CN110752414A - 一种圆柱锂离子电池的拆解方法和切割模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱锂离子电池的拆解方法和切割模具，方法包括如下步骤：将圆柱锂离子电池放入切割模具中；运用电锯与该圆柱锂离子电池轴心线呈一夹角切割电池壳体，电锯工作时与电池壳体相对摩擦，使得电池高速旋转形成螺旋环形切割沟槽；然后用夹持工具夹住所述切割沟槽的对应的壳体边缘，同时拉伸圆柱锂离子电池壳体，使电池壳体与电芯分离。

Description

一种圆柱锂离子电池的拆解方法和切割模具

技术领域

本发明涉及一种圆柱锂离子电池的拆解方法和切割模具，用于将圆柱锂电池安全、快速的拆解，不损坏内部的电芯。属于化学电源技术领域。

背景技术

在当今社会中，锂离子电池具有非常广泛的应用，多用于电动自行车、电动汽车、便携式电子设备、储能和电网等众多领域。

锂离子电池包括圆柱锂离子电池、方形锂离子电池和软包锂离子电池，其中圆柱锂离子电池具有一致性好、安全性好的突出优点。在圆柱锂离子电池研发过程中常常需要拆解分析电池，深入研究电池正极、负极以及电解液和隔膜的物化性能的演化进程。因此锂离子电池的拆解效果直接会影响到后续的数据分析准确程度。

此外，大量的储能电池和动力电池退役之后面临着急需解决一个简单便捷的高效经济的电池回收技术，并且随着电池行业的更新迭代，电池回收处理的问题日益突现，电池回收最关键的地方就是电池的拆解，如何能够快速有效并能保证安全地拆解电池成为如今亟待解决的问题之一。

当前，拆解锂离子电池的方式多为使用螺丝刀等纯手工方式或者粉碎机粉碎，这两种方法或拆解困难、或拆解时损坏电芯，或者造成正负极材料、隔膜以及金属壳体混杂在一起，造成后期难以进行性能分析和有效回收分离工作。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的或其他相关问题，本发明提供一种圆柱锂离子电池的拆解方法和切割模具。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供一种圆柱锂离子电池的拆解方法，包括如下步骤：

将圆柱锂离子电池放入切割模具中；

运用电锯与该圆柱锂离子电池轴心线呈一夹角切割电池壳体，电锯工作时使得电池高速旋转形成螺旋环形切割沟槽；

然后用夹持工具夹住所述切割沟槽的对应的壳体边缘，同时拉伸圆柱锂离子电池壳体，使电池壳体与电芯分离。

进一步地，所述切割模具包括底座，所述底座内具有容纳所述圆柱锂离子电池的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的至少一端导通到所述底座外部，用于使所述圆柱锂离子电池从所述圆柱形空腔伸出一部分。

进一步地，所述切割模具还包括固定部件，所述固定部件从开设在所述底座上的开孔伸入，用于将所述圆柱锂离子电池固定在所述底座内。

进一步地，所述固定部件包括第一螺栓和限位棒，所述限位棒从所述底座位于远离圆柱锂离子电池被切割的一端的第一开孔伸入，用于顶住所述圆柱锂离子电池不被切割的一端；所述第一螺栓从所述底座上部的第二开孔伸入到所述圆柱形空腔内，向其中的限位棒施加压力以将其固定。

进一步地，所述切割模具还包括用于调整所述圆柱锂离子电池在所述圆柱形空腔内固定松紧度的调节部件。

进一步地，在所述底座的上表面开始有第三开孔，所述第三开孔导通至所述圆柱形空腔；所述调节部件包括自下而上依次置入所述第三开孔的弹簧、压杆和第二螺栓，所述弹簧套接在所述压杆上，通过调节所述第二螺栓可以调节压杆对所述圆柱锂离子电池的压紧程度。第二螺栓在以下情况进行调节：在切割之前，电池的大小是相对不确定的，例如有时要切割的是5号电池，有时为7号电池，对于大小不同的电池，其与模具内腔之间的间隙大小也不同，为了确保电池在稳定性和灵活性之间具有一定的平衡，需要根据电池的大小，对压杆与电池的压紧程度进行调节。向上旋动第二螺栓可以降低压紧程度，向下旋动第二螺栓可以提高压紧程度。当根据电池的大小，将压紧程度调整到使得电池在稳定性和旋转灵活性上达到切割所需要的平衡程度时，即完成了调节。

所述压杆的底端为弧面。设计成弧面有两个优点：第一，可以减小压杆底端和电池的圆柱体外壳之间的接触面积，形成一种弧形与弧形之间的切面结合状态，在电池高速旋转时，这种弧形切面能够减小电池的转动阻力，同时避免压杆对外壳的过度挤压导致损坏电池芯。第二，把圆柱体电池放入模具中时，压杆底端的弧形面形成导向作用，可以保证电池顺利地进入模具。

进一步地，所述的切割模具的材质为不锈钢、铁、铜、铝合金、聚四氟乙烯和塑料中的一种。

进一步地，所述圆柱形空腔的内部直径为8.5～85mm,长度为100～650mm。

进一步地，所述电锯与所述圆柱锂离子电池轴心线呈夹角的范围在30-150°之间。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于圆柱锂离子电池的拆解的切割模具，包括模具主体，所述模具主体内构造有容纳所述圆柱锂离子电池并可供圆柱锂离子电池旋转的内腔，所述的内腔的一端具有供所述圆柱体锂离子电池伸出的开口。

进一步地，所述模具主体为底座，所述底座内具有容纳所述圆柱锂离子电池的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的至少一端导通到所述底座外部，用于使所述圆柱锂离子电池从所述圆柱形空腔伸出一部分。

进一步地，所述切割模具还包括固定部件，所述固定部件从开设在所述底座上的开孔伸入，用于将所述圆柱锂离子电池固定在所述底座内。

进一步地，所述固定部件包括第一螺栓和限位棒，所述限位棒从所述底座位于远离圆柱锂离子电池被切割的一端的第一开孔伸入，用于顶住所述圆柱锂离子电池不被切割的一端；所述第一螺栓从所述底座上部的第二开孔伸入到所述圆柱形空腔内，向其中的限位棒施加压力以将其固定。

进一步地，所述切割模具还包括用于调整所述圆柱锂离子电池在所述圆柱形空腔内固定松紧度的调节部件。

进一步地，在所述底座的上表面开始有第三开孔，所述第三开孔导通至所述圆柱形空腔；所述调节部件包括自下而上依次置入所述第三开孔的弹簧、压杆和第二螺栓，所述弹簧套接在所述压杆上，通过调节所述第二螺栓可以调节压杆对所述圆柱锂离子电池的压紧程度。

进一步地，所述压杆的底端为弧面。

进一步地，所述的切割模具的材质为不锈钢、铁、铜、铝合金、聚四氟乙烯和塑料中的一种。

与现有技术相比，本发明提供的圆柱锂离子电池的切割方法和切割模具，是将锂电池预先固定在切割模具中，采用旋转切割的方法在锂电池的壳体表面形成环形或螺旋形的沟槽，然后通过夹持工具夹住沟槽对应的壳体边缘，将壳体整体抽出，与电芯分离，这样不仅快速，而且不会损坏电芯。

附图说明

图1为本发明实施例提供的圆柱锂离子电池拆解方法使用的切割模具的结构示意图；

图2为环形切割后锂离子电池壳体的结构示意图；

图3是将锂离子电池壳体抽出后，剩下电芯的结构示意图。

图中：1-底座；2-圆柱形空腔；3-第一螺栓；4-限位棒；5-第一开孔；6-第二开孔；7-第三开孔；8-弹簧；9-压杆；10-第二螺栓；11-电池壳体；111-壳体边缘；12-电芯；13-圆柱锂离子电池。

具体实施方式

下面将参考附图中示出的若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，描述这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本本发明的范围。

本发明实施例提供的一种圆柱锂离子电池的拆解方法，、包括如下步骤：

步骤一：将圆柱锂离子电池放入切割模具中；

步骤二：运用电锯与该圆柱锂离子电池轴心线呈一夹角切割电池壳体，电锯工作时使得电池高速旋转形成螺旋环形切割沟槽。

电锯和电池壳体接触时，产生相对的摩擦，产生了上述的高速旋转。

步骤三：用夹持工具夹住所述切割沟槽的对应的壳体边缘，同时拉伸圆柱锂离子电池壳体，使电池壳体与电芯分离。

其中，夹持工具可以采用尖嘴钳形工具。电锯可以是电钢锯。

切割模具包括底座1，在一些实施例中，底座1大体上呈一个长方体，可以采用不锈钢材质。底座1内具有容纳圆柱锂离子电池13的圆柱形空腔2，圆柱形空腔2的至少一端导通到底座1外部，用于使圆柱锂离子电池13从圆柱形空腔2伸出一部分。根据本实施例，圆柱形空腔2横向贯穿长方体的底座1。当圆柱锂离子电池13置入该圆柱形空腔2后，圆柱锂离子电池13的端部(正极或负极)从图1所示的左侧伸出。

切割模具还包括固定部件，固定部件从开设在底座1上的开孔伸入，用于将圆柱锂离子电池13固定在所述底座内。在一些实施例中，固定部件包括第一螺栓3和限位棒4，限位棒4可以采用不锈钢材质。在底座1位于远离圆柱锂离子电池13被切割的一端设有第一开孔5，在图1中，第一开孔5就是圆柱形空腔在底座1右侧导通形成的孔。限位棒4从第一开孔5伸入到圆柱体空腔2内，用于顶住圆柱锂离子电池13不被切割的一端。在底座1的上表面开设有第二开孔6，且第二开孔6为螺纹孔。第二开孔6一直导通到圆柱形空腔2内。第一螺栓3从第二开孔6伸入到圆柱形空腔2内，向空腔内的限位棒4施加压力以将其固定。

切割模具还包括用于调整圆柱锂离子电池13在圆柱形空腔内固定松紧度的调节部件。

在一些实施例中，底座1的上表面开始有第三开孔7，第三开孔7为螺纹孔，一直导通至圆柱形空腔2。调节部件包括自下而上依次置入第三开孔7的弹簧8、压杆9和第二螺栓10，压杆9的上端为圆形结构，下端为竖直设置柱体，弹簧8套接在压杆9的柱体上，置入到第三开孔7后，压杆9通过弹簧8对圆柱锂离子电池13形成压力，第二螺栓10的下端顶在压杆9的上表面，通过拧紧第二螺栓10或松动第二螺栓10，可以调节压杆9和弹簧8对电池的压力大小，从而改变固定的松紧程度。压杆的底端为优选设计为弧面。

在一些实施例中，切割模具的材质为不锈钢、铁、铜、铝合金、聚四氟乙烯和塑料中的一种。

在一些实施例中，圆柱形空腔的内部直径为8.5～85mm,长度为100～650mm。

在一些实施例中，电锯与圆柱锂离子电池13轴心线呈夹角的范围在30-150°之间。

实施例1

将21700圆柱锂离子电池放入内径22mm、长度为100mm的方形不锈钢切割模具中，用圆柱不锈钢限位棒4在电池负极底部限制位置，并用第一螺栓3固定住，打开电动锯的电源开关，将电动钢锯靠近电池正极的滚槽，调整第二螺栓10的松紧度，电锯与电池轴心线的夹角为90度，电动锯转速为100m/min,圆柱锂离子电池13在电锯的作用下高速旋转同时环形切割电池壳体11，最后将电池的盖帽部分与电芯12分离，见附图2。然后用尖嘴钳形工具夹住切割沟槽的壳体边缘111，同时螺旋拉伸圆柱锂离子电池壳体11，最后获得结构较为完整的电芯12，见附图3。

实施例2

将26650圆柱锂离子电池放入内径28mm、长度为300mm的方形聚四氟乙烯切割模具中，利用圆柱不锈钢限位棒4可以控制圆柱电池嵌入模具孔道的长度，并用第一螺栓3锁定位置。打开电动锯的电源开关，将电动钢锯靠近电池正极端的电池壳体表面，调整第二螺栓10松紧度，电锯与电池轴心线的夹角为60度，电动锯转速为500m/min,圆柱锂离子电池13在电锯的作用下高速旋转同时螺旋形切割电池壳体，在电池壳体表面形成螺旋形切槽。螺旋切割时，电池需要旋转同时还会产生轴向位移，旋转是由于电锯的摩擦力，轴向位移是因为：首先，圆柱电池刚置入到切割模具中时，和限位棒有一定的距离，这为电池的轴向位移留出了空间。其次，电锯和电池外壳之间呈斜角切割，斜向旋转切割产生的作用力使得电池向着切割模具的内侧，沿着轴向运动，直至到达限位棒的位置，在轴向运动的过程中，就形成了螺旋状的切割槽。

用尖嘴钳形工具夹住切割沟槽的壳体边缘，同时螺旋拉伸圆柱锂离子电池壳体，最后获得结构完整的电芯。

实施例3

将直径100mm长度300mm的圆柱锂离子电池放入内径103mm、长度为450mm的圆形不锈钢切割模具中，利用圆形聚四氟乙烯棒可以控制圆柱电池嵌入模具孔道的长度，并用第一螺栓3锁定位置。打开电动锯的电源开关，将电动钢锯靠近电池负极端的电池壳体表面，调整第二螺栓10松紧度，电锯与电池轴心线的夹角为45度，电动锯转速为450m/min,圆柱锂离子电池13在电锯作用下高速旋转同时螺旋切割电池壳体，在电池壳体表面形成螺旋形切槽。然后用尖嘴钳形工具夹住切割沟槽的壳体边缘，同时螺旋拉伸圆柱锂离子电池壳体，最后获得结构较为完整的电芯。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种圆柱锂离子电池的拆解方法，其特征在于，包括如下步骤：

将圆柱锂离子电池放入切割模具中；

运用电锯与该圆柱锂离子电池轴心线呈一夹角切割电池壳体，电锯工作时使得电池高速旋转形成螺旋环形切割沟槽；

然后用夹持工具夹住所述切割沟槽的对应的壳体边缘，同时拉伸圆柱锂离子电池壳体，使电池壳体与电芯分离。

2.根据权利要求1所述的拆解方法，其特征在于，所述切割模具包括底座，所述底座内具有容纳所述圆柱锂离子电池的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的至少一端导通到所述底座外部，用于使所述圆柱锂离子电池从所述圆柱形空腔伸出一部分。

3.根据权利要求2所述的拆解方法，其特征在于，所述切割模具还包括固定部件，所述固定部件从开设在所述底座上的开孔伸入，用于将所述圆柱锂离子电池固定在所述底座内。

4.根据权利要求3所述的拆解方法，其特征在于，所述固定部件包括第一螺栓和限位棒，所述限位棒从所述底座位于远离圆柱锂离子电池被切割的一端的第一开孔伸入，用于顶住所述圆柱锂离子电池不被切割的一端；所述第一螺栓从所述底座上部的第二开孔伸入到所述圆柱形空腔内，向其中的限位棒施加压力以将其固定。

5.根据权利要求3或4所述的拆解方法，其特征在于，所述切割模具还包括用于调整所述圆柱锂离子电池在所述圆柱形空腔内固定松紧度的调节部件。

6.根据权利要求5所述的拆解方法，其特征在于，在所述底座的上表面开始有第三开孔，所述第三开孔导通至所述圆柱形空腔；所述调节部件包括自下而上依次置入所述第三开孔的弹簧、压杆和第二螺栓，所述弹簧套接在所述压杆上，通过调节所述第二螺栓可以调节压杆对所述圆柱锂离子电池的压紧程度。

7.根据权利要求6所述的拆解方法，其特征在于，所述压杆的底端为弧面。

8.根据权利要求1所述的拆解方法，其特征在于，所述的切割模具的材质为不锈钢、铁、铜、铝合金、聚四氟乙烯和塑料中的一种。

9.根据权利要求2所述的拆解方法，其特征在于，所述圆柱形空腔的内部直径为8.5～85mm,长度为100～650mm。

10.根据权利要求1所述的拆解方法，其特征在于，所述电锯与所述圆柱锂离子电池轴心线呈夹角的范围在30-150°之间。

11.一种用于圆柱锂离子电池的拆解的切割模具，其特征在于，包括模具主体，所述模具主体内构造有容纳所述圆柱锂离子电池并可供圆柱锂离子电池旋转的内腔，所述的内腔的一端具有供所述圆柱体锂离子电池伸出的开口。

12.根据权利要求11所述的切割模具，其特征在于，所述模具主体为底座，所述底座内具有容纳所述圆柱锂离子电池的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的至少一端导通到所述底座外部，用于使所述圆柱锂离子电池从所述圆柱形空腔伸出一部分。

13.根据权利要求12所述的切割模具，其特征在于，所述切割模具还包括固定部件，所述固定部件从开设在所述底座上的开孔伸入，用于将所述圆柱锂离子电池固定在所述底座内。

14.根据权利要求13所述的切割模具，其特征在于，所述固定部件包括第一螺栓和限位棒，所述限位棒从所述底座位于远离圆柱锂离子电池被切割的一端的第一开孔伸入，用于顶住所述圆柱锂离子电池不被切割的一端；所述第一螺栓从所述底座上部的第二开孔伸入到所述圆柱形空腔内，向其中的限位棒施加压力以将其固定。

15.根据权利要求13或14所述的切割模具，其特征在于，所述切割模具还包括用于调整所述圆柱锂离子电池在所述圆柱形空腔内固定松紧度的调节部件。

16.根据权利要求15所述的切割模具，其特征在于，在所述底座的上表面开始有第三开孔，所述第三开孔导通至所述圆柱形空腔；所述调节部件包括自下而上依次置入所述第三开孔的弹簧、压杆和第二螺栓，所述弹簧套接在所述压杆上，通过调节所述第二螺栓可以调节压杆对所述圆柱锂离子电池的压紧程度。

17.根据权利要求16所述的切割模具，其特征在于，所述压杆的底端为弧面。

18.根据权利要求11所述的切割模具，其特征在于，所述的切割模具的材质为不锈钢、铁、铜、铝合金、聚四氟乙烯和塑料中的一种。

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