CN109037817B - 一种便携式废旧动力电池自动放电设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式废旧动力电池自动放电设备，包括口字形框架、自动喷吸架、电极连接器，所述口字形框架上设置有电池固定件，所述自动喷吸架上分布有自动喷吸器，所述自动喷吸器包括筒体、筒体内的活塞、筒体下端的针头，所述筒体侧边开有通水孔，所述自动喷吸架两端处的自动喷吸器分别通过通水孔接入进水管、出水管，各个自动喷吸器之间通过管路、通水孔串联连接成一体，所述筒体侧边设置有液位调节板用于溢流并调节筒体有效容积，所述活塞上设置有排气管；该设备采用化学破坏和物理放电相结合的放电技术，放电后电压不会反弹，注入的少量水被抽出回收，可以再次回用。
Description
技术领域
本发明涉及废电池回收处理技术领域，特别是一种便携式废旧动力电池自动放电设备及方法。
背景技术
目前新能源汽车发展势头强劲，而新能源汽车的动力电池在电动汽车上经过长期使用后，性能难免不断衰减，一般使用3～5年后电池不能再满足使用要求，需要报废拆解处理，爆发式的增长必将带来爆发式的报废。电池报废时往往还带有一定的残余电量，如果不对这部分电量进行安全的释放，一旦在运输过程中发生挤压、碰撞或短路，则很可能会发生起火甚至爆炸。同时，在对废电池进行再生利用过程中，需要通过拆解电池单体将电芯取出，若电池中含有残留电量，在拆解时会潜在起火的风险，给再生利用过程的安全生产造成危害。为了消除废电池在回收利用过程中运输和拆解的安全风险，在运输和拆解前应对废电池进行放电处理。
目前，放电方式一般有物理放电和化学放电。物理放电所使用的设备复杂、体积大、难搬运、造价高、放电后电压易反弹，例如可参照公开号为CN106602165A的《一种车用动力电池单体全自动放电装备》。化学放电需使用大量化工盐、产生大量废水、三废处理困难、难以现场实施放电，例如可参照公开号为CN104882646A的《一种废旧锂离子电池的高效安全放电方法》。显然，目前常规的物理放电或化学放电均存在明显的局限性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种便携式废旧动力电池自动放电设备及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种便携式废旧动力电池自动放电设备，包括口字形框架、自动喷吸架、电极连接器，所述口字形框架上设置有电池固定件，所述自动喷吸架上分布有自动喷吸器，所述自动喷吸器包括筒体、筒体内的活塞、筒体下端的针头，针头设置有阀门，所述筒体侧边开有通水孔，所述自动喷吸架两端处的自动喷吸器分别通过通水孔接入进水管、出水管，各个自动喷吸器之间通过管路、通水孔串联连接成一体，所述筒体侧边设置有液位调节板用于溢流并调节筒体有效容积，通水孔设置有阀门，所述活塞上设置有排气管，排气管上设置有阀门，所述电极连接器包括立架、压板和压板上的取电板，所述立架、压板连接有夹紧弹簧，所述取电板的两端为斜向下的斜折弯部。
作为一个优选项，所述自动喷吸架包括下层导轨板、上层导轨板和活动条，所述下层导轨板、上层导轨板上均设置有导轨，其中每两个活动条通过转轴连接成V字形件，每个V字形件对应一个自动喷吸器，若干个所述V字形件通过转轴串联成一体并通过转轴卡入下层导轨板的导轨，所述自动喷吸器的活塞上端卡入上层导轨板的导轨，所述下层导轨板、上层导轨板之间连接有升降结构。
作为一个优选项，所述电极连接器包括立架、压板和压板上的取电板，所述立架、压板连接有夹紧弹簧，所述取电板的两端为斜向下的斜折弯部。作为一个优选项，所述活塞上端通过工字状件与上层导轨板的导轨连接。作为一个优选项，所述立架内设置有下滑槽，所述立架通过下滑槽与口字形框架连接，所述压板上设置有上滑槽，所述压板的上滑槽上设置有滑板，所述压板通过滑板与取电板连接，所述下滑槽、上滑槽内侧有阻尼板。
作为一个优选项，所述自动喷吸架和口字形框架之间设置有喷吸架升降装置。
一种便携式废旧动力电池自动放电方法，包括以下步骤：
1)将自动喷吸器的针头刺穿动力电池安全阀并刺入电池内部一定深度；
2)将预定量的水通过针头注入动力电池内部；
3)通过放电设备的电阻与电池正负极连通，控制放电电流为1～500A将动力电池放电至0V，然后短接1s～10h；
4)通过自动喷吸器的针头将动力电池内部预定量的水抽出；
5)动力电池静置0.1～20h，完成彻底放电。
本发明的有益效果是：该设备采用化学破坏和物理放电相结合的放电技术，放电后电压不会反弹，注入的少量水被抽出回收，可以再次回用，不会产生大量废水，注入的水与电解液反应并和电芯产生电化学反应，产生导电离子，无需外加化工盐，降低了放电成本，而放电后，由于针头与电池内部电芯之间高度的水不会被抽走，残余在电池中的少量水可持续破坏电池材料和电解液使其丧失活性，放电后的电池可长期安全贮存，安全性更高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明中自动喷吸器的结构示意图；
图3是本发明的局部放大图；
图4是本发明中的电极连接器立体图；
图5是本发明的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明创造仍可实现，即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员可更有效的介绍他们的工作本质。
参照图1、图2，一种便携式废旧动力电池自动放电设备，包括口字形框架1、自动喷吸架2、电极连接器3，所述口字形框架1上设置有电池固定件4，所述自动喷吸架2上分布有自动喷吸器5，所述自动喷吸器5包括筒体6、筒体6内的活塞7、筒体6下端的针头51，所述筒体6侧边开有通水孔61，作为自动喷吸器5的进水口、出水口。所述自动喷吸架2两端处的自动喷吸器5分别通过通水孔61接入进水管、出水管，各个自动喷吸器5之间通过管路、通水孔61串联连接成一体，所述筒体6侧边设置有液位调节板62用于溢流并调节筒体6有效容积，所述活塞7上设置有排气管71。排气管71上设置有阀门，如将阀门打开可使自动喷吸器5内部压力与大气压相等。通水孔61、针头51也设置有阀门。所有阀门为电动或者气动驱动。
自动喷吸器5两两之间由管路将进水口与出水口相连，首个自动喷吸器5的进水口连接带压力的水源。在工作时，设备带动自动喷吸器5的针头51刺入动力电池安全阀并确保针头接近电池内部电芯；然后设备控制针头51的阀门打开，活塞7的阀门以及自动喷吸器5的进水阀门、出水阀门关闭；最后设备控制活塞7下降至最低点，使自动喷吸器5的水注入电池中，注入的水与电解液反应并和电芯产生电化学反应，产生导电离子，此为本装置的化学破坏过程。
注水完成后，电极连接器3之间接通电阻，控制电阻值进而控制放电电流，将电池电压放电后，再将电阻切换成导线将电极连接器3相连，对电池进行短接。此时，控制针头51的阀门打开，活塞7的阀门、进水阀门、出水阀门关闭，控制上升至最高点，然后控制针头51的阀门关闭，使注入电池中的水抽进自动喷吸器5。由于针头51与电池内部电芯之间高度的水不会被抽走，残余在电池中的少量水可持续破坏电池材料和电解液使其丧失活性，放电后的电池可长期安全贮存。
本质上，该设备采用了化学法是为了破坏电池内部活性物避免电压反弹，与传统化学放电法以溶液作为导电介质进行放电的方式并不相同，再结合物理放电法，解决了原来物理放电后电压反弹以及化学放电后现场废水处理的技术问题。
所述自动喷吸架2包括下层导轨板21、上层导轨板22和活动条24，所述下层导轨板21、上层导轨板22上均设置有导轨，其中每两个活动条24通过转轴连接成V字形件8，每个V字形件8对应一个自动喷吸器5，若干个所述V字形件8通过转轴串联成一体并通过转轴卡入下层导轨板21的导轨，即V字形件8的转轴可顺着下层导轨板21的导轨平移，当V字形件8收缩时，一组的自动喷吸器5也跟着等距收缩距离。具体串联成一体的V字形件8通过电机和调距螺杆控制其伸缩活动。
所述自动喷吸器5的活塞上端卡入上层导轨板22的导轨，即自动喷吸器5也可顺着上层导轨板22的导轨平移。所述下层导轨板21、上层导轨板22之间连接有升降结构25。所述活塞7上端通过工字状件72与上层导轨板22的导轨连接。所述自动喷吸架2和口字形框架1之间设置有喷吸架升降装置，用于带动自动喷吸架2升降进而控制自动喷吸器5整体升降活动。在实践中，下层导轨板21为双槽导轨板，且下层导轨板21的双槽分列在下层导轨板21的两个组合板上，使下层导轨板21的双槽之间的距离可微调配合V字形件8活动。而上层导轨板22为单槽导轨板。V字状件的尖端位于双槽导轨的其中一个槽中，且可横向自由移动。V字状件的开口端位于单槽导轨的槽中，且可横向自由移动。单槽导轨在双槽导轨的另一个槽中，且可纵向自由移动，由调距杆调节单槽导轨的位置。
所述电极连接器3包括立架31、压板32和压板32上的取电板33，所述立架31、压板32连接有夹紧弹簧34，其中夹紧弹簧34使得压板32产生向下压的趋势，保证贴合电池的极耳。所述取电板33的两端为斜向下的斜折弯部38，使电极连接器3在夹紧弹簧34的下压力下与电池的极耳更能充分接触。
所述立架31内设置有下滑槽35，所述立架31通过下滑槽35与口字形框架1连接，所述压板32上设置有上滑槽36，所述压板32的上滑槽36上设置有滑板37，所述压板32通过滑板37与取电板33连接，所述下滑槽35、上滑槽36内侧有阻尼板。阻尼板使得立架31、滑板37在非人为移动下不会自由滑动。
参照图1、图5，一种便携式废旧动力电池自动放电方法，包括以下步骤：1)将自动喷吸器5的针头51刺穿动力电池安全阀并刺入电池内部一定深度；
2)将预定量的水通过针头注入动力电池内部；
3)通过放电设备的电阻与电池正负极连通，控制放电电流为1～500A将动力电池放电至0V，然后短接1s～10h；
4)通过自动喷吸器5的针头51将动力电池内部预定量的水抽出；
5)动力电池静置0.1～20h，完成彻底放电。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
在实际操作时，设备的操作步骤包括：
1)拧紧口字形框架的螺柱，使压板压紧动力电池模块，设备与动力电池固定。调节电极连接器位置和调节滑板伸出距离，使得电极连接器分别与动力电池模块输出正极和负极相连。
2)调节调距杆使等距升降平台上的每个自动喷吸器位于动力电池的安全阀上方。
3)调节液位调节板使得自动喷吸器可容纳液体体积为0-300mL，设备的MCU控制芯杆升降装置上升至最高点，MCU控制活塞阀门、进水阀门、出水阀门打开，针头阀门关闭，使自动喷吸器灌入设定容量的水，体积为当水注入电池后，水不从电池中溢出。
4)MCU控制自动喷吸架升降机构的升降电机启动，自动喷吸架下降，带动自动喷吸器的针头刺入动力电池安全阀不少于1mm，并确保针头距离电池内部电芯不少于1mm。
5)MCU控制针头阀门打开，活塞阀门、进水阀门、出水阀门关闭。MCU控制自动喷吸器的升降结构下降至最低点，使自动喷吸器的水全部注入电池中。
6)两个电极连接器之间连接电阻，控制电阻值使得放电电流为0.1-500A，将电池电压放电至0V后，将电阻切换成导线将两个电极连接器相连，对电池进行短接，短接时间为1s-10h。
7)MCU控制针头阀门打开，活塞阀门、进水阀门、出水阀门关闭。MCU控制自动喷吸器的升降结构上升至最高点，带动活塞上升至最高点，控制针头阀门关闭，使注入电池中的水抽进自动喷吸器。MCU控制自动喷吸架的升降结构的升降电机启动，使自动喷吸架上升至最高点复位。
8)松开口字形框架的螺柱，使压板与动力电池模块松脱，设备与动力电池分离。
9)静置0.1-20h，动力电池电压为0V，电压不会反弹，电池被彻底放电。经过实践证明，该技术与原有设备相比，具有以下优势：
1、本发明通过对废旧动力电池进行运输前或储存前的现场放电，有效提高了废旧动力电池运输和储存的安全性。
2、本发明采用的是化学破坏和物理放电相结合的方式进行放电，放电后电压不会反弹，注入的少量水被抽出回收，可以再次回用，不会产生大量废水。注入的水与电解液反应并和电芯产生电化学反应，产生导电离子，无需外加化工盐，降低了放电成本。解决了物理放电后电压反弹的难题以及化学放电后现场废水处理的难题。
3、本发明放电后，由于针头51与电池内部电芯之间高度的水不会被抽走，残余在电池中的少量水可持续破坏电池材料和电解液使其丧失活性，放电后的电池可长期安全贮存，电池经放电后运输到再生利用企业，企业无需二次安全处理，也不必急于拆解回收，可增加企业的生产灵活性。电池放电时，虽然温度升高，但是残余在电池中的少量水可将活性材料与空气长期隔绝，放电过程和放电后电池不会着火燃烧，十分安全。
Claims (6)
1.一种便携式废旧动力电池自动放电设备，其特征在于：
包括口字形框架(1)、自动喷吸架(2)、电极连接器(3)，所述口字形框架(1)上设置有电池固定件(4)，所述自动喷吸架(2)上分布有自动喷吸器(5)；
所述自动喷吸器(5)包括筒体(6)、筒体(6)内的活塞(7)、筒体(6)下端的针头(51)，针头(51)设置有阀门；
所述筒体(6)侧边开有通水孔(61)，所述自动喷吸架(2)两端处的自动喷吸器(5)分别通过通水孔(61)接入进水管、出水管，各个自动喷吸器(5)之间通过管路、通水孔(61)串联连接成一体，所述筒体(6)侧边设置有液位调节板(62)用于溢流并调节筒体(6)有效容积，通水孔(61)设置有阀门；
所述活塞(7)上设置有排气管(71)，排气管(71)上设置有阀门；
所述电极连接器(3)包括立架(31)、压板(32)和压板(32)上的取电板(33)，所述立架(31)、压板(32)连接有夹紧弹簧(34)，所述取电板(33)的两端为斜向下的斜折弯部(38)。
2.根据权利要求1所述的一种便携式废旧动力电池自动放电设备，其特征在于：所述自动喷吸架(2)包括下层导轨板(21)、上层导轨板(22)和活动条(24)，所述下层导轨板(21)、上层导轨板(22)上均设置有导轨，其中每两个活动条(24)通过转轴连接成V字形件(8)，每个V字形件(8)对应一个自动喷吸器(5)，若干个所述V字形件(8)通过转轴串联成一体并通过转轴卡入下层导轨板(21)的导轨，所述自动喷吸器(5)的活塞上端卡入上层导轨板(22)的导轨，所述下层导轨板(21)、上层导轨板(22)之间连接有升降结构(25)。
3.根据权利要求2所述的一种便携式废旧动力电池自动放电设备，其特征在于：所述活塞(7)上端通过工字状件(72)与上层导轨板(22)的导轨连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式废旧动力电池自动放电设备，其特征在于：所述立架(31)内设置有下滑槽(35)，所述立架(31)通过下滑槽(35)与口字形框架(1)连接，所述压板(32)上设置有上滑槽(36)，所述压板(32)的上滑槽(36)上设置有滑板(37)，所述压板(32)通过滑板(37)与取电板(33)连接，所述下滑槽(35)、上滑槽(36)内侧有阻尼板。
5.根据权利要求1或2所述的一种便携式废旧动力电池自动放电设备，其特征在于：所述自动喷吸架(2)和口字形框架(1)之间设置有喷吸架升降装置。
6.一种便携式废旧动力电池自动放电方法，采用了权利要求1所述的放电设备，其特征在于包括以下步骤：
1)将自动喷吸器(5)的针头(51)刺穿动力电池安全阀并刺入电池内部一定深度；
2)将预定量的水通过针头注入动力电池内部；
3)通过放电设备的电阻与电池正负极连通，控制放电电流为1～500A将动力电池放电至0V，然后短接1s～10h；
4)通过自动喷吸器(5)的针头(51)将动力电池内部预定量的水抽出；
5)动力电池静置0.1～20h，完成彻底放电。
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