CN110690520A - 锂电池模组的切割拆解设备及其切割拆解工艺 - Google Patents

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张跃明
黄乘奎
王巧娜
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Abstract

本发明涉及一种锂电池模组的切割拆解设备及其切割拆解工艺。该切割拆解设备包括第一切割工位、第一切割装置、第二切割工位、第二切割装置、喷淋装置和抽风装置，第一切割装置设置于第一切割工位处，用于对锂电池模组中的各个电池单体预先切割放气孔，第二切割装置设置于第二切割工位处，用于切割锂电池模组的顶部和底部，以去除电池的顶盖和底板，第一切割工位和第二切割工位处均设置有喷淋装置，喷淋装置用于对切割锂电池模组时的切割位置进行喷淋，抽风装置用于将切割拆解设备的切割工作空间的内部的气体排出至切割工作空间的外部。本发明的设备能够直接对带电的锂电池模组进行切割拆解，进而有利于整个电池回收拆解工艺的全部自动化。

Description

锂电池模组的切割拆解设备及其切割拆解工艺
技术领域
本发明涉及电池回收处理技术领域，尤其涉及一种锂电池模组的切割拆解设备及其切割拆解工艺。
背景技术
在废旧锂电池的报废回收处理过程中，常会遇到一个比较棘手的问题，即电池中的剩余电能的处理问题。如果对电能进行回收处理，需要投入大量的设备，而电池中的电能数量不等，没有经济效益。如果不回收，那么在破碎过程中会有很大的安全隐患，需要放电处理，此工序所需设备成本高昂，且放电过程耗时较长，不利于自动化拆解。
目前，常用的放电方法是将废旧电池投放到盐水池中进行放电，放电时间一般都超过24小时，效率极低。而且在放电过程中会产生大量的废水，对环境造成污染，废水的处理也给企业带来成本上的增加。
发明内容
基于现有技术中的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能够对锂电池模组带电切割的锂电池模组的切割拆解设备及其切割拆解工艺。
为此，本发明提供如下技术方案。
本发明提供了一种锂电池模组的切割拆解设备，所述切割拆解设备包括第一切割工位、第一切割装置、第二切割工位、第二切割装置、喷淋装置和抽风装置，
所述第一切割装置设置于所述第一切割工位处，用于对所述锂电池模组中的各个电池单体预先切割放气孔，
所述第二切割装置设置于所述第二切割工位处，用于切割所述锂电池模组的顶部和底部，以去除电池的顶盖和底板，
所述第一切割工位和所述第二切割工位处均设置有喷淋装置，所述喷淋装置用于对切割所述锂电池模组时的切割位置进行喷淋，
所述抽风装置用于将所述切割拆解设备的切割工作空间的内部的气体排出至所述切割工作空间的外部。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括设置于所述第二切割工位的第三切割装置,所述第二切割装置和所述第三切割装置用于同时分别切割所述锂电池模组的顶部和底部。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括定位工位和定位装置，
所述定位装置设置于所述定位工位处，用于对所述锂电池模组进行定位。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括绕组推出工位和绕组推出装置，
所述绕组推出装置设置于所述绕组推出工位处，
当所述锂电池模组切割完毕移动至所述绕组推出工位时，所述绕组推出装置将所述锂电池模组中的电池绕组从所述锂电池模组的剩余壳体中推出而使所述电池绕组离开所述绕组推出工位。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括水箱，所述水箱至少设置于所述绕组推出工位的下方，
所述绕组推出装置能够推动所述电池绕组落入所述水箱中。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括绕组输送装置，所述绕组输送装置包括绕组输送带，所述绕组输送带部分地伸入所述水箱中，
所述绕组推出装置能够推动所述电池绕组落在所述绕组输送带上。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括壳体下料工位和壳体推出装置，
所述壳体推出装置设置于所述壳体下料工位处，用于将所述锂电池模组的剩余壳体推离所述壳体下料工位。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括壳体输送装置，所述壳体输送装置包括壳体输送带，所述壳体推出装置能够推动所述剩余壳体落在所述壳体输送带上。
在至少一个实施方式中，所述切割拆解设备还包括工件移动装置，所述工件移动装置包括输送机构和支撑架，
所述输送机构设置于所述支撑架上，用于将所述锂电池模组从所述第一切割工位依次移动至所述第二切割工位和所述绕组推出工位。
本发明还提供了一种锂电池模组的切割拆解工艺，使用上述任一实施方式所述的锂电池模组的切割拆解设备进行切割拆解。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种锂电池模组的切割拆解设备，其设置第一切割装置对各个电池单体预先切割放气孔，并设置喷淋装置对切割时的切割位置进行喷淋，设置抽风装置将该设备的工作空间的内部的气体排出至工作空间的外部，使得该设备能够直接对带电的锂电池模组进行切割拆解，减少了传统的放电工序，进而有利于整个电池回收拆解工艺的全部自动化。
可以理解，具有该切割拆解设备的切割拆解工艺具有同样的有益效果。
应当理解，在本发明的设备和工艺中，在第一切割工位进行切割之前，无需对锂电池模组进行放电处理，也就是说，本发明可以对锂电池模组进行带电切割。应当理解，这种带电切割仅表示不预先进行放电处理，有些锂电池模组本身可能已不带电或者仅带很少电量。
附图说明
图1示出了根据本发明的锂电池模组的切割拆解设备的正视图。
图2示出了图1的俯视图。
附图标记说明
1上料输送装置；2定位工位；3定位装置；4第一切割工位；5第一切割装置；6第二切割工位；7第二切割装置；8第三切割装置；9水箱；10绕组推出工位；11绕组推出装置；12绕组输送装置；121绕组输送带；13壳体下料工位；14壳体推出装置；15壳体输送装置；151壳体输送带；16工件移动装置；161输送机构；162支撑架；17外罩。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的保护范围。
下面根据图1至图2详细说明根据本发明的锂电池模组的切割拆解设备的具体实施方式。
在本实施方式中，如图1和图2所示，根据本发明的锂电池模组的切割拆解设备包括上料输送装置1、定位工位2、定位装置3、第一切割工位4、第一切割装置5、第二切割工位6、第二切割装置7、第三切割装置8、喷淋装置(图中未示出)、抽风装置(图中未示出)、水箱9、绕组推出工位10、绕组推出装置11、绕组输送装置12、壳体下料工位13、壳体推出装置14、壳体输送装置15、工件移动装置16和外罩17。
在本实施方式中，如图1所示，上料输送装置1用于将废旧的锂电池模组移动至定位工位2。其中，上料输送装置1可以为包括传送带的输送装置，也可以为机器人、机械手等输送装置。
在本实施方式中，如图1所示，上料输送装置1的一部分位于外罩17的外部，另一部分位于外罩17的内部。
在本实施方式中，如图2所示，定位装置3设置于定位工位2的位置处，当锂电池模组输送至定位工位2后，定位装置3能够对锂电池模组进行初步定位，方便后续抓取。其中，定位装置3可以为包括气缸的定位装置。
当锂电池模组初步定位后，工件移动装置16能够将锂电池模组抓取移动至第一切割工位4。
在本实施方式中，第一切割装置5设置于第一切割工位4的位置处，用于对锂电池模组中的各个电池单体预先快速切割放气孔(可以在极柱端进行切割)，破坏电池单体的密闭性。这样，可以防止电池单体切割时发热引起相邻电池单体鼓胀发生爆炸。
可以理解，当第一切割装置5切割各个电池单体时，也会对锂电池模组的外壳进行切割开口，使得锂电池模组的外壳内外连通，有利于排气散热。
应当理解，在第一切割工位4处进行预先切割，仅是快速地(总耗时约20秒)在每个电池单体上开设一小口，切割时间短，不会引起电池单体鼓胀发生爆炸。若不开设该小口破坏电池单体的密闭性，当对按排分布设置的多个电池单体正式切割时，被切割的电池单体散发大量热量，将可能会使得相邻的还未被切割的密闭电池单体发生鼓胀爆炸。而在电池单体上快速地预先开设小口，能够有效避免正式切割时电池单体发生鼓胀爆炸。
当锂电池模组在第一切割工位4处被切割完毕后，工件移动装置16能够将锂电池模组抓取移动至第二切割工位6。
在本实施方式中，如图2所示，第二切割装置7和第三切割装置8设置于第二切割工位6的前后(基于图2的视角)两侧，分别用于对锂电池模组的顶部和底部进行切割，以去除电池的顶盖和底板。
应当理解，在第二切割工位6对锂电池模组进行切割时，将切割去除所有电池单体的顶盖和底板，总耗时通常约2分钟。其中，第二切割装置7的切割位置与第一切割装置5的切割位置可以相同，当然也可以不同。
在本实施方式中，第一切割装置5、第二切割装置7和第三切割装置8均可以为包括圆盘刀具的切割装置，该切割装置的结构属于现有技术，此处不再赘述。
当直接对带电的锂电池模组进行切割时，电池模组会短路发热，产生大量的易燃易爆气体，在浓度达到爆炸条件时会发生爆炸。此外，切割温度达到可燃气体的燃点时会发生着火。
因此，在第一切割工位4和第二切割工位6处对锂电池模组进行切割时，需要使用喷淋装置(图中未示出)对切割位置进行喷淋，进而达到降温阻燃、除尘的目的(图1中的箭头X的方向表示喷淋装置喷淋的方向)。同时，需要使用抽风装置(图中未示出)对切割工作空间进行通风换气，将切割工作空间内的可燃危险气体迅速抽离，防止发生闪爆，同时可以除尘(图1中的箭头Y的方向表示在抽风装置作用下的气体的流动方向)。
可以理解，喷淋装置和抽风装置的流量可以根据实际需要进行调节和监控，进而达到有效地降温阻燃、防爆及除尘的目的。在本实施方式中，抽风装置的抽风流量可以为4000m3/h至10000m3/h。
可以理解，在对锂电池模组切割时，需要设置定位夹紧机构对锂电池模组进行定位夹紧，这属于现有技术，此次不再赘述。
在本实施方式中，第一切割工位4和第二切割工位6的下方设置水箱9，水箱9中容纳可供喷淋装置使用的水，水可以循环使用。
在本实施方式中，当锂电池模组在第二切割工位6处切割完毕后，工件移动装置16能够将锂电池模组抓取移动至绕组推出工位10。
在本实施方式中，如图2所示，绕组推出装置11设置于绕组推出工位10处，用于将去除了顶部和底部的锂电池模组中的电池绕组(极片)推出锂电池模组的剩余壳体。其中，绕组推出装置11可以为包括气缸的推出装置。
在本实施方式中，如图1和图2所示，水箱9延伸设置于绕组推出工位10的下方，绕组推出装置11推动电池绕组落入水箱9中。这样，绕组通过在水箱中浸泡预定时间，绕组能够消除可能存在的剩余电量，进而消除后续工序的风险。同时，在多次充放电过程中负极极片上析出的金属锂能够与水充分反应，进而消耗掉金属锂，消除后续工序的风险。
在本实施方式中，如图1和图2所示，绕组输送装置12包括绕组输送带121，绕组输送带121倾斜地延伸设置。绕组输送带121的一端(高度较低的一端)设置于水箱9中，且位于绕组推出工位10的与绕组推出装置11相背的一侧。
绕组推出装置11推动电池绕组落在位于水箱9中的绕组输送带121上，电池绕组浸泡预定时间后(通常为两分钟左右)，通过绕组输送带121输送至下一工序。
当电池绕组被绕组推出装置11推入水箱9后，工件移动装置16将锂电池模组的剩余壳体移动至壳体下料工位13。
在本实施方式中，如图2所示，壳体推出装置14设置于壳体下料工位13的一侧，用于将剩余壳体推出壳体下料工位13。其中，壳体推出装置14可以为包括气缸的推出装置。
在本实施方式中，如图1和图2所示，壳体输送装置15包括壳体输送带151，壳体输送带151水平设置。壳体输送带151的一端延伸设置于壳体下料工位13的与壳体推出装置14相背的一侧。壳体推出装置14能够将剩余壳体推出壳体下料工位13而落在壳体输送带151上。剩余壳体通过壳体输送带151输送至下一工序。
在本实施方式中，如图1所示，工件移动装置16包括输送机构161和支撑架162。输送机构161设置于支撑架162上，用于将废旧的锂电池模组从定位工位2依次移动至第一切割工位4、第二切割工位6和绕组推出工位10，以及将切割剩下的壳体移动至壳体下料工位13。其中，输送机构161可以构造为包括电机、丝杠螺母、机械手等的输送机构，电机通过丝杠螺母驱动机械手移动，机械手用于抓取锂电池模组。
在本实施方式中，如图1和图2所示，定位装置3、第一切割装置5、第二切割装置7、第三切割装置8、水箱9、绕组推出装置11、壳体推出装置14和工件移动装置16均设置于外罩17的内部。绕组输送装置12和壳体输送装置15两者均一部分位于外罩17的内部，另一部分位于外罩17的外部。
可以理解，锂电池模组切割拆解过程中产生的废水需要定期更换处理(除氟、有机物)，并可以循环利用。对废气也需要进行洗气处理(除尘、防爆隔离)，防止污染环境。
下面说明根据本发明的锂电池模组的切割拆解工艺。
在本实施方式中，在对废旧的锂电池模组进行拆解回收时，先使用上料输送装置1将废旧的锂电池模组(带电的状态)输送至定位工位2处，使用定位装置3对锂电池模组进行初步定位。
使用工件移动装置16将锂电池模组依次移动至第一切割工位4和第二切割工位6，对锂电池模组进行切割。在切割过程中，需要使用喷淋装置对切割位置进行喷淋，使用抽风装置对切割工作空间进行通风换气。
切割完毕后，工件移动装置16将锂电池模组移动至绕组推出工位10，绕组推出装置11将锂电池模组中的电池绕组推入水箱9中。电池绕组在水箱9中浸泡预定时间后，通过绕组输送装置12输送至下一工序。
电池绕组被推出后，工件移动装置16将锂电池模组的剩余壳体移动至壳体下料工位13，壳体推出装置14将剩余壳体推出落在壳体输送装置15上，剩余壳体通过壳体输送装置15输送至下一工序。
通过采用上述技术方案，根据本发明的锂电池模组的切割拆解设备至少具有如下优点：
(1)在本发明的锂电池模组的切割拆解设备中，设置第一切割装置对各个电池单体预先切割放气孔，并设置喷淋装置对切割时的切割位置进行喷淋，设置抽风装置将该设备的工作空间的内部的气体排出至工作空间的外部，使得该设备能够直接对带电的锂电池模组进行切割拆解，减少了传统的放电工序，进而有利于整个电池回收拆解工艺的全部自动化。
(2)在本发明的锂电池模组的切割拆解设备中，设置绕组推出装置将去除了顶部和底部的锂电池模组中的电池绕组推入水箱中浸泡，能够有效消除绕组可能存在的剩余电量，并能够去除负极极片上的金属锂，进而降低后续工序的风险。
(3)在本发明的锂电池模组的切割拆解设备中，通过设置两个切割工位分别对锂电池模组预切割和最终切割，两个切割工位能够同时对不同的锂电池模组进行切割，进而能够提高锂电池模组的切割拆解效率。
以上的具体实施方式对本发明的技术方案进行了详细阐述，但是还需要补充说明的是：
(1)虽然在上述实施方式中说明了在第二切割工位处设置第二切割装置和第三切割装置，但是本发明不限于此，也可以仅设置第二切割装置依次切割锂电池模组的顶部和底部，即，当先切割完锂电池模组的一端后，可以水平旋转锂电池模组180度或者平移锂电池模组，或者移动第二切割装置，再切割锂电池模组的另一端。
(2)虽然在上述实施方式中说明了水箱设置于第一切割工位、第二切割工位和绕组推出工位的下方，但是本发明不限于此，水箱也可以仅设置于绕组推出工位的下方，或者设置于第一切割工位和绕组推出工位的下方，或者设置于第二切割工位和绕组推出工位的下方。

Claims (10)

1.一种锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备包括第一切割工位(4)、第一切割装置(5)、第二切割工位(6)、第二切割装置(7)、喷淋装置和抽风装置，
所述第一切割装置(5)设置于所述第一切割工位(4)处，用于对所述锂电池模组中的各个电池单体预先切割放气孔，
所述第二切割装置(7)设置于所述第二切割工位(6)处，用于切割所述锂电池模组的顶部和底部，以去除电池的顶盖和底板，
所述第一切割工位(4)和所述第二切割工位(6)处均设置有喷淋装置，所述喷淋装置用于对切割所述锂电池模组时的切割位置进行喷淋，
所述抽风装置用于将所述切割拆解设备的切割工作空间的内部的气体排出至所述切割工作空间的外部。
2.根据权利要求1所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括设置于所述第二切割工位(6)的第三切割装置(8)，所述第二切割装置(7)和所述第三切割装置(8)用于同时分别切割所述锂电池模组的顶部和底部。
3.根据权利要求1所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括定位工位(2)和定位装置(3)，
所述定位装置(3)设置于所述定位工位(2)处，用于对所述锂电池模组进行定位。
4.根据权利要求1所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括绕组推出工位(10)和绕组推出装置(11)，
所述绕组推出装置(11)设置于所述绕组推出工位(10)处，
当所述锂电池模组切割完毕移动至所述绕组推出工位(10)时，所述绕组推出装置(11)将所述锂电池模组中的电池绕组从所述锂电池模组的剩余壳体中推出而使所述电池绕组离开所述绕组推出工位(10)。
5.根据权利要求4所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括水箱(9)，所述水箱(9)至少设置于所述绕组推出工位(10)的下方，
所述绕组推出装置(11)能够推动所述电池绕组落入所述水箱(9)中。
6.根据权利要求5所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括绕组输送装置(12)，所述绕组输送装置(12)包括绕组输送带(121)，所述绕组输送带(121)部分地伸入所述水箱(9)中，
所述绕组推出装置(11)能够推动所述电池绕组落在所述绕组输送带(121)上。
7.根据权利要求1所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括壳体下料工位(13)和壳体推出装置(14)，
所述壳体推出装置(14)设置于所述壳体下料工位(13)处，用于将所述锂电池模组的剩余壳体推离所述壳体下料工位(13)。
8.根据权利要求7所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括壳体输送装置(15)，所述壳体输送装置(15)包括壳体输送带(151)，所述壳体推出装置(14)能够推动所述剩余壳体落在所述壳体输送带上(151)。
9.根据权利要求4所述的锂电池模组的切割拆解设备，其特征在于，所述切割拆解设备还包括工件移动装置(16)，所述工件移动装置(16)包括输送机构(161)和支撑架(162)，
所述输送机构(161)设置于所述支撑架(162)上，用于将所述锂电池模组从所述第一切割工位(4)依次移动至所述第二切割工位(6)和所述绕组推出工位(10)。
10.一种锂电池模组的切割拆解工艺，其特征在于，使用根据权利要求1至9中任一项所述的锂电池模组的切割拆解设备进行切割拆解。
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