CN111063906B - 一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置。包括与外部电机相连的转筒以及设置在转筒上方的顶盖，转筒的筒壁上开设有供电极片竖直进入的缺口，顶盖为环形结构，顶盖的内壁上固定有沿顶盖直径方向布置的一根横梁，横梁上设有位于转筒内腔中的夹紧装置，夹紧装置包括相对设置且套设在横梁上的左夹紧块与右夹紧块，左夹紧块与右夹紧块由设置在顶盖上方的驱动装置驱动其打开或对合以形成对电极片端部的松开或夹紧。由上述技术方案可知，本发明通过驱动装置驱动夹紧装置对电极片进行夹紧，通过外部电机驱动转筒进行转动对电极片实现弯折缠绕，使得表面的电梯及材料脱落。本发明提高了电极材料的回收利用率，减少了二次污染。

Description

一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置

技术领域

本发明涉及电池回收技术领域，具体涉及一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置。

背景技术

废旧电池回收是一项极具有现实意义的工作。废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量重金属上，重金属污染威胁着人类的健康，重金属污染的最大特点是它在自然界是不能降解，只能通过净化作用将污染消除。因此，加强废旧电池的回收就日显重要了。目前，对废旧动力电池中的回收是在热处理工艺后对正负极片进行破碎分离，这种方式不仅工序繁琐，而且对有价金属回收不彻底，效果不好，并且回收效率低，所以需要开发出一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，该装置通过对恒温加热后的正负极片进行弯折，从而实现电极材料从集流体金属片上的脱落和分离，同时可对电极材料和集流体金属片进行分类收集，具有回收效率高、回收彻底、更为环保的优点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括与外部电机相连的转筒以及设置在转筒上方的顶盖，所述转筒的上下两端敞口设置，且转筒的筒壁上开设有供电极片竖直进入的缺口，所述的顶盖为环形结构，顶盖的内壁上固定有沿顶盖直径方向布置的一根横梁，所述的横梁上设有位于转筒内腔中的夹紧装置，所述的夹紧装置包括相对设置且套设在横梁上的左夹紧块与右夹紧块，所述的左夹紧块与右夹紧块由设置在顶盖上方的驱动装置驱动其打开或对合以形成对电极片端部的松开或夹紧，电极片自缺口进入转筒内腔后，夹紧装置对合形成对电极片端部的夹紧，外部电机驱动转筒转动以使电极片折弯缠绕在夹紧装置上形成卷状结构。

所述的驱动装置包括截面整体呈E型的导轨以及与导轨配合的导轨盖板，所述的导轨包括自上向下依次平行布置的第一平板、第二平板、第三平板以及立板，所述第一平板的下板面向下垂直设有第一支板，所述第二平板的端部向上垂直设有第二支板，所述的第一支板与第二支板之间留有间隙，且第一支板与第二支板位于同一铅垂面内，所述第三平板的端部设有弧状凸起部。

所述的第一平板与第二平板之间设有动力传动装置及PLC控制器，所述的动力传动装置包括相配合的主动带轮、从动带轮、同步带以及驱动主动带轮动作的步进电机，所述主动带轮及从动带轮的轮轴呈水平方向布置且与立板相垂直，所述的第三平板上设有与第三平板端部的弧状凸起部形成滚动配合的第一吊架及第二吊架，所述的第一吊架及第二吊架分别与左夹紧块及右夹紧块的顶部固连，且第一吊架及第二吊架分别通过第一连接架及第二连接架与同步带连接，所述的主动带轮的正转或反转驱使同步带带动第一吊架及第二吊架形成相向运动或相背离运动。

所述的第一吊架及第二吊架之间设有第一限位器，所述第一吊架远离第一限位器的一侧设有第二限位器，所述的第一限位器及第二限位器均固定在导轨的第三平板上。

所述的第一吊架包括L型的吊架本体，所述吊架本体的水平板面位于第三平板的下方且该水平板面与左夹紧块的顶部固定连接，所述吊架本体竖直板面的内板面上焊接有U形后挡板，所述U形后挡板的开口端与吊架本体的竖直板面焊接，且U形后挡板及吊架本体的竖直板面之间形成的空间内固定有一对滚轮，所述滚轮的滚轮轴的一端通过螺母与U形后挡板固定，所述滚轮的滚轮轴的另一端通过螺母与吊架本体的竖直板面固定，所述第一连接架的一端与吊架本体竖直板面上的滚轮轴连接固定，所述第一连接架的另一端与同步带楔形连接。

所述的主动带轮及从动带轮分别通过主动带轮连接座及从动带轮连接座固定在导轨内，所述的主动带轮连接座与步进电机的壳体连接，所述的从动带轮连接座包括竖直方向由外向内依次布置的从动带轮底座板、底座固定上板及底座固定下板，所述的底座固定上板位于第一支板及第二支板的外侧板面，所述的底座固定下板位于第一支板及第二支板的内侧板面，且底座固定上板与底座固定下板之间通过第一螺栓与第一支板及第二支板紧固，所述的从动带轮底座板通过第二螺栓与底座固定上板连接，且从动带轮底座板在底座固定上板上的位置可调，所述的从动带轮底座板与底座固定上板之间设有连接两者的调节螺栓，所述调节螺栓的栓体上套设有弹簧。

所述的缺口沿转筒的高度方向设置，且缺口的高度与转筒的高度相吻合，所述转筒的内壁在缺口处设有两块相平行的挡板，两块挡板与缺口之间形成供电极片竖直进入的通道，所述挡板的长度小于转筒的半径，且处于夹紧装置的避让处。

所述的左夹紧块与右夹紧块均为方体结构，且左夹紧块与右夹紧块上均分别设有与横梁截面形状相吻合的通孔，所述的左夹紧块及右夹紧块在驱动装置的驱动下沿横梁限定的方向相向运动或相背离运动以形成左夹紧块与右夹紧块的对合或打开状态。

所述的顶盖与转筒之间留有间隙，且顶盖与转筒的直径相吻合。

由上述技术方案可知，本发明通过驱动装置驱动夹紧装置对电极片进行夹紧，通过外部电机驱动转筒进行转动对电极片实现弯折缠绕，使得表面的电梯及材料脱落。本发明提高了电极材料的回收利用率，减少了二次污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明去除转筒及导轨盖板后的结构示意图；

图3是本发明驱动装置去除导轨盖板后的结构示意图；

图4是本发明导轨的结构示意图；

图5是本发明第一吊架的结构示意图；

图6是本发明转筒的结构示意图；

图7是本发明从动带轮连接座的分解结构示意图；

图8是本发明从动带轮连接座与导轨的连接示意图；

图9是本发明主动带轮连接座与步进电机的连接示意图；

图10是本发明左夹紧块的结构示意图。

附图中的标记为：转筒1、缺口11、挡板12、顶盖2、横梁21、夹紧装置3、左夹紧块31、右夹紧块32、通孔33、导轨4、第一平板41、第一支板411、第二平板42、第二支板421、第三平板43、弧状凸起部431、立板44、第一限位器45、第二限位器46、导轨盖板5、PLC控制器6、步进电机7、主动带轮71、从动带轮72、同步带73、主动带轮连接座74、从动带轮底座板75、调节螺栓751、弹簧752、底座固定上板76、底座固定下板77、第一螺栓78、第二螺栓79、第一吊架8、第一连接架81、吊架本体82、U形后挡板83、滚轮84、滚轮轴85、第二吊架9、第二连接架91。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1、图2所示的一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，包括与外部电机相连的转筒1以及设置在转筒1上方的顶盖2，转筒1的上下两端敞口设置，且转筒1的筒壁上开设有供电极片竖直进入的缺口11，顶盖2为环形结构，顶盖2的内壁上固定有沿顶盖2直径方向布置的一根横梁21，横梁21上设有位于转筒1内腔中的夹紧装置3，夹紧装置3包括相对设置且套设在横梁21上的左夹紧块31与右夹紧块32，左夹紧块31与右夹紧块32由设置在顶盖2上方的驱动装置驱动其打开或对合以形成对电极片端部的松开或夹紧，电极片自缺口11进入转筒1内腔后，夹紧装置3对合形成对电极片端部的夹紧，外部电机驱动转筒1转动以使电极片折弯缠绕在夹紧装置3上形成卷状结构。

进一步的，如图6所示，缺口11沿转筒1的高度方向设置，且缺口11的高度与转筒1的高度相吻合，即转筒1在水平面内的正投影为C型；更进一步的，转筒1的内壁在缺口11处设有两块相平行的挡板12，两块挡板12与缺口11之间形成供电极片竖直进入的通道，挡板12的长度小于转筒1的半径，且处于夹紧装置3的避让处。当转筒1旋转时，两块挡板12可以提供压力，使电极片能顺利围绕在夹紧装置3上，实现电极材料的脱落。

进一步的，如图10所示，左夹紧块31与右夹紧块32均为方体结构，且左夹紧块31与右夹紧块32上均分别设有与横梁21截面形状相吻合的通孔33，左夹紧块31及右夹紧块32在驱动装置的驱动下沿横梁21限定的方向相向运动或相背离运动以形成左夹紧块31与右夹紧块32的对合或打开状态，即左夹紧块31与右夹紧块32在驱动装置的作用下两者的运动方向始终相反。

优选的，为了避免转筒1转动时与顶盖2发生摩擦，顶盖2与转筒1之间留有间隙，且顶盖2与转筒1的直径相吻合。工作时，只有转筒1在外部电机的驱动下会产生转动，顶盖2及驱动装置中的导轨4及导轨盖板5都是固定的，顶盖2和驱动装置可整体固定在机架上，外部电机驱动转筒1转动的方式可参见现有技术，在此不做具体的限定。

进一步的，如图3、图4所示，驱动装置包括截面整体呈E型的导轨4以及与导轨4配合的导轨盖板5，导轨4包括自上向下依次平行布置的第一平板41、第二平板42、第三平板43以及立板44，第一平板41的下板面向下垂直设有第一支板411，第二平板42的端部向上垂直设有第二支板421，第一支板411与第二支板421之间留有间隙，且第一支板411与第二支板421位于同一铅垂面内，第三平板43的端部设有弧状凸起部431。

进一步的，导轨盖板5可拆卸的固定在导轨4上，导轨盖板5可以由透明材质制成，以防止遮挡红外线信号，同时导轨盖板5还有防尘的作用。

进一步的，第一平板41与第二平板42之间设有动力传动装置及PLC控制器6，动力传动装置包括相配合的主动带轮71、从动带轮72、同步带73以及驱动主动带轮71动作的步进电机7，步进电机7嵌入导轨4中，PLC控制器6通过螺栓与导轨4连接；主动带轮71及从动带轮72的轮轴呈水平方向布置且与立板44相垂直，第三平板43上设有与第三平板43端部的弧状凸起部431形成滚动配合的第一吊架8及第二吊架9，第一吊架8及第二吊架9分别与左夹紧块31及右夹紧块32的顶部固连，且第一吊架8及第二吊架9分别通过第一连接架81及第二连接架91与同步带73连接，主动带轮71的正转或反转驱使同步带73带动第一吊架8及第二吊架9形成相向运动或相背离运动。

更进一步的，如图5所示，第一吊架8及第二吊架9之间设有第一限位器45，第一吊架8远离第一限位器45的一侧设有第二限位器46，第一限位器45及第二限位器46均固定在导轨4的第三平板43上。第一限位器45及第二限位器46用来控制左夹紧块31与右夹紧块32打开和闭合的位置，起到控制夹紧的作用。第一限位器45及第二限位器46的结构可参照现有技术。

进一步的，第一吊架8包括L型的吊架本体82，吊架本体82的水平板面位于第三平板43的下方且该水平板面与左夹紧块31的顶部固定连接，吊架本体82竖直板面的内板面上焊接有U形后挡板83，U形后挡板83的开口端与吊架本体82的竖直板面焊接，且U形后挡板83及吊架本体82的竖直板面之间形成的空间内固定有一对滚轮84，滚轮的滚轮轴85的一端通过螺母与U形后挡板83固定，滚轮的滚轮轴85的另一端通过螺母与吊架本体82的竖直板面固定，第一连接架81的一端与吊架本体竖直板面上的滚轮轴85连接固定，第一连接架81的另一端与同步带73楔形连接。即滚轮轴85的两端设有螺纹段，滚轮轴85水平设置，一端通过螺母与吊架本体的竖直板固定，另一端通过螺母与U形后挡板固定，第一连接架81的一端与贯穿吊架本体82竖直板面的滚轮轴85连接，另一端与同步带73固连。第二吊架9的结构与第一吊架8完全相同，第二连接架91的结构与第一连接架81的结构完全相同，在此不再赘述。

进一步的，如图3、图7、图8、图9所示，主动带轮71及从动带轮72分别通过主动带轮连接座74及从动带轮连接座固定在导轨4内，主动带轮连接座74与步进电机7的壳体连接，步进电机7驱动主动带轮71动作，从动带轮连接座包括竖直方向由外向内依次布置的从动带轮底座板75、底座固定上板76及底座固定下板77，底座固定上板76位于第一支板411及第二支板421的外侧板面，底座固定下板77位于第一支板411及第二支板421的内侧板面，且底座固定上板76与底座固定下板77之间通过第一螺栓78与第一支板411及第二支板421紧固，从动带轮底座板75通过第二螺栓79与底座固定上板76连接，且从动带轮底座板75在底座固定上板76上的位置可调，从动带轮底座板75与底座固定上板76之间设有连接两者的调节螺栓751，调节螺栓751的栓体上套设有弹簧752。同步带73长时间工作后会松弛，这时可以通过调节从动带轮72的位置来使同步带73始终处于张紧状态。

进入本发明的装置进行分离的正负极片为经过恒温加热工序后的正负极片，下面对本发明的工作过程及工作原理进行说明：

当电极片从转筒的缺口处进入转筒内腔时，PLC控制器检测到有物体进入，控制步进电机进行转动，步进电机带动主动带轮、同步带、从动带轮同时转动，此时，与同步带相连的第一连接架、第二连接架随同步带同时转动（第一连接架向左运动，第二连接架向右运动），以使与第一连接架及第二连接架相连的第一吊架及第二吊架同时在导轨上向相背离的方向滑动，带动与第一吊架及第二吊架连接的左夹紧块及右夹紧块在横梁上相背离运动，使左夹紧块及右夹紧块呈打开状态，直到左夹紧块移动到第一限位块的位置时，PLC控制器控制步进电机反转，此时，同步带的转动使第一连接架向右运动，第二连接架向左运动，由此带动第一吊架及第二吊架相向运动，左夹紧块与右夹紧块也相向运动形成夹紧状态，当左夹紧块与右夹紧块分别抵靠在第二限位器的两端时，左夹紧块及右夹紧块相靠近的端面相贴合，实现对电极片的夹紧。夹紧后，外部电机控制转筒进行转动，使得电极片贴合在左夹紧块及右夹紧块的外壁形成层状的缠绕，缠绕过程中，由于左夹紧块与右夹紧块均为块状体，所以电极片会产生一定的折弯进行缠绕，由于电极片是经过恒温加热的电极片，所以其本身就弱化了电极材料与集流体金属片的粘结作用，所以在电极片折弯缠绕的过程中，表面的电极材料会从集流体金属的表面脱落，并从转筒的正下方落下，转筒可避免电极材料的崩射飞溅。收集完毕后，外部电机控制转筒反转，使电极片从夹紧装置上退出。

本发明的有益效果在于：1）本发明可以有效实现涂覆电极材料从集流体金属上的分离，提高电极材料的回收利用率；2）本发明避免了粉碎后混合物成分复杂、分离难度大的缺陷，在获得电极材料的同时，最大限度保持了原有金属片的完整性，提高了回收的经济性，也简化了后续化学法深度处理工艺，减少了二次污染。

综上所述，本发明通过对正负极片进行弯折，实现电极材料从集流体金属片上的脱落和分离，并可以分别收集到电极材料和集流体金属片，不仅大大提高了效率，并且回收更加彻底，对环境更加友好。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：包括与外部电机相连的转筒（1）以及设置在转筒（1）上方的顶盖（2），所述转筒（1）的上下两端敞口设置，且转筒（1）的筒壁上开设有供电极片竖直进入的缺口（11），所述的顶盖（2）为环形结构，顶盖（2）的内壁上固定有沿顶盖（2）直径方向布置的一根横梁（21），所述的横梁（21）上设有位于转筒（1）内腔中的夹紧装置（3），所述的夹紧装置（3）包括相对设置且套设在横梁（21）上的左夹紧块（31）与右夹紧块（32），所述的左夹紧块（31）与右夹紧块（32）由设置在顶盖（2）上方的驱动装置驱动其打开或对合以形成对电极片端部的松开或夹紧，电极片自缺口（11）进入转筒（1）内腔后，夹紧装置（3）对合形成对电极片端部的夹紧，外部电机驱动转筒（1）转动以使电极片折弯缠绕在夹紧装置（3）上形成卷状结构；

所述的驱动装置包括截面整体呈E型的导轨（4）以及与导轨（4）配合的导轨盖板（5），所述的导轨（4）包括自上向下依次平行布置的第一平板（41）、第二平板（42）、第三平板（43）以及立板（44），所述第一平板（41）的下板面向下垂直设有第一支板（411），所述第二平板（42）的端部向上垂直设有第二支板（421），所述的第一支板（411）与第二支板（421）之间留有间隙，且第一支板（411）与第二支板（421）位于同一铅垂面内，所述第三平板（43）的端部设有弧状凸起部（431）；

所述的第一平板（41）与第二平板（42）之间设有动力传动装置及PLC控制器（6），所述的动力传动装置包括相配合的主动带轮（71）、从动带轮（72）、同步带（73）以及驱动主动带轮（71）动作的步进电机（7），所述主动带轮（71）及从动带轮（72）的轮轴呈水平方向布置且与立板（44）相垂直，所述的第三平板（43）上设有与第三平板（43）端部的弧状凸起部（431）形成滚动配合的第一吊架（8）及第二吊架（9），所述的第一吊架（8）及第二吊架（9）分别与左夹紧块（31）及右夹紧块（32）的顶部固连，且第一吊架（8）及第二吊架（9）分别通过第一连接架（81）及第二连接架（91）与同步带（73）连接，所述的主动带轮（71）的正转或反转驱使同步带（73）带动第一吊架（8）及第二吊架（9）形成相向运动或相背离运动。

2.根据权利要求1所述的用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：所述的第一吊架（8）及第二吊架（9）之间设有第一限位器（45），所述第一吊架（8）远离第一限位器（45）的一侧设有第二限位器（46），所述的第一限位器（45）及第二限位器（46）均固定在导轨（4）的第三平板（43）上。

3.根据权利要求2所述的用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：所述的第一吊架（8）包括L型的吊架本体（82），所述吊架本体（82）的水平板面位于第三平板（43）的下方且该水平板面与左夹紧块（31）的顶部固定连接，所述吊架本体（82）竖直板面的内板面上焊接有U形后挡板（83），所述U形后挡板（83）的开口端与吊架本体（82）的竖直板面焊接，且U形后挡板（83）及吊架本体（82）的竖直板面之间形成的空间内固定有一对滚轮（84），所述滚轮的滚轮轴（85）的一端通过螺母与U形后挡板（83）固定，所述滚轮的滚轮轴（85）的另一端通过螺母与吊架本体（82）的竖直板面固定，所述第一连接架（81）的一端与吊架本体竖直板面上的滚轮轴（85）连接固定，所述第一连接架（81）的另一端与同步带（73）楔形连接。

4.根据权利要求1所述的用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：所述的主动带轮（71）及从动带轮（72）分别通过主动带轮连接座（74）及从动带轮连接座固定在导轨（4）内，所述的主动带轮连接座（74）与步进电机（7）的壳体连接，所述的从动带轮连接座包括竖直方向由外向内依次布置的从动带轮底座板（75）、底座固定上板（76）及底座固定下板（77），所述的底座固定上板（76）位于第一支板（411）及第二支板（421）的外侧板面，所述的底座固定下板（77）位于第一支板（411）及第二支板（421）的内侧板面，且底座固定上板（76）与底座固定下板（77）之间通过第一螺栓（78）与第一支板（411）及第二支板（421）紧固，所述的从动带轮底座板（75）通过第二螺栓（79）与底座固定上板（76）连接，且从动带轮底座板（75）在底座固定上板（76）上的位置可调，所述的从动带轮底座板（75）与底座固定上板（76）之间设有连接两者的调节螺栓（751），所述调节螺栓（751）的栓体上套设有弹簧（752）。

5.根据权利要求1所述的用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：所述的缺口（11）沿转筒（1）的高度方向设置，且缺口（11）的高度与转筒（1）的高度相吻合，所述转筒（1）的内壁在缺口（11）处设有两块相平行的挡板（12），两块挡板（12）与缺口（11）之间形成供电极片竖直进入的通道，所述挡板（12）的长度小于转筒（1）的半径，且处于夹紧装置（3）的避让处。

6.根据权利要求1所述的用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：所述的左夹紧块（31）与右夹紧块（32）均为方体结构，且左夹紧块（31）与右夹紧块（32）上均分别设有与横梁（21）截面形状相吻合的通孔（33），所述的左夹紧块（31）及右夹紧块（32）在驱动装置的驱动下沿横梁（21）限定的方向相向运动或相背离运动以形成左夹紧块（31）与右夹紧块（32）的对合或打开状态。

7.根据权利要求1所述的用于废旧电池正负极片与表面电极材料分离的装置，其特征在于：所述的顶盖（2）与转筒（1）之间留有间隙，且顶盖（2）与转筒（1）的直径相吻合。

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