CN108682913B - 一种废旧方形电池的快速放电装置和放电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧方形电池的快速放电装置和放电方法，涉及废旧电池放电技术领域，由换热槽和设在换热槽上方的电池支架组成，所述换热槽内部装填有金属导电颗粒，所述电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触。本发明放电装置结构简单，加工成本低；并且放电操作简单易行，相对于氯化钠溶液浸泡法显著改善了放电环境以及提高了放电安全性。
Description
技术领域：
本发明涉及废旧电池放电技术领域，具体涉及一种废旧方形电池的快速放电装置和放电方法。
背景技术：
锂离子电池相对于传统铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等有着电压高、放电容量高、无记忆效应、对环境零污染等特点，目前已被广泛应用到生活和工业中。随着锂离子电池的广泛应用，产生了大量的废旧锂离子电池，使废旧锂离子电池的报废处理成为一项非常重要的工作。锂离子电池是能量储存装置，报废之后仍会残存一定的电量，如拆解不当引起正负极短路便可能发生爆炸、火灾等事故。
目前，对于废旧锂离子电池的安全放电主要采用两种方法，一种是物理放电，主要是通过外接负载消电；另一种是化学放电，即利用电池的正负极金属为阴极和阳极，在溶液中通过电解过程来消耗电池中残余的电量，目前主要以氯化钠溶液作为电解质。化学放电方法虽然简单可行，但在氯化钠溶液放电时阳极会析出氯气，一方面会腐蚀电极污染电解液体系，同时对操作人员的工作环境也有影响，并也会导致电池外壳溶解损失及由此带来的溶解产物回收问题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种显著改善放电环境、提高放电安全性和加快放电速度的废旧方形电池的快速放电装置和放电方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽和设在换热槽上方的电池支架组成，所述换热槽内部装填有金属导电颗粒，所述电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触。
所述换热槽内部还设有换热管。
所述换热管的材质为铝、铁或铜。
所述金属导电颗粒包含铜粒和铝粒。
所述金属导电颗粒的粒度在0.1-2mm。
所述换热槽内部还装填有沙子，沙子与金属导电颗粒均匀混合。
可以通过沙子的添加来调节放电速度，避免放电过快。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
所述放电时间在4-10h。
所述换热槽内部还装填有导电剂。
所述导电剂选用氮掺杂碳纤维，其制备方法为：先将纳米碳纤维加入饱和氯化钠溶液中，于25-35℃下浸泡1-3h后加入水解聚马来酸酐，搅拌均匀后升温至55-65℃浸泡0.5-2h，然后水洗至中性并无氯离子存在，经100-110℃烘箱干燥后转入石英管中，再在流量50-200sccm的氨气气氛下并于450-550℃下处理0.5-2h，即得氮掺杂碳纤维。
所述纳米碳纤维、饱和氯化钠溶液、水解聚马来酸酐的质量比为1:1-10:0.01-0.1。
通过导电剂的添加进一步提高放电效率，所制氮掺杂碳纤维相对于纳米碳纤维的导电性能更优。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将电池倒置在电池支架中使极柱与金属导电颗粒紧密接触直至放电截止，这种方法避免了氯化钠溶液浸泡法放电带来的废水废气污染和放电设备放电带来的高昂成本问题，实现电池的快速安全放电；并通过换热管的设置回收热量，将回收的热量另作他用，在避免热量损失的同时加快放电速度；
(2)本发明放电装置结构简单，加工成本低；并且放电操作简单易行，相对于氯化钠溶液浸泡法显著改善了放电环境以及提高了放电安全性。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
其中：1-换热槽；2-电池支架；3-金属导电颗粒；4-电池放置框；5-换热管；6-废旧方形电池。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽1和设在换热槽上方的电池支架2组成，换热槽内部装填有金属导电颗粒3，电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框4构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触，换热槽内部还设有换热管5。
换热管的材质为铝，金属导电颗粒由质量比1:1的铜粒和铝粒混合而成，金属导电颗粒的粒度在0.35mm。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
实施例2
如图1所示，一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽1和设在换热槽上方的电池支架2组成，换热槽内部装填有金属导电颗粒3和沙子，电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框4构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触，换热槽内部还设有换热管5。
换热管的材质为铝，金属导电颗粒由质量比1:1的铜粒和铝粒混合而成，金属导电颗粒的粒度在0.35mm。金属导电颗粒与沙子的质量比为1:0.05，沙子的粒度在0.35mm。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
实施例3
如图1所示，一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽1和设在换热槽上方的电池支架2组成，换热槽内部装填有金属导电颗粒3和导电剂，电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框4构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触，换热槽内部还设有换热管5。
换热管的材质为铝，金属导电颗粒由质量比1:1的铜粒和铝粒混合而成，金属导电颗粒的粒度在0.35mm。金属导电颗粒与导电剂的质量比为1:0.05，导电剂的纤维直径在150nm。
导电剂的制备：先将10g纳米碳纤维加入50g饱和氯化钠溶液中，于25-35℃下浸泡2h后加入0.5g水解聚马来酸酐，搅拌均匀后升温至55-65℃浸泡1h，然后水洗至中性并无氯离子存在，经100-110℃烘箱干燥后转入石英管中，再在流量100sccm的氨气气氛下并于500-550℃下处理1h，即得氮掺杂碳纤维。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
对照例1
如图1所示，一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽1和设在换热槽上方的电池支架2组成，换热槽内部装填有金属导电颗粒3和导电剂，电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框4构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触，换热槽内部还设有换热管5。
换热管的材质为铝，金属导电颗粒由质量比1:1的铜粒和铝粒混合而成，金属导电颗粒的粒度在0.35mm。金属导电颗粒与导电剂的质量比为1:0.05，导电剂的纤维直径在150nm。
导电剂的制备：先将10g纳米碳纤维加入50g饱和氯化钠溶液中，于25-35℃下浸泡2h，搅拌均匀后升温至55-65℃浸泡1h，然后水洗至中性并无氯离子存在，经100-110℃烘箱干燥后转入石英管中，再在流量100sccm的氨气气氛下并于500-550℃下处理1h，即得氮掺杂碳纤维。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
对照例2
如图1所示，一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽1和设在换热槽上方的电池支架2组成，换热槽内部装填有金属导电颗粒3和导电剂，电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框4构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触，换热槽内部还设有换热管5。
换热管的材质为铝，金属导电颗粒由质量比1:1的铜粒和铝粒混合而成，金属导电颗粒的粒度在0.35mm。金属导电颗粒与导电剂的质量比为1:0.05，导电剂的纤维直径在150nm。
导电剂的制备：先将10g纳米碳纤维加入50g水中，于25-35℃下浸泡2h后加入0.5g水解聚马来酸酐，搅拌均匀后升温至55-65℃浸泡1h，然后水洗至中性并无氯离子存在，经100-110℃烘箱干燥后转入石英管中，再在流量100sccm的氨气气氛下并于500-550℃下处理1h，即得氮掺杂碳纤维。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
对照例3
如图1所示，一种废旧方形电池的快速放电装置，由换热槽1和设在换热槽上方的电池支架2组成，换热槽内部装填有金属导电颗粒3和导电剂纳米碳纤维，电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框4构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触，换热槽内部还设有换热管5。
换热管的材质为铝，金属导电颗粒由质量比1:1的铜粒和铝粒混合而成，金属导电颗粒的粒度在0.35mm。金属导电颗粒与导电剂的质量比为1:0.05，导电剂的纤维直径在150nm。
利用上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法，将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电。
实施例4
以实施例3为基础，设置在导电剂制备时不使用水解聚马来酸酐的对照例1、在导电剂制备时不使用饱和氯化钠溶液的对照例2、直接以同规格纳米碳纤维作为导电剂的对照例3。
分别利用实施例1-3、对照例1-3对同批废旧方形锂离子电池进行放电处理，并测定其放电效果，如表1所示。
表1本发明放电装置对废旧方形电池的放电效果
| 组别 | 电池最终电压/V | 放电时间/h |
| 实施例1 | 0.38 | 7.9 |
| 实施例2 | 0.40 | 8.6 |
| 实施例3 | 0.17 | 5.1 |
| 对照例1 | 0.22 | 5.5 |
| 对照例2 | 0.28 | 6.0 |
| 对照例3 | 0.35 | 6.7 |
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种废旧方形电池的快速放电装置，其特征在于：由换热槽和设在换热槽上方的电池支架组成，所述换热槽内部装填有金属导电颗粒和导电剂，所述电池支架由多个用于倒置电池的电池放置框构成，倒置的电池极柱与金属导电颗粒相接触；
所述换热槽内部还设有换热管，所述金属导电颗粒包含铜粒和铝粒；
上述放电装置对废旧方形电池进行快速放电的方法为：将废旧方形电池倒置在电池放置框内，保证电池的极柱与金属导电颗粒相接触，同时向换热管内通水以吸收金属导电颗粒上的热量，放电结束后取下电池，即完成废旧方形电池的快速放电；
所述导电剂选用氮掺杂碳纤维，其制备方法为：先将纳米碳纤维加入饱和氯化钠溶液中，于25-35℃下浸泡1-3h后加入水解聚马来酸酐，搅拌均匀后升温至55-65℃浸泡0.5-2h，然后水洗至中性并无氯离子存在，经100-110℃烘箱干燥后转入石英管中，再在流量50-200sccm的氨气气氛下并于450-550℃下处理0.5-2h，即得氮掺杂碳纤维；所述纳米碳纤维、饱和氯化钠溶液、水解聚马来酸酐的质量比为1:1-10:0.01-0.1。
2.根据权利要求1所述的废旧方形电池的快速放电装置，其特征在于：所述换热管的材质为铝、铁或铜。
3.根据权利要求1所述的废旧方形电池的快速放电装置，其特征在于：所述金属导电颗粒的粒度在0.1-2mm。
4.根据权利要求1所述的废旧方形电池的快速放电装置，其特征在于：所述换热槽内部还装填有沙子，沙子与金属导电颗粒均匀混合。
5.根据权利要求1所述的对废旧方形电池进行快速放电的方法，其特征在于：所述放电时间在4-10h。
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