CN106058354B - 一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，包括分离搅拌器和储液罐，所述分离搅拌器包括分离桶和设于其中的搅拌器，所述分离桶的内部从上往下依次水平设有粗过滤网和精密过滤网，位于粗过滤网上方的分离桶侧壁上开设有注液口，分离桶的底端开设有出液口；所述注液口通过高压泵与储液罐的出口连接，所述出液口通过常压泵与储液罐的回口连接。本发明有效利用清洗液的浸泡、搅拌器的搅拌和高压泵提供的高速液流冲洗、及离心的作用能够实现集流体和材料的彻底分离，且过程中采用的清洗液是循环使用的，不会造成清洗材料的污染浪费，减少分离成本。

Description

一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池回收技术领域，具体涉及一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备。

背景技术

锂离子电池因其优异的电化学性能在现代社会的各个领域应用越来越普遍，尤其是近年来随着新能源汽车产业的发展，越来越多的锂离子电池被广泛应用。需要引起注意的是，锂离子电池有一定的使用周期，当锂电池达到其生命周期时则会产生大量的废弃锂电池，如果不对这些废旧锂电池进行处理和回收利用，将导致严重的环境污染问题。所以对废旧锂电池进行回收将具有重要的意义，不仅创造巨大的经济价值，还可能缓解潜在的环境危机。

目前比较成熟的回收技术一般是先进行失效模组的拆解，将模组拆解成单体后进行放电处理，然后进行壳体、内芯、盖板之间的分离，其次进行卷芯内隔膜与阴阳极片的分离，最后再分别对阴极片、阳极片进行处理得到有价值的资源。其中为便于阴极材料或阳极材料后续的处理回收，同时也为了对金属集流体的回收，目前一般的回收技术都会首先将集流体与阴阳极材料分开，这种处理方式既易于后续对阴阳极材料进行提纯回收，又可实现对箔材金属较便捷的回收。

由于正、负极片都是通过机粘结剂将活性物质粘附在金属集流体上的。目前对于极片集流体和材料的分离采用的方式一般是先采用化学处理的方法，然后采用搅拌破碎的方式进行，最后还要通过分级筛选的方式实现活性材料与集流体的分离，这种传统的分离装置一般存在集流体与正、负极活性材料之间分离不完全，且需二次分级筛选的问题，效率比较低。

本发明针对上述问题，提供了一种废旧集流体和材料的分离设备，此设备结合利用浸泡、搅拌、洗刷、离心多种分离方式，快速高效地实现集流体与材料的彻底分离，本设备可实现阳极或阴极材料与相应箔材的分离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，使集流体和活性材料快速且彻底地分离开来。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，包括分离搅拌器和储液罐，所述分离搅拌器包括分离桶和设于其中的搅拌器，所述分离桶的内部从上往下依次水平设有粗过滤网和精密过滤网，位于粗过滤网上方的分离桶侧壁上开设有注液口，分离桶的底端开设有出液口；所述注液口通过高压泵与储液罐的出口连接，所述出液口通过常压泵与储液罐的回口连接。

进一步方案，所述分离桶的外侧壁上设有与分离桶内腔相通的集流体收集槽和粉体收集槽，所述集流体收集槽的入口端位于粗过滤网的上方，粉体收集槽的入口端位于粗过滤网和精密过滤网之间。

进一步方案，所述分离桶的内壁依次开设有环形台阶状的上凸阶和下凸阶；所述搅拌器包括与驱动电机连接的搅拌杆，所述搅拌杆上水平固设有圆形的上支架和下支架，所述上支架和下支架的外周分别通过滚珠与上滚槽、下滚槽连接，所述上滚槽、下滚槽分别与所述上凸阶、下凸阶进行固接；使上支架、下支架在搅拌杆带动下通过滚珠分别沿着上滚槽、下滚槽进行滚动。

更进一步方案，所述粗过滤网固设在上支架的上端面，精密过滤网固设在下支架的上端面。

分离桶的内壁依次开设有环形台阶状的和下凸阶，将分离器上的上支架卡设在上凸阶的台阶面上，并通过上滚槽与分离桶的内壁进行密封，同样分离器的下支架卡设在下凸阶的台阶面上，并通过下滚槽与分离桶的内壁密封。当搅拌器工作时，使上支架沿着上滚槽滚动、下支架沿着下滚槽进行滚动。

分离桶的侧面开设有注液口、底端设有出液口，其分别通过高压泵和常压泵与储液罐连接，控制分离桶内的液位；并在分离时，使分离桶内的液位位于粗过滤网的上方并将极片浸泡，同时高压泵形成的高速液流经注液口对搅动中的极片进行冲刷，实现活性材料料和集流体的分离。而在回收时，使分离桶内液位下降至精密过滤网的下方，并提高搅拌器的转速，在大离心力作用下而将分离开的集流体、活性材料分别甩入各处的储槽中。

粗过滤网和精密过滤网的孔径不同，粗过滤网的孔径要能使活性物质通过而不能使集流体通过；而精密过滤网的孔径是不能使活性物质通过的。

另外，在分离桶的外侧设有集流体收集槽和粉料收集槽，它们的入口端均与分离桶的内腔连通，从而使得搅拌杆在电动机的带动下高速搅拌时，在离心力的作用下粗过滤网上方的集流体直接甩入集流体收集槽中；而精密过滤网上的活性材料则被甩入粉料收集槽中，方便已分离的材料取出回收。

所以本发明有效利用清洗液的浸泡、搅拌器的搅拌和高压泵提供的高速液流冲洗、及离心的作用能够实现集流体和材料的彻底分离，且过程中采用的清洗液是循环使用的，不会造成清洗材料的污染浪费，减少分离成本。

本装置的工作过程为：将锂电池拆解或破碎后的正、负极片放置于粗过滤网的上方，再通过高压泵将储液罐中的清洗液导入分离桶中，并使其液位高于粗过滤网而使极片浸泡在清洗液中；当液位过高时，则打开常压泵，将清洗液导回储液罐中，从而实现控制液位的目的。分离开始时，打开搅拌器，在电机的驱动下极片随着上支架一起在清洗液中进行低速转动，同时利用高压泵产生的高速液流对转动中的极片进行冲刷，清洗液循环流动，使粘附在集流体上的活性材料掉落，并通过粗过滤网而掉落到精密过滤网，而集流体因体积较大而留置在粗过滤网，实现了二者的分离。然后加大常压泵的转速，使分离桶中的液位下降至精密过滤网以下，再加大搅拌器转速，从而在其离心力作用下，将集流体和活性材料分别甩入集流体收集槽和粉料收集槽中，直接回收利用。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明利用浸泡后的极片中活性材料的粉料和集流体的粘附变差，在搅拌和冲刷过程中能够彻底的分离，利用清洗液的循环流动清洗，可以实现集流体上粉料完全离开集流体，实现分离的彻底。

（2）本发明采用的清洗液为循环利用模式，减少分离过程中废液的产生。

（3）本发明将经过过滤分离后的集流体和活性材料，在离心力的作用下运动至专门的回收区，便于回收材料的取出，增加了分离设备的可操作性。

（4）本发明的搅拌器中的上、下支架和滚槽之间为滚珠滚动连接，减少设备在运转过程中的摩擦损耗，提高设备的耐用性；

（5）分离桶的内壁上开设环形台阶状的上凸阶和下凸阶，使其内径成梯度设计，从而有效实现粗过滤网、精密过滤网和分离桶内壁的密合，避免了不同粒径的分离质通过其边缘串流。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的分离桶的结构示意图；

图3是本发明中的搅拌器的结构示意图。

图中：1-分离桶，101-集流体收集槽，102-粉体收集槽，103-上凸阶，104-下凸阶；2-搅拌器，201-搅拌杆，202-上滚槽，203-上支架，204-下滚槽，205-下支架，206-滚珠，207-粗过滤网，208-精密过滤网；3-注液口，4-出液口，5-常压泵，6-高压泵，7-储液罐。

具体实施方式

如图1所示，一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，包括分离搅拌器和储液罐7，所述分离搅拌器包括分离桶1和设于其中的搅拌器2，所述分离桶1的内部从上往下依次水平设有粗过滤网207和精密过滤网208，位于粗过滤网207上方的分离桶1侧壁上开设有注液口3，分离桶1的底端开设有出液口4；所述注液口3通过高压泵6与储液罐7的出口连接，所述出液口4通过常压泵5与储液罐7的回口连接。

如图2所示，分离桶1的外侧壁上设有与分离桶1内腔相通的集流体收集槽101和粉体收集槽102，所述集流体收集槽101的入口端位于粗过滤网207的上方，粉体收集槽102的入口端位于粗过滤网207和精密过滤网208之间。

进一步方案，所述分离桶1的内壁依次开设有环形台阶状的上凸阶103和下凸阶104；如图3所示，搅拌器2包括与驱动电机连接的搅拌杆201，所述搅拌杆201上水平固设有圆形的上支架203和下支架205，所述上支架203和下支架205的外周分别通过滚珠206与上滚槽202、下滚槽204连接，所述上滚槽202、下滚槽204分别与所述上凸阶103、下凸阶104进行固接；使上支架203、下支架205在搅拌杆201带动下通过滚珠206分别沿着上滚槽202、下滚槽204进行滚动。

更进一步方案，所述粗过滤网207固设在上支架203的上端面，精密过滤网208固设在下支架205的上端面。

将已初步分离的正、负极片放置于固设于搅拌器2的上支架203上的粗过滤网207上，通过调节高压泵6和常压泵5中的液体流速来控制分离桶1内的液位高度，使其完全浸没位于粗过滤网207上的正、负极片。

浸泡一段时间后，开启搅拌器2，搅拌杆201在驱动电机的带动下带动已放置粗过滤网207的上支架203和放置精密过滤网208的下支架205在清洗液中一起转动，在搅拌的同时高压泵6将储液罐7内的清洗液通过注液口3向分离桶1内注入高速流动的液流，通过液流冲击和搅拌的相互作用，使极片表面的活性材料从集流体上分离，常压泵5将分离桶1中的清洗液重新导入储液罐7中，从而控制分离桶1内的液面高度，并通过高压泵6和常压泵5的相互作用使清洗液在储液罐7和分离桶1之间循环使用。已经发生分离的活性材料则通过粗过滤网207而掉落到精密过滤网208上，而清洗干净的集流体由于体积大而留在粗过滤网207上，从而将它们分离开来。

当处理一定量时，则加大常压泵5的液体抽速，将分离桶内的液位控制在精密过滤网208以下，搅拌器2开始高速搅拌而产生离心力，在其离心力的作用下，粗过滤网207上的集流体经集流体收集槽101入口端飞甩至集流体收集槽101内；同样，精密过滤网208上的活性材料在高速离心力的作用下飞甩至粉体收集槽102。然后分别取出集流体收集槽101、粉体收集槽102内的物料后重新开启新的分离过程，最终通过该方案实现集流体和活性材料的分离和回收。

以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，其特征在于：包括分离搅拌器和储液罐（7），所述分离搅拌器包括分离桶（1）和设于其中的搅拌器（2），所述分离桶（1）的内部从上往下依次水平设有粗过滤网（207）和精密过滤网（208），位于粗过滤网（207）上方的分离桶（1）侧壁上开设有注液口（3），分离桶（1）的底端开设有出液口（4）；所述注液口（3）通过高压泵（6）与储液罐（7）的出口连接，所述出液口（4）通过常压泵（5）与储液罐（7）的回口连接；所述分离桶（1）的外侧壁上设有与分离桶（1）内腔相通的集流体收集槽（101）和粉体收集槽（102），所述集流体收集槽（101）的入口端位于粗过滤网（207）的上方，粉体收集槽（102）的入口端位于粗过滤网（207）和精密过滤网（208）之间。

2.根据权利要求1所述的一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，其特征在于：所述分离桶（1）的内壁依次开设有环形台阶状的上凸阶（103）和下凸阶（104）；所述搅拌器（2）包括与驱动电机连接的搅拌杆（201），所述搅拌杆（201）上水平固设有圆形的上支架（203）和下支架（205），所述上支架（203）和下支架（205）的外周分别通过滚珠（206）与上滚槽（202）、下滚槽（204）连接，所述上滚槽（202）、下滚槽（204）分别与所述上凸阶（103）、下凸阶（104）进行固接；使上支架（203）、下支架（205）在搅拌杆（201）带动下通过滚珠（206）分别沿着上滚槽（202）、下滚槽（204）进行滚动。

3.根据权利要求2所述的一种废旧极片的集流体和活性材料的分离设备，其特征在于：所述粗过滤网（207）固设在上支架（203）的上端面，精密过滤网（208）固设在下支架（205）的上端面。