CN103825063B - 一种废旧硬壳动力锂离子电池电解液置换装置及置换方法 - Google Patents
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Abstract
一种废旧硬壳动力锂离子电池电解液置换装置及置换方法，属于锂离子电池回收和清洁生产领域。通过真空系统将电池内部流动的电解液从防爆阀口抽取出来，再通过进液系统将清洗液打入到电池里面，静置之后，再通过真空系统抽取出电池内部液体，如此重复，可以带出大部分的挥发性电解质和溶剂。经过这样的前处理后，在拆解电池时对人体和环境有危害的气体就会减少很多。抽取的电解液可以经过蒸馏等手段加以循环利用，加入清洗液的量可以通过流量计和电磁阀控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种废旧硬壳动力锂离子电池电解液置换装置及置换方法，属于锂离子电池回收和清洁生产领域。
背景技术
随着电动汽车行业的快速发展，动力电池的应用也随之有了更广阔的空间。锂离子电池因为其能量密度高，体积小，质量轻而受到广泛的关注。动力电池的生产成本高，体积也比较大，随着使用量的增加，电池材料回收已经是必须的了。但是锂离子电池的电解液是具有挥发性的，电池回收拆解电池时产生的HF，PF5等气体对人体和环境具有危害性。对于硬壳动力锂离子电池，很多研究者都进行了摸索和研究。例如中国专利申请CN101212074A公布的“一种锂离子电池正极材料的回收方法”将电池机械分解，极片取出后放入有机物或者水中浸泡，得到集流体和活性物质，通过过滤等方式将金属集流体取出。但是对于电池的前处理很少有研究者注意到。所以通过电解液置换装置对电池进行处理后，在物理拆解和分离阶段就会比较容易操作，这也为避免对整个电池进行纯粹的机械破碎从而造成分离困难提供了可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧硬壳动力锂离子电池电解液置换装置及置换方法。该装置能把电池内部大部分的以液态存在的电解液抽取出来，并灌注进去没有挥发性的置换清洗液，再抽出电池内部液体，重复2-3次从而达到对电池内部电解液的置换，从而提供一个较为环保清洁的可拆解电池。
一种废旧动力锂离子电池电解液置换装置，其特征在于，包括真空管路系统和进液管路系统；真空管路系统包括真空泵、真空罐、压力表、储液罐、三通、电磁阀等元器件；进液管路系统包括离心泵、清洗液罐、流量计、电磁阀等元器件。真空管路系统中真空泵1经由第一电磁阀2连接真空罐3，真空罐3上设有第一压力表4，真空罐通过减压阀5与储液罐6连接，储液罐6上安有第一压力表7进液管路系统中储液罐6经由阀门8与总的进液管路连通，总管路上还设有第二电磁阀12，第二电磁阀12经由流量计11和离心泵14与置换液储存罐14连接；同时在阀门8和第二电磁阀12之间的总的进液管路还分别经由第三电磁阀9与电池内部连接，优选有多个电池与进液管路连通；储液罐6下端有放空阀门，通过阀门连接密闭转移容器16。
真空罐上连接压力表，材质为不锈钢外壳，耐腐蚀的PP材料内衬。
储液罐是密封的，罐口上有进液口和真空管口，储液罐下端有放空阀门，连接密闭转移容器。
每个第三电磁阀9通过三通管与总的进液管路连接，由第三电磁阀控制管路的打开与关闭。
离心泵主管路上有流量计，控制流量大小。
清洗液罐是有盖容器，材质为玻璃或塑料。
所用管道材质为硅胶管，耐腐蚀，耐高压。
利用上述装置进行废旧硬壳动力锂离子电池电解液置换方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）关闭第二电磁阀12，打开真空泵和第一电磁阀2，对真空罐抽真空至一定压力，然后依次打开减压阀5、阀门8、第三电磁阀9，真空系统开始工作，抽取电池内部液体，液体回流至储液罐6中，真空保持一定时间后，关闭第三电磁阀9、阀门8、减压阀5；
（2）打开离心泵13，然后依次打开第二电磁阀12、第三电磁阀9，进液系统开始工作，通过离心泵将置换液打入电池内部，通过流量计控制加入流量，加入一定量的置换液后，关闭第三电磁阀9和第二电磁阀12，静置一定时间；
（3）重复步骤（1）的真空系统工作、进液系统工作，即可将电池内部电解液置换出。
本发明的原理就是通过改变压力从而将密闭电池壳内的电解液抽出到密闭容器内做进一步处理，再将置换清洗液注入到电池内部从而使挥发性的电解质溶解到清洗液中被抽出电池带走，这样达到了清洁生产的目的。另外本发明所需要的元器件简单易得，各部分装置容易拆卸清洗。
本发明针对带有防爆阀的废旧钢壳或铝壳动力锂离子电池拆解回收前处理，通过真空系统将电池内部流动的电解液从防爆阀口抽取出来，再通过进液系统将清洗液打入到电池里面，静置之后，再通过真空系统抽取出电池内部液体，如此重复2-3次，可以带出大部分的挥发性电解质和溶剂。经过这样的前处理后，在拆解电池时对人体和环境有危害的气体就会减少很多。抽取的电解液可以经过蒸馏等手段加以循环利用，加入清洗液的量可以通过流量计和电磁阀控制。
附图说明
图1、本发明所述的电解液置换装置图；
图中标记如下：1-真空泵，2-第一电磁阀，3-真空罐，4-压力表，5-减压阀，6-密封储液罐，7-压力表，8-阀门，9-第三电磁阀，10-电池（动力硬壳），11-流量计，12-第二电磁阀，13-离心泵，14-置换液罐，15-阀门，16-密封转移容器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明。
实施例1
如图1所示：包括真空管路系统和进液管路系统；真空管路系统包括真空泵、真空罐、压力表、储液罐、三通、电磁阀等元器件；进液管路系统包括离心泵、清洗液罐、流量计、电磁阀等元器件。真空管路系统中真空泵1经由第一电磁阀2连接真空罐3，真空罐3上设有第一压力表4，真空罐通过减压阀5与储液罐6连接，储液罐6上安有第一压力表7进液管路系统中储液罐6经由阀门8与总的进液管路连通，总管路上还设有第二电磁阀12，第二电磁阀12经由流量计11和离心泵14与置换液储存罐14连接；同时在阀门8和第二电磁阀12之间的总的进液管路还分别经由第三电磁阀9与电池内部连接，优选有多个电池与进液管路连通；储液罐6下端有放空阀门，通过阀门连接密闭转移容器16。
关闭阀门12，打开真空泵阀门2，对真空罐抽真空至一定压力，依次打开阀门5，8，9，真空系统开始工作，抽取电池内部液体，液体回流至储液罐6中，真空保持一定时间后，关闭阀9，8，5。
打开离心泵13，打开阀门12，9，进液系统开始工作。通过离心泵将置换液打入电池内部，通过流量计控制加入流量。加入一定量的置换液后，关闭阀门9,12，静置一定时间。
重复真空系统、进液系统2-3次，即可将电池内部电解液易挥发有害成分置换出。
Claims (9)
1.一种废旧硬壳动力锂离子电池电解液置换装置，其特征在于，包括真空管路系统和进液管路系统；真空管路系统包括真空泵、真空罐、压力表、储液罐、三通、电磁阀元器件；进液管路系统包括离心泵、清洗液罐、流量计、电磁阀元器件；真空管路系统中真空泵经由第一电磁阀连接真空罐，真空罐上设有第一压力表，真空罐通过减压阀与储液罐连接，储液罐上安有第一压力表进液管路系统中储液罐经由阀门与总的进液管路连通，总管路上还设有第二电磁阀，第二电磁阀经由流量计和离心泵与置换液储存罐连接；同时在阀门和第二电磁阀之间的总的进液管路还分别经由第三电磁阀与电池内部连接；储液罐下端有放空阀门，通过阀门连接密闭转移容器。
2.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，真空罐上连接压力表，真空罐外壳材质为不锈钢，内衬为耐腐蚀的PP材料。
3.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，储液罐是密封的，罐口上有进液口和真空管口，储液罐下端有放空阀门，连接密闭转移容器。
4.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，每个第三电磁阀通过三通管与总的进液管路连接，由第三电磁阀控制管路的打开与关闭。
5.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，离心泵主管路上有流量计，控制流量大小。
6.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，清洗液罐是有盖容器，清洗液罐材质为玻璃或塑料。
7.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，所用管道材质为硅胶管。
8.按照权利要求1的置换装置，其特征在于，在阀门和第二电磁阀之间的总的进液管路还分别经由第三电磁阀与电池内部连接，有多个电池与进液管路连通。
9.利用权利要求1-8所述的任一装置进行电解液置换方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)关闭第二电磁阀，打开真空泵和第一电磁阀，对真空罐抽真空至一定压力，然后依次打开减压阀、阀门、第三电磁阀，真空系统开始工作，抽取电池内部液体，液体回流至储液罐中，真空保持一定时间后，关闭第三电磁阀、阀门、减压阀；
(2)打开离心泵，然后依次打开第二电磁阀、第三电磁阀，进液系统开始工作，通过离心泵将置换液打入电池内部，通过流量计控制加入流量，加入一定量的置换液后，关闭第三电磁阀和第二电磁阀，静置一定时间；
(3)重复步骤(1)的真空系统工作、进液系统工作，即可将电池内部电解液置换出。
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