CN103493284B - 电池组处理装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在将电池组浸渍到放电液中对电池组进行放电时，能够在短时间进行放电的电池组处理装置及处理方法。用于将由单电池（c）和框体（b）构成的电池组（P）浸渍到放电液中来进行放电的处理装置（A）具有开口器（20），该开口器（20）通过对电池组（P）进行加压，来在框体（b）形成使得放电液能够流入内部的开口部。由此能够处于与将收纳在框体（b）中的单电池（c）个别地浸渍到放电液中的状态相同的状态。能够避免用于防止过度放电的保护电路（f）抑制来自电池组（P）的放电电流，从而能够在短时间内进行放电。

Description

电池组处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及电池组处理装置及处理方法。更详细地涉及通过浸渍到具有导电性的液体中来对电池组进行放电的电池组处理装置及处理方法。
背景技术
锂离子电池具有高能量密度及高电池电压等优秀的特性，所以以携带电话、便携式视频摄像机、笔记本电脑等电子设备为中心被广泛利用。另外，对于在这些电子设备中使用的电池，考虑安全性、易用性、所需电压等，大多将所需个数的单电池收纳到由树脂制成的框体中来以电池组的方式在市场中贩卖。
锂离子电池等二次电池若反复进行数百次左右的充电及放电，就会在电极或电解液产生劣化等，导致能够充电的电量减少。这样的电池被判断为达到了耐用期限，而作为废电池来废弃。在此，在锂离子电池中使用了以钴、镍等稀有金属为首的有价值的材料，因而进行通过拆解电池来回收有价金属并进行再资源化的处理。
一般而言，通过压碎电池之后利用各种方法筛选有价金属，来进行电池的再资源化。
但是，若含有未放电的电池，则在压碎电池时，电池被压垮而形成短路从而发热，由此导致电池内的电解质中所含的有机溶剂挥发而喷射气体，或者在某些情况下会超过燃点而导致燃起火焰。特别地，在电压高的锂离子电池中，该发热及爆炸的情况显著而危险。
对这样的问题，提出了安全地压碎电池的各种方法。作为一个例子有如下的方法，即：通过与充电或放电状态无关地将电池直接投入到高温的炉内进行焙烧，来抑制发热及起火的影响（例如专利文献1）。另外，作为另一个例子有如下的方法，即：通过浸渍到具有导电性的液体（下面，称之为放电液）中对电池进行放电，并压碎放电后的电池（例如专利文献2）。
然而，在进行焙烧处理的方法中，存在如下问题，即：由于在电池组内含有基板而导致铅飞散，或者因由树脂制成的框体分解而排出氮化合物，因此需要排放气体处理设备等。
另外，在浸渍到放电液中对电池进行放电的方法中，在将单电池个别地浸渍到放电液中的情况下，能够在数小时至24小时左右的比较短的时间内进行放电，但以电池组为单位浸渍到放电液中的情况下，相比个别地浸渍单电池的情况，需要数倍至十倍左右的长的时间。这是因为在电池组的内部内置有用于防止过度放电的保护电路，即使以电池组为单位浸渍到放电液中，保护电路也会工作而抑制放电电流。
这样，对电池组进行放电需要长的时间，因而存在增加作业时间及成本这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－346160号公报
专利文献2：日本特开平11－97076号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种在将电池组浸渍到放电液中来对电池组进行放电时，能够在短时间内进行放电的电池组处理装置及处理方法。
用于解决问题的手段
第一发明的电池组处理装置，用于将由单电池和收纳该单电池的框体构成的电池组浸渍到放电液中来对该电池组进行放电，该电池组处理装置的特征在于，具有压力机，该压力机压力机对上述电池组进行加压来在所述框体上形成开口部，该开口部使得所述放电液能够流入所述框体的内部。
第二发明的电池组处理装置的特征在于，在第一发明中，所述压力机的对所述电池组进行加压的加压力能够在所述框体上形成所述开口部，并且，该加压力小于会使得未浸渍到所述放电液中的所述单电池起火的压力。
第三发明的电池组处理装置的特征在于，在第一发明或第二发明中，所述压力机具有一对加压部件，所述一对加压部件通过夹住所述电池组来进行加压。
第四发明的电池组处理装置的特征在于，在第三发明中，在所述一对加压部件中的一个或两个加压部件形成有凹凸。
第五发明的电池组处理装置的特征在于，在第四发明中，在所述一对加压部件两个加压部件都形成有凹凸；一个加压部件的凹凸和另一个加压部件的凹凸处于相互啮合的位置关系。
第六发明的电池组处理装置的特征在于，在第一、第二、第三、第四或第五发明中，具有放电槽，该放电槽保存所述放电液，该放电液用于浸渍在所述框体上形成有所述开口部的所述电池组。
第七发明的电池组处理装置的特征在于，在第六发明中，在所述电池组浸渍在保存于所述放电槽的所述放电液中的状态下，所述压力机在所述框体上形成所述开口部。
第八发明的电池组处理方法，用于将由单电池和收纳该单电池的框体构成的电池组浸渍到放电液中来对该电池组进行放电，该电池组处理方法的特征在于，对上述电池组进行加压来在所述框体上形成开口部，该开口部使得所述放电液能够流入该框体的内部。
第九发明的电池组处理方法的特征在于，在第八发明中，对所述电池组进行加压的加压力能够在所述框体上形成所述开口部，并且，该加压力小于会使得未浸渍到所述放电液中的所述单电池起火的压力。
第十发明的电池组处理方法的特征在于，在第八或第九发明中，在所述框体上形成所述开口部之后，将所述电池组浸渍到所述放电液中。
第十一发明的电池组处理方法的特征在于，在第八或第九发明中，在将所述电池组浸渍到所述放电液中的状态下，在所述框体上形成所述开口部。
发明效果
根据第一发明，通过对电池组进行加压，能够破坏框体而形成开口部。由于在电池组的框体上形成使得放电液能够流入的开口部，因而能够处于与将收纳在框体中的单电池个别地浸渍到放电液中的状态相同的状态。因此，能够避免防止过度放电的保护电路抑制来自电池组的放电电流，从而能够在短时间内进行放电。
根据第二发明，对电池组进行加压的加压力小于会使得未浸渍到放电液中的单电池起火的压力，所以单电池不会被压垮而形成短路从而起火，因此安全。另外，即使单电池被压垮而形成短路从而发热，也由于在起火之前浸渍到放电液中，因而通过在放电液中冷却单电池而能够防止起火，因此安全。
根据第三发明，通过夹住一对加压部件来对电池组进行加压，能够破坏框体而形成开口部。
根据第四发明，由于在加压部件形成有凹凸，因而在电池组产生的应力能够形成强的部位和弱的部位，从而能够容易地破坏框体而形成开口部。
根据第五发明，一个加压部件的凹凸和另一个加压部件的凹凸处于相互啮合的位置关系，因而能够对电池组施加折弯力，从而容易破坏框体而形成开口部。另外，难以对单电池施加加压力，因而能够抑制单电池被压垮而形成短路从而起火，因此安全。
根据第六发明，能够将形成有开口部的电池组浸渍到放电液中，因而能够处于与将收纳在框体中的单电池个别地浸渍到放电液中的状态相同的状态。因此，能够避免防止过度放电的保护电路抑制来自电池组的放电电流，从而能够在短时间内进行放电。
根据第七发明，由于在将电池组浸渍到放电液中的状态下在框体形成开口部，因而即使单电池被压垮而形成短路从而发热，也能够在放电液中冷却单电池而防止起火，因此安全。
根据第八发明，通过对电池组进行加压，能够破坏框体而形成开口部。由于在电池组的框体上形成使得放电液能够流入的开口部，因而能够处于与将收纳在框体中的单电池个别地浸渍到放电液中的状态相同的状态。因此，能够避免防止过度放电的保护电路抑制来自电池组的放电电流，从而能够在短时间内进行放电。
根据第九发明，对电池组进行加压的加压力小于会使得未浸渍到放电液中的单电池起火的压力，所以单电池不会被压垮而形成短路从而起火，因此安全。另外，即使单电池被压垮而形成短路从而发热，也由于在起火之前浸渍到放电液中，因而通过在放电液中冷却单电池而能够防止起火，因此安全。
根据第十发明，能够将形成有开口部的电池组浸渍到放电液中，因而能够处于与将收纳在框体中的单电池个别地浸渍到放电液中的状态相同的状态。因此，能够避免防止过度放电的保护电路抑制来自电池组的放电电流，从而能够在短时间内进行放电。
根据第十一发明，由于在将电池组浸渍到放电液中的状态下在框体形成开口部，因而即使单电池被压垮而形成短路从而发热，也能够在放电液中冷却单电池而防止起火，因此安全。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的电池组处理装置的示意图。
图2是一般电池组的说明图。
图3是加压板的说明图，其中，图3的（A）部分是平行地形成有多个直线状凸部的加压板的说明图，图3的（B）部分是以井桁状形成有直线状凸部的加压板的说明图，图3的（C）部分是形成了多个圆柱状突起的加压板的说明图。
图4是加压板的说明图，其中，图4的（A）部分是上加压板和下加压板构成为凸部的位置相互错开的加压板的说明图，图4的（B）部分是在使上加压板和下加压板接近时，下加压板的圆柱突起被上加压板的井桁包围的加压板的说明图。
图5是本发明的第二实施方式的电池组处理装置的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
（第一实施方式）
图1是本发明的第一实施方式的电池组处理装置A的示意图，在图中，附图标记10是搬送电池组P的输送机，附图标记20是对电池组P进行加压的压力机，附图标记30是从压力机20排出电池组P的推料机（pusher），40是保存放电液的放电槽。
压力机20包括油压缸21、安装在油压缸21的杆的前端的上加压板22、与该上加压板22配对并通过夹住电池组P来进行加压的下加压板23以及对油压缸21进行压力控制的控制装置24。
此外，上加压板22及下加压板23相当于权利要求书所述的“加压部件”。
另外，压力机20并不限定于油压加压，也可以采用机械加压等各种方式的压力机。
电池组P的结构各式各样，但例如如图2所示，由作为锂离子电池等的多个单电池c和收纳这些多个单电池c的由树脂制成的框体b构成。一般而言，框体b由上部件ub和下部件lb构成，在这两个部件ub、lb中收纳单电池c之后，接合两个部件ub、lb的周围来形成框体。另外，在框体b上设置有端子t，该端子t对用于安装电池组P的装置和单电池c进行电连接。并且，组装有用于防止过度放电的保护电路f。
接着，对利用电池组处理装置A对电池组P进行处理的处理方法进行说明。
利用输送机10搬送作为废电池被废弃的电池组P而放到压力机20的下加压板23上。于是，油压缸21伸展并通过上加压板22和下加压板23来对电池组P进行加压。通过对电池组P进行加压，框体b被破坏而形成通到框体b的内部的开口部。
此时，一般而言，框体b的上部件ub和下部件lb之间的接合部被压垮变形而形成开口部。另外，在某些情况下，还有框体b被破裂为两个的情况。
利用推料机30从下加压板23排出在框体b形成有开口部的电池组P，由此电池组P被投入到在下加压板23的下方设置的放电槽40中。
因为在被投入到放电槽40中的电池组P的框体b形成有开口部，所以放电液从该开口部流入框体b内部。由此，能够处于与将单电池c个别地浸渍到放电液的状态相同的状态。
如上述那样，将电池组P直接浸渍到放电液中也能够通过设置在框体b上的端子t来进行放电，但由于用于防止过度放电的保护电路f工作而抑制放电电流，因而进行放电时需要相当于对单电池c个别地进行放电的情况的数倍至十倍左右的长的时间。相对于此，在本发明中，能够处于与将单电池c个别地浸渍到放电液中的状态相同的状态，因而能够避免用于防止过度放电的保护电路f抑制来自电池组P的放电电流，从而能够在数小时到24小时左右的短时间内进行放电。其结果，能够降低作业时间及成本。
但是，利用压力机20对电池组P进行加压时，框体b被破坏的同时收纳在框体b中的单电池c也遭到破坏。因此，在施加过大的压力时，若含有未放电的单电池c，则单电池c被压垮而形成短路从而发热，由此导致单电池c内的电解质中所含的有机溶剂挥发而喷射气体，并且根据情况还存在超过燃点而燃起火焰的情况。特别地，在电压高的锂离子电池中，该发热及爆炸的情况显著而危险。
但是，可认为单电池c被压垮而形成短路从而产生的发热反应是渐渐进行的，而不是瞬间发生的。因此，需要调整对压力机20的加压力、压力机20和放电槽40之间的位置关系以及推料机30的排出时机，以便即使单电池c被压垮而形成短路从而发热，也能够在起火之前将单电池c浸渍到放电液中。换言之，需要使压力机20的加压力能够在框体b形成开口部，并且使该加压力小于在将单电池c浸渍到放电液中之前起火的压力。
只要能够在单电池c起火之前将其浸渍到放电液中，就能够在放电液中冷却单电池c来防止起火，因此安全。
此外，一般而言，电池组P的框体b是用于保护在内部收纳的单电池c的结构，所以只要调整压力机20的压力，就能够在框体b形成开口部，并且，能够防止对单电池c施加过大的压力。
并且，此外，根据电池组P的种类的不同，其形状及框体的强度都不同，所以在对多种电池组P进行处理时，优选利用输送机10逐个地搬送电池组P并将电池组P设置在压力机20上，并对压力机20的加压力进行调整，以能够在所设置的电池组P的框体b形成开口部，而且不会对单电池c施加过大的压力。
在压力机20的加压板22、23为平板状的情况下，可考虑到存在如下情况，即：在对电池组P进行加压时，即使框体b的接合部变形而要形成开口，该开口也会因加压而遭到抑制，结果导致难以形成开口部。
因此，如图3所示，优选在上加压板22和下加压板23中的一个或两个加压板形成凹凸。若在加压板22、23上形成有凹凸，则加压板22、23与电池组P局部接触，从而在电池组P所产生的应力能够形成强的部位和弱的部位。于是，容易破坏框体b并形成开口部。
作为形成在加压板22、23上的凹凸，可考虑平行地形成有多个直线状凸部的凹凸（图3的（A）部分）、以井桁状形成有直线状凸部的凹凸（图3的（B）部分）、形成有多个圆柱状突起的凹凸（图3的（C）部分）等。
另外，如图4所示，在上加压板22和下加压板23这两个加压板都形成凹凸的情况下，也可以使上加压板22的凹凸和下加压板23的凹凸处于相互啮合的位置关系。
具体而言，在上加压板22和下加压板23这两个加压板都形成平行的多个直线状凸部时，只要在上加压板22和下加压板23使凸部的位置相互错开即可（图4的（A）部分）。或者，在上加压板22以井桁状形成直线状凸部，并在下加压板23形成多个圆柱状突起时，也可以在使上加压板22和下加压板23接近时，使下加压板23的圆柱突起被上加压板22的井桁包围（图4的（B）部分）。
只要上加压板22的凹凸和下加压板23的凹凸处于相互啮合的位置关系，就能够对电池组P施加折弯力，从而容易破坏框体b而形成开口部。另外，难以对单电池c施加加压力，因而能够抑制单电池c被压垮而形成短路从而起火，因此安全。
（第二实施方式）
如图5所示，本发明的第二实施方式的电池组处理装置B通过在第一实施方式的电池组处理装置A中将下加压板23设置在放电槽40的放电液中而构成。其他的结构与电池组处理装置A相同，因而对同一部件标注同一附图标记并省略说明。
因为下加压板23设置在放电槽40的放电液中，所以在利用输送机10搬送作为废电池被废弃的电池组P而放到下加压板23上时，电池组P处于浸渍到放电液中的状态。由此，在将电池组P浸渍到放电液中的状态下，利用压力机20进行加压而在框体b形成开口部。
由于在将电池组P浸渍到放电液中的状态下在框体b形成开口部，因而即使单电池c被压垮而形成短路从而发热，也能够通过在放电液中冷却单电池c而防止起火，因此安全。
（试验）
接着，对利用上述第一实施方式的电池组处理装置A进行的试验进行说明。
（第一实施例）
利用笔记本电脑用锂离子电池组进行了试验。在该电池组中收容有六个18650型（直径18mm、长度65mm的圆筒型）锂离子电池的单电池，串联连接了两组并联连接的三个单电池。框体的外径为，宽度115mm、纵深70mm、高度23mm。此外，本电池组的电压规格是7.4V。另外，放电液是浓度为100g/l的氯化钠水溶液，液温是室温。
在对电池组进行加压之前，测定电池组的端子之间的电压的结果是7.4V。由于串联连接了两组并联连接的三个单电池，因而每个单电池的电压是3.7V。
接着，利用平板状的加压板夹住一个电池组并利用压力机进行了加压。此时，压力机的加压力为50～75kg/cm2。此外，该加压力为施加到电池组上的压力。在加压后的电池组的框体中，接合部变形而形成了使得放电液能够流入的开口部。
接着，将电池组在放电液中浸渍了24小时。
在浸渍到放电液中之后，拆除框体并取出了单电池，然后对单电池的电压进行测定的结果，每个单电池的电压均成为了1V以下。已知电压在1.5V以下时即使单电池形成短路也不会起火，因而通过以上的操作，能够确认进行了充分的放电。
（第二实施例）
取代第一实施例中的平板状的加压板，利用了在一对加压板同时平行地形成有多个如图4的（A）部分所示的直线状凸部的加压板。此外，该凸部的高度是10mm，并且上加压板和下加压板的凸部的位置相互错开。
另外，压力机的加压力为40kg/cm2。其他使用与第一实施例同样的电池组及放电液并以同样的方法进行了试验。
将利用压力机进行加压后的电池组在放电液中浸渍了24小时。
在浸渍到放电液中之后，拆除框体并去除单电池，然后对单电池的电压进行测定的结果，每个单电池的电压均在1V以下。
以此了解到，在使用形成了凹凸的加压板时，容易破坏框体b而形成开口部，从而能够降低压力机的加压力。因此，可推测能够降低施加于单电池的压力，进而可认为能够抑制单电池被压垮而形成短路从而起火，因此安全。
（第一比较例）
针对与第一实施例同样的电池组，不利用压力机进行加压而直接浸渍到了放电液中。
其结果，端子之间的电压达到1V以下为止需要120小时。
以此了解到，将以电池组为单位浸渍到放电液中时，放电需要长的时间，因此第一实施例及第二实施例与该第一比较例相比能够在短时间进行放电。
（第二比较例）
将第一实施例中的压力机的加压力设定为90～120kg/cm2。其他使用与第一实施例同样的电池组及放电液并以同样的方法进行了试验。
若利用压力机进行加压，则电池组的框体的接合部变形而形成了使得放电液能够流入的开口部。该变形比第一实施例的变形更大。但是，单电池也被大幅压垮，因而因短路产生了发热，并最终起了火。
以此了解到对电池组施加过大的压力时危险。另外，了解到通过如第一实施例及第二实施例那样对加压力进行调节，能够使电池组不起火。
产业上的可利用性
本发明的电池组处理装置及处理方法，在将锂离子电池等的电池组浸渍到放电液中进行放电时，通过在框体形成开口部，能够在短时间内进行放电。
附图标记的说明
10输送机
20压力机
21油压缸
22上加压板
23下加压板
24控制装置
30推料机
40放电槽
50压力机
51加压辊
52导向板

Claims (12)

1.一种电池组处理装置，用于将由多个单电池和收纳该多个单电池的框体构成的电池组浸渍到放电液中来对该电池组进行放电，
该电池组处理装置的特征在于，具有压力机，该压力机对上述电池组进行加压来在所述框体上形成开口部，该开口部使得所述放电液能够流入所述框体的内部。
2.如权利要求1所述的电池组处理装置，其特征在于，所述压力机具有一对加压部件，所述一对加压部件通过夹住所述电池组来进行加压，在所述一对加压部件中的一个或两个加压部件形成有凹凸。
3.如权利要求2所述的电池组处理装置，其特征在于，
在所述一对加压部件的两个加压部件都形成有凹凸；
一个加压部件的凹凸和另一个加压部件的凹凸处于相互啮合的位置关系。
4.如权利要求1、2或3所述的电池组处理装置，其特征在于，
所述压力机的对所述电池组进行加压的加压力能够在所述框体上形成所述开口部，并且，该加压力小于会使得未浸渍到所述放电液中的所述单电池起火的压力。
5.如权利要求1、2或3所述的电池组处理装置，其特征在于，具有放电槽，该放电槽保存所述放电液，该放电液用于浸渍在所述框体上形成有所述开口部的所述电池组。
6.如权利要求4所述的电池组处理装置，其特征在于，具有放电槽，该放电槽保存所述放电液，该放电液用于浸渍在所述框体上形成有所述开口部的所述电池组。
7.如权利要求5所述的电池组处理装置，其特征在于，在所述电池组浸渍在保存于所述放电槽的所述放电液中的状态下，所述压力机在所述框体上形成所述开口部。
8.如权利要求6所述的电池组处理装置，其特征在于，在所述电池组浸渍在保存于所述放电槽的所述放电液中的状态下，所述压力机在所述框体上形成所述开口部。
9.一种电池组处理方法，用于将由多个单电池和收纳该多个单电池的框体构成的电池组浸渍到放电液中来对该电池组进行放电，
该电池组处理方法的特征在于，对上述电池组进行加压来在所述框体上形成开口部，该开口部使得所述放电液能够流入该框体的内部。
10.如权利要求9所述的电池组处理方法，其特征在于，对所述电池组进行加压的加压力能够在所述框体上形成所述开口部，并且，该加压力小于会使得未浸渍到所述放电液中的所述单电池起火的压力。
11.如权利要求9或10所述的电池组处理方法，其特征在于，在所述框体上形成了所述开口部之后，将所述电池组浸渍到所述放电液中。
12.如权利要求9或10所述的电池组处理方法，其特征在于，在将所述电池组浸渍到所述放电液中的状态下，在所述框体上形成所述开口部。
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