CN110227701A - 一种废旧电池分类回收拆解方法及其无危害电池拆解系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧电池分类回收拆解方法及其无危害电池拆解系统。所述的废旧电池分类回收拆解方法包括电池初次分选及二次电池分类及拆解。
Description
技术领域
本发明涉及电池回收领域，具体地，涉及一种用于无危害分类及拆解电池的方法及系统，本发明所涉及到的无危害回收拆解系统是可以拆解锂离子电池、铅酸电池、锂亚硫酰氯电池、锂硫电池、锂二氧化锰、银锌电池等在拆解过程中有一定危险性的废旧电池拆解系统。
背景技术
随着我国对新能源电动汽车的大力推广，动力电池市场呈现高速增长态势，动力电池厂商最近几年均在纷纷扩大产能。与此同时，伴随着动力电池需求量的大量增长，动力电池的报废量也在不断增长。比如，2015年中国锂电池总产量为47.13Gwh，其中，动力电池产量为16.9Gwh，占比36.07%；消费锂电池产量为23.69Gwh，占比50.26%，储能锂电池产量为1.73Gwh，占比3.67%。据日前国金证券发布的《动力锂电池回收行业研究报告》测算，到2020年动力锂电池的需求量将达到125Gwh，报废量将达到32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。如果这些废旧电池不进行回收处理，势必将造成严重的资源浪费和环境污染，严重影响我国的低碳经济及环境友好型社会的建设。
目前我国废旧电池回收技术正逐步起步，相关的标准也正逐步建立。比如今年7月12日，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了3项电动汽车用动力电池标准，分别是《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》、《汽车动力蓄电池编码规则》、《车用动力电池回收利用余能检测》，并与2018年2月1日起正式实施。这三项标准将可覆盖动力电池的整个生命周期，包括开发、生产与使用、回收等三分环节。从此，动力电池的全生命周期将有标可依。
但是，动力电池回收行业至今没有一项成熟的技术来使废旧电池回收变得简易、安全。传统的动力电池回收技术自动化拆解程度较低，大多还是依靠人工进行拆解，锂电池中的电解液，如LiPF6，会产生一定量的有毒气体（HF），严重危害手工操作者的身体健康。并且，不正确的拆解方式，还会引起电池的短路，造成起火、甚至爆炸。
锂-亚硫酰氯电池、锂硫电池、锂二氧化锰等锂一次电池或由此延伸出的锂二次电池因为其比能量较大（590Wh/Kg），在特种行业领域有较大的应用，但是因为其回收困难，回收过程中对人身和环境带有较大的危险性，也因此一直是电池回收领域中的难题。传统电池如镍氢电池、金属燃料电池等，也因为会使用强酸或者强碱作为其催化剂或者电解液，在其回收过程中，带来严重的环境问题。
发明内容
为解决上述废旧电池回收自动化程度低、手工回收安全隐患大等问题，本发明提供了一种废旧电池分类回收拆解方法，并提供了一种无危害电池拆解系统。
本发明公开了一种废旧电池分类回收拆解方法及其无危害电池拆解系统。所述的废旧电池分类回收拆解方法包括电池初次分选及二次电池分类及拆解方法。在初次分选中，根据电池的电压和外壳完整度初步判断电池的种类及电池是否具有可以进入阶梯利用的可能；二次分选在放电过程中会有部分电池被作为废旧电池等待拆解，待拆解的电池，放入电池分选及拆解系统中，在真空下通过轻微切割电池壳体，通过气体痕量传感器感应电池所泄露的气体判定电池的种类。并随后根据电池种类直接进行拆解。本发明为便于方便电池拆解，将废旧电池分为正压体系电池及负压体系电池（相对于正常大气压）。电池分选及拆解系统包括主箱体、传感器系统、真空系统、供气系统、液体喷淋系统、电控系统、推进器、切割机组成。在将废旧电池推进入本发明所提供的拆解系统后，首先通过真空系统抽真空，如果电池存在泄露，则通过气体痕量传感器可以判断该批废旧电池的种类，进而根据电池的种类执行不同的拆解策略，通过在主箱体内安装的切割机和推进器1可以将电池本体破拆或只轻微切割至漏液状态，在真空环境下，电池内电解液会迅速向外喷射，同时，气体痕量传感器会判定电池的种类。然后在工作人员或者系统判断电池执行拆解策略之后，针对不同电池执行不同拆解策略，通过真空泵抽真空并使用供气系统补气，改变电池分拆环境，被分拆后的电池会掉入碱（酸）液池中，并通过超声设备使电池中的有害成分（LiPF6，SOCl2，强酸如硝酸、硫酸等，强碱如KOH、NaOH等）加快化学反应而无害化。随后再通过推进器2将碱（酸）液池推出，取出无害化的破拆电池残体。为防止电解液四溅导致设备因为电解液腐蚀而加速老化，喷淋系统可在破拆过程中对全套设备进行喷淋。本发明所涉及到的废旧电池分类拆解方法及拆解执行策略请参见附图1，本发明涉及到的设备说明请参见附图2.。
Eg1.
锂离子电池回收。锂离子电池在批量回收过程中，存在材料体系复杂（正极：钴酸锂、锰酸锂、三元、磷酸铁锂，负极：碳、钛酸锂）、电压平台接近（除钛酸锂）等问题，使用本发明所涉及到的方法及系统，前期可以通过电压区分钛酸锂系锂离子电池与其他体系锂离子电池的区别，二次分选可以通过放电区分磷酸铁锂系锂离子电池与其他体系锂离子电池的区别，在设备中，可以通过对某一批样品中的一个电芯进行无害化拆解，得到其材料成分，进而可以进行拆解后材料分类工作。
Eg2.
锂-亚硫酰氯电池回收。拆解锂亚硫酰氯电池存在因内部短路导致爆炸及产生大量氯气和SO2等而对拆解人员造成巨大伤害的风险，通过本发明所涉及的方法及系统，可以通过在真空下对电池表面进行轻微的切割，导致电解液大量泄露，降低爆炸风险和人身危害，同时，通过无害化处理，中和电解液，完成对电池本体的破拆。
附图说明
附图1 废旧电池分类拆解方法及拆解执行策略
附图2 回收拆解系统说明示意图。
Claims (10)
1.本发明公开了一种废旧电池分类回收拆解方法及其无危害电池拆解系统，
所述的废旧电池分类回收拆解方法包括电池初次分选及二次电池分类及拆解方法。
2.根据权利要求1所述的废旧电池分类回收拆解方法，其特征在于，在初次分选中，首先使用碱液清洗电池表面，随后根据电池的电压和外壳完整度初步判断电池的种类及电池是否具有可以进入阶梯利用的可能，二次分选在放电过程中会有部分无电压、鼓包、电压不稳等无法继续利用的电池被作为废旧电池等待拆解，待拆解的电池，放入电池分选及拆解系统中，在真空下通过切割电池壳体，利用气体痕量传感器感应电池所泄露的气体的类别来判定电池的种类，并随后根据电池种类直接进行拆解。
3.根据权利要求2所述的电池分选及拆解系统，其特征在于，电池分选及拆解系统包括主箱体、传感器系统、真空系统、供气系统、液体喷淋系统、电控系统、推进器、切割机组成。
4.根据权利要求2所述的废旧电池分类回收拆解方法，其特征在于，在将废旧电池推进入本发明所提供的拆解系统后，第一步，电池种类的判定及初步处理：如果是正压电池，则通过在主箱体内安装的切割机和推进器1将电池本体破拆或只切割至漏液状态，在真空环境下，电池内电解液会迅速向外喷射，此时，气体痕量传感器会根据释放的气体类别来判定电池的种类，并同时喷淋中和溶液；如果是负压电池，则通过在主箱体内安装的切割机和推进器1将电池本体破拆或只切割至漏液状态，在真空环境下，负压电池内的电解液仍然会出现泄露，此时，亦由气体痕量传感器根据释放的气体类别来判定电池的种类，随后可将负压电池放入到相对应的中和溶液中；
第二步，拆解工作：在工作人员或者系统判断电池执行拆解策略之后，针对不同电池执行不同拆解策略，通过真空泵抽真空并使用供气系统补气，改变电池分拆环境，将分拆后的电池残体推入碱（酸）液池中，并通过超声设备使电池中的有害成分（LiPF6，SOCl2，强酸如硝酸、硫酸等，强碱如KOH、NaOH等）加快化学反应而无害化；
第三步，破碎废物处理：通过推进器2将碱（酸）液池推出，取出无害化的破拆电池残体；
为防止电解液四溅导致设备因为电解液腐蚀而加速老化，喷淋系统可在破拆过程中对全套设备进行喷淋。
5.根据权利要求4所说的正压电池和负压电池的分类，其特征在于，相对于正常大气压，鼓包电池为正压电池，除此之外均为负压电池。
6.根据权利要求4所述的切割机、推进器1、气体痕量传感器，其特征在于，在推进器1上安装有压力传感器，可以根据预先设定的程序控制切割的力度，
切割机需可以耐受一定程度的腐蚀并能够防水，气体痕量传感器优先选择电化学传感器。
7.根据权利要求4所述的针对不同电池种类执行不同的拆解策略，其特征在于，通过真空泵抽真空对正压状态的电芯进行拆解，或者抽真空/供气系统补气对负压状态的电芯进行拆解，随后，再通过改变电池分拆环境，推进器1及切割机对电池进行完全的拆解，被分拆后的电池会掉入碱（酸）液池中，并通过超声设备使电池中的有害成分（LiPF6，SOCl2，强酸如硝酸、硫酸等，强碱如KOH、NaOH等）加快化学反应而无害化。
8.根据权利要求6所述的补气系统，其补充的气体可以为惰性气体、酸性气体、碱性气体。
9.根据权利要求4所述的喷淋系统，其特征在于，为防止电解液四溅导致设备因为电解液腐蚀而加速老化，喷淋系统可在破拆过程中对设备内部进行全面喷淋。
10.本发明涉及到的废旧电池分类回收拆解方法及其无危害电池拆解系统，适应于锂离子电池、铅酸电池、锂亚硫酰氯电池、锂硫电池、锂二氧化锰、银锌电池等对人身体有一定危害的电池拆解工作，其余在分类原理上或拆解系统上类似的方法及设备仍在本专利的权利范围之内。
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