CN108110367A - 一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线 - Google Patents

一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线 Download PDF

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刘德云
张宇和
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Abstract

本发明公开了一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线，设于无尘车间内；所述拆解产线包括依次相接的测试评估线、机械拆解线和回收利用线，其中测试评估线用于评估、测试待回收拆解电池系统的安全性，机械拆解线用于拆解、回收电池系统的各组件，回收利用线用于组装、测试梯级利用的电池系统。本发明提供了一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线，该拆解产线合理地规划各工位的布局，有效地提高了拆解和组装的效率，并充分的实现了电池系统内各组件的梯级利用。

Description

一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线
技术领域
本发明属于动力电池回收技术领域，具体涉及一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线。
背景技术
我国新能源汽车产品蓬勃发展，突飞猛进，其中2016年新能源汽车（主要是纯电动汽车与插电式混合动力汽车）销量达到50.7万辆，保有量突破100万辆； 2017年 1-11月，新能源汽车销量60.9万辆，同比增长51.4%，全年销售量可超70万辆。与此同时，作为新能源汽车的核心与关键零部件，动力电池系统（包）的回收利用工作也成为亟需跟进、完善的重要工作。我国在2017年相继出台了 GB/T34015-2017《车用动力电池回收利用——余能检测》、GB/T 33598-2017《车用动力电池回收利用拆解规范》等国家标准规范，旨在完善、规范动力电池回收利用的一系列流程，具体实现以下要求：1.规范动力电池系统（包）的拆解行为；2.确保回收过程合理、安全和环保；3.为评价动力电池拆解提供评价依据。
目前，如专利CN105914412A《一种可回收电池梯级利用的系统》缺乏实际动力电池系统（包）产品的拆解方法、具体工艺路线设置等内容；专利CN 106025397A《动力电池梯级回收方法和系统》、专利CN105655663A《一种动力锂离子电池的回收方法》缺乏实际的回收拆解设备规划与设计、细化的电池系统（包）模组、模块梯级回收利用等细节；专利CN106252778A《一种新能源汽车废旧锂离子动力电池三元正极材料的回收方法》、专利CN201510845201.6《一种废旧锂离子动力电池无害化综合回收利用方法》等仅针对单体动力电池提出详细回收拆解方案，而没有针对整个动力电池系统（包）。结合上述内容，亟需对具体的动力电池系统（包）拆解回收工艺、产线规划细节等作出较为详细的设计与布局，来解决上述内容的不足。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线，该拆解产线合理地规划各工位的布局，有效地提高了拆解和组装的效率，并充分的实现了动力电池系统内各组件的梯级回收和利用。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明提供的基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线，设于无尘车间内；所述拆解产线包括依次相接的测试评估线、机械拆解线和回收利用线，其中测试评估线用于评估、测试待回收拆解电池系统的安全性，机械拆解线用于拆解、回收电池系统的各组件，回收利用线用于组装、测试梯级利用的电池系统。
进一步地，所述测试评估线依次包括信息采集工位、外观检测工位和健康度评估工位；所述信息采集工位用于采集电池系统的条码、型号、电池容量和电池重量等信息；所述外观检测工位用于初步判断动力电池系统是否有拆解回收的安全性风险；所述健康度评估工位用于测试待回收拆解电池系统的继电器吸合是否正常、BMS检测动力电池系统电压、温度、安全报警等功能是否正常，电池系统绝缘性能是否良好，确保回收拆解过程安全，同时记录电池系统的充放电性能数据。
所述机械拆解线依次包括电池系统拆解工位、模组检测工位、模组拆解工位、模块测试工位、模块拆解工位、单体电池测试工位和单体电池拆解工位；所述电池系统拆解工位用于拆解电池系统的外壳、高压动力线缆、电压和温度采集线、BMS、连接器和继电器等非模组物料，并拆解出电池模组；所述模组检测工位用于判断电池模组可进行直接的回收利用还是继续拆解回收；所述模组拆解工位用于拆解电池模组的电池模块和外框架、连接线等非模块物料；所述模块测试工位用于判断电池模块可进行直接的回收利用还是继续拆解回收；所述模块拆解工位用于拆解电池模块的单体电池和其余的零部件；所述单体电池测试工位用于判断单体电池可进行直接的回收利用还是继续拆解回收；所述单体电池拆解工位用于拆解单体电池的电芯。
所述回收利用线依次包括单体电池配组工位、材料回收工位、模块组装工位、模块配组工位、电池系统组装工位和电池系统测试工位；所述单体电池配组工位用于检测单体电池的容量，并对电池容量相近的单体电池进行分类；所述材料回收工位用于对非模组、模块物料和其余零部件进行分类，能够继续利用的清洁后回收，不能利用的则直接包装报废；所述模块组装工位用于将电池容量相近的单体电池和可回收的其余零部件组装成电池模块；所述模块配组工位用于检测电池模块的容量，并对电池容量相近的电池模块进行分类；所述电池系统组装工位用于将电池容量相近的电池模块和可回收的非模组、模块物料组装成梯级利用的电池系统；所述电池系统测试工位用于检测梯级利用的电池系统的BMS、充放电性能、绝缘耐压性能等。
所述拆解产线上设有AGV自动引导车，每一工位上均设有回收箱；所述AGV自动引导车用于在各工位间运输和传送电池系统的各组件；所述回收箱用于收集电池系统的各回收组件和报废组件。
进一步地，所述信息采集工位上设有均与PLC相连的扫码枪、电池容量检测仪和重量测量仪；所述扫码枪用于采集电池系统的条码和型号信息；所述电池容量检测仪用于检测和采集电池系统的电池容量和电压等信息；所述重量测量仪用于测量和采集电池系统的重量信息，所述PLC用于储存电池系统的条码、型号、电池容量和电池重量等信息，同时连接显示设备将相应的信息显示出来，PLC型号优选西门子S7-200系列。
进一步地，所述健康度评估工位上设有EOL综合测试柜和充放电循环测试柜，所述EOL综合测试柜用于测试待回收拆解电池系统的继电器吸合是否正常、BMS检测动力电池系统电压、温度、安全报警等功能是否正常，电池系统绝缘性能是否良好；所述充放电循环测试柜用于对绝缘性能不良的电池系统进行放电、绝缘处理，对绝缘正常的电池系统记录充放电性能数据。
进一步地，所述电池系统拆解工位、模组拆解工位、模块拆解工位和单体电池拆解工位上均设有相应的自动化拆解设备，有效地提高了拆解的效率、保证了操作人员的生命安全。
进一步地，所述模组检测工位、模块测试工位、单体电池测试工位上均设有内阻检测仪，可有效地测试并记录模组、模块和单体电池的电池容量、电压、电阻等参数。
进一步地，所述单体电池配组工位、模块配组工位上均设有电池容量检测仪，可有效地检测并记录单体电池和模块的电池容量。
进一步地，所述模块组装工位、电池系统组装工位上均设有相应的自动化组装设备，有效地提高了组装的效率、保证了操作人员的生命安全。
进一步地，所述电池系统测试工位上设有EOL综合测试柜，可实现对电池系统进行快速的性能测试。
进一步地，所述无尘车间内设有空气净化装置、与外界设有进料通道和出料通道；所述空气净化装置可对车间内的环境进行净化，有效地防止电池系统中的有害化学物质和有害气体对操作人员造成不良的影响；所述进料通道设于信息采集工位一侧，便于待回收拆解电池系统的传输；所述出料通道设于电池系统测试工位一侧，便于梯级利用的电池系统和报废组件的传输。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线，该拆解产线合理地规划各工位的布局，有效地提高了拆解和组装的效率，并充分的实现了动力电池系统内各组件的梯级回收和利用。本发明中的基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线包括测试评估线、机械拆解线和回收利用线三段，是一条完整的、集拆解和梯级回收利用于一体的拆解产线。本发明中的动力电池系统拆解产线拆解产线不仅详细地规划了设备的布局、设计了具体的工艺路线，而且利用该系统还能够有效进行电池系统模组、模块梯级回收利用，与现有技术中机械分离式的电池拆解完全不同。
附图说明
图1为本发明中基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线空间布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本实施例中提供的基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线如附图1所示，设于无尘车间100内；拆解产线包括依次相接的测试评估线、机械拆解线和回收利用线，其中测试评估线用于评估、测试待回收拆解电池系统的安全性，机械拆解线用于拆解、回收电池系统的各组件，回收利用线用于组装、测试梯级利用的电池系统。
测试评估线依次包括信息采集工位1、外观检测工位2和健康度评估工位3。信息采集工位1用于采集电池系统的条码、型号、电池容量和电池重量等信息；外观检测工位2用于初步判断动力电池系统是否有拆解回收的安全性风险；健康度评估工位3用于测试待回收拆解电池系统的继电器吸合是否正常、BMS检测动力电池系统电压、温度、安全报警等功能是否正常，电池系统绝缘性能是否良好，确保回收拆解过程安全，同时记录电池系统的充放电性能数据。
机械拆解线依次包括电池系统拆解工位4、模组检测工位5、模组拆解工位6、模块测试工位7、模块拆解工位8、单体电池测试工位9和单体电池拆解工位10。电池系统拆解工位4用于拆解电池系统的外壳、高压动力线缆、电压和温度采集线、BMS、连接器和继电器等非模组物料，并拆解出电池模组；模组检测工位5用于判断电池模组可进行直接的回收利用还是继续拆解回收；模组拆解工位6用于拆解电池模组的电池模块和外框架、连接线等非模块物料；模块测试工位7用于判断电池模块可进行直接的回收利用还是继续拆解回收；模块拆解工位8用于拆解电池模块的单体电池和其余的零部件；单体电池测试工位9用于判断单体电池可进行直接的回收利用还是继续拆解回收；单体电池拆解工位10用于拆解单体电池的电芯。
回收利用线依次包括单体电池配组工位11、材料回收工位12、模块组装工位13、模块配组工位14、电池系统组装工位15和电池系统测试工位16。单体电池配组工位11用于检测单体电池的容量，并对电池容量相近的单体电池进行分类；材料回收工位12用于对非模组、模块物料和其余零部件进行分类，能够继续利用的清洁后回收，不能利用的则直接包装报废；模块组装工位13用于将电池容量相近的单体电池和可回收的其余零部件组装成电池模块；模块配组工位14用于检测电池模块的容量，并对电池容量相近的电池模块进行分类；电池系统组装工位15用于将电池容量相近的电池模块和可回收的非模组、模块物料组装成梯级利用的电池系统；电池系统测试工位16用于检测梯级利用的电池系统的BMS、充放电性能、绝缘耐压性能等。
拆解产线上设有AGV自动引导车，用于在各工位间运输和传送电池系统的各组件，为提高运输和传送的效率，AGV自动引导车设有2-4部；每一工位上均设有回收箱用于收集电池系统的各回收组件和报废组件，为有效地进行分类，每一工位上设有2-4个回收箱。
信息采集工位1上设有均与PLC相连的扫码枪、电池容量检测仪和重量测量仪；健康度评估工位3上设有EOL综合测试柜和充放电循环测试柜；电池系统拆解工位4、模组拆解工位6、模块拆解工位8和单体电池拆解工位10上均设有相应的自动化拆解设备；模组检测工位5、模块测试工位7、单体电池测试工位9上均设有内阻检测仪；单体电池配组工位11、模块配组工位14上均设有电池容量检测仪；模块组装工位13、电池系统组装工位15上均设有相应的自动化组装设备；电池系统测试工位16上设有EOL综合测试柜。
无尘车间100内设有空气净化装置17、与外界设有进料通道19和出料通道18；空气净化装置17可对车间内的环境进行净化，有效地防止电池系统中的有害化学物质和有害气体对操作人员造成不良的影响；进料通道19设于信息采集工位一侧，便于待回收拆解电池系统的传输；出料通道18设于电池系统测试工位一侧，便于梯级利用的电池系统和报废组件的传输。
该拆解产线的测试评估线为评价动力电池拆解提供了评价依据，机械拆解线规范了动力电池系统的拆解行为，回收利用线确保了回收过程合理、安全和环保；积极完全地响应了我国在2017年相继出台的 GB/T34015-2017《车用动力电池回收利用——余能检测》、GB/T 33598-2017《车用动力电池回收利用拆解规范》等国家标准规范。
本发明实施例中的基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线具体工作过程如下：
待回收拆解的动力电池系统通过AGV自动引导车输送至信息采集工位，信息采集工位上的扫码枪、电池容量检测仪和重量测量仪分别采集电池系统的条码、型号、电池容量和电池重量等信息，并将采集的信息储存和录入PLC中；采集完信息的电池系统通过AGV自动引导车输送至外观检测工位，工作人员观察电池系统是否有明显的破损、挤压变形，箱体螺纹紧固件是否有松动、脱落，高、低压接插件、维修开关是否完好，初步判断动力电池系统是否有拆解回收的安全性风险。有较高拆解回收安全风险的电池系统进行单独隔离，通过AGV自动引导车依次输送至电池系统拆解工位、模组拆解工位、模块拆解工位和单体电池拆解工位，对电池系统进行报废拆解，回收电池系统的电芯，并对非模组、模块物料和其余零部件进行分类，能够继续利用的清洁后回收，不能利用的则直接包装报废。对于拆解风险较低的电池系统，则通过AGV自动引导车输送至健康度评估工位，健康度评估工位上的EOL综合测试柜测试待回收拆解电池系统的继电器吸合是否正常、BMS检测动力电池系统电压、温度、安全报警等功能是否正常，电池系统绝缘性能是否良好；健康度评估工位上的充放电循环测试柜对绝缘性能不良的电池系统进行放电、绝缘处理，对绝缘正常的电池系统记录充放电性能数据。对于健康度高、电压、容量依旧维持正常水平的电池系统，记录其电压、容量等信息，并通过AGV自动引导车依次输送到电池系统拆解工位、模组检测工位、模组拆解工位、模块测试工位、模块拆解工位、单体电池测试工位和单体电池拆解工位对电池系统进行梯级回收和利用；对于健康度低、电压、容量异常的电池系统，则通过AGV自动引导车依次输送至电池系统拆解工位、模组拆解工位、模块拆解工位和单体电池拆解工位，对电池系统进行报废拆解，回收电池系统的电芯，并对非模组、模块物料和其余零部件进行分类，能够继续利用的清洁后回收，不能利用的则直接包装报废。
对于梯级回收的单体电池、电池模块、电池模组、非模块、模组物料和其余零部件，分别输送至单体电池配组工位、模块配组工位、电池系统组装工位和材料回收工位；单体电池配组工位、材料回收工位、模块组装工位、模块配组工位、电池系统组装工位和电池系统测试工位将梯级回收的组件进行重新组装和测试，形成梯级利用的电池系统。
由实施例方案可以看出，本发明中的基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线包括测试评估线、机械拆解线和回收利用线三段，是一条完整的、集拆解和梯级回收利用于一体的拆解产线。本发明中的动力电池系统拆解产线拆解产线不仅详细地规划了设备的布局、设计了具体的工艺路线，而且利用该系统还能够有效进行电池系统模组、模块梯级回收利用，与现有技术中机械分离式的电池拆解完全不同。本发明提供的回收拆解产线是基于梯级回收动力电池系统的有针对性的拆解产线，该拆解产线合理地规划各工位的布局，有效地提高了拆解和组装的效率，并充分的实现了动力电池系统内各组件的梯级回收和利用。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于梯级回收的动力电池系统回收拆解产线，设于无尘车间内，其特征在于：所述拆解产线包括依次相接的测试评估线、机械拆解线和回收利用线，其中测试评估线用于评估、测试待回收拆解电池系统的安全性，机械拆解线用于拆解、回收电池系统的各组件，回收利用线用于组装、测试梯级利用的电池系统。
2.如权利要求1所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：
所述测试评估线依次包括信息采集工位、外观检测工位和健康度评估工位；
所述机械拆解线依次包括电池系统拆解工位、模组检测工位、模组拆解工位、模块测试工位、模块拆解工位、单体电池测试工位和单体电池拆解工位；
所述回收利用线依次包括单体电池配组工位、材料回收工位、模块组装工位、模块配组工位、电池系统组装工位和电池系统测试工位；
所述拆解产线上设有AGV自动引导车，每一工位上均设有回收箱。
3.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述信息采集工位上设有均与PLC相连的扫码枪、电池容量检测仪和重量测量仪。
4.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述健康度评估工位上设有EOL综合测试柜和充放电循环测试柜。
5.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述电池系统拆解工位、模组拆解工位、模块拆解工位和单体电池拆解工位上均设有相应的自动化拆解设备。
6.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述模组检测工位、模块测试工位、单体电池测试工位上均设有内阻检测仪。
7.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述单体电池配组工位、模块配组工位上均设有电池容量检测仪。
8.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述模块组装工位、电池系统组装工位上均设有相应的自动化组装设备。
9.如权利要求2所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述电池系统测试工位上设有EOL综合测试柜。
10.如权利要求1所述动力电池系统回收拆解产线，其特征在于：所述无尘车间内设有空气净化装置、与外界设有进料通道和出料通道。
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