至105℃時，開啟料閥卸出料。此方法團(tuán)粒后的物料顆粒均勻一致，110℃溫度已能使膜孔完全閉合，團(tuán)粒后的物料能滿足生產(chǎn)要求。

方法二：將邊料隔膜剪成2米長的片狀或條狀待用，然后再投入團(tuán)料機(jī)進(jìn)行團(tuán)粒。團(tuán)粒方法：先開啟團(tuán)粒機(jī)空轉(zhuǎn)，等筒內(nèi)溫度升至70℃時，開始慢慢投入隔膜片狀或條狀，等溫度升到105℃時，停止進(jìn)料，待溫度升至110℃時，加入約200ml純水，均勻澆入，冷卻物料，待溫度下降至105℃時，開啟料閥卸出料。此時團(tuán)粒后的物料顆粒不均勻，約有5～10%的小條狀物和較大顆粒狀，條狀物可收集直接投入團(tuán)粒機(jī)繼續(xù)團(tuán)粒，其余團(tuán)粒后的物料需進(jìn)入破碎機(jī)重新破碎，破碎機(jī)的篩網(wǎng)孔徑為4 mm，經(jīng)過破碎機(jī)處理后的物料可滿足生產(chǎn)要求。

方法三：將邊料隔膜引至薄膜破碎機(jī)碎成1cm大小不一的碎紙片待用。經(jīng)冷凍粉碎處理加工成需要的目數(shù)（200目左右），可直接喂料生產(chǎn)。

表1 三種方法加工時間、加工費(fèi)用（100kg邊料）對比

注：在用破碎機(jī)功率為5kw，團(tuán)粒機(jī)功率為30kw，工業(yè)電費(fèi)按1元/度計(jì)算。

以上三種加工方法的物料均可直接投入生產(chǎn)，方法二的加工費(fèi)用最為經(jīng)濟(jì)。

表2 隔膜邊料回收前后數(shù)據(jù)對比

目前單個電池隔膜用量約為1m2，原料消耗量由原來的23.05g降至19.36g，單個電池隔膜材料成本至少可降低0.3元/個。

5 結(jié)束語

按年產(chǎn)電池300萬個計(jì)，每年可節(jié)省90萬元，不僅給企業(yè)創(chuàng)造了利潤，而且也減少了環(huán)境污染，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶。隔膜的邊料回收值得大力提倡。

參考文獻(xiàn)

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004535.7. 2012-7-1.

作者簡介：張明敏 （1966-5），女，浙江省湖州市，工程師，大專，研究方向：鋰離子電池材料開發(fā)過程工藝及設(shè)備的研究。