CN111129639A - 一种叠片式电池极片分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一种叠片式电池极片分离设备，包括机架和安装座，安装座竖直式装设在机架上，安装座上装有薄膜收纳装置和分离器，薄膜收纳装置装设在分离器的上方，分离器下方的机架上还装设有放料台，放料台与分离器之间的安装座上装设有刮杆；薄膜收纳装置包括电机、收料支撑板和收膜板，电机装设在安装座上，电机的输出轴与收料支撑板相连，收膜板垂直装设在收料支撑板上。本发明的一种叠片式电池极片分离设备，将待处理的叠片式电池极片放置在放料台上，利用薄膜收纳装置带动电池极片上的薄膜穿过分离器后快速收卷，从而使得薄膜与极片进行快速分离，实现其自动化分离的目的、操作方法简单，易于操作。

Description

一种叠片式电池极片分离设备

技术领域

本发明涉及新能源动力电池拆解领域，更具体地，涉及一种叠片 式电池极片分离设备。

背景技术

锂离子动力电池是近年来迅速发展起来的一种新型储能电池，锂离子动力 电池的应用将在近5年之内迅速扩大，应用领域涉及纯电动汽车、混合动力车 及风光储能等，由于锂离子动力电池的寿命有限，国内锂电池循环寿命最高不 及3000次，因此就意味着5年后国内将面临大量的废旧电池处理问题。锂离子 动力电池无法降解，电池内的电解液流入土地中会对环境造成严重污染，而且 锂离子动力锂电池的电芯富含昂贵的单态铜和铝金属，以及正负极活性物质分 别含锂元素与石墨，电芯材料具有回收价值，而且意义重大。

锂离子电池的回收与普通的电池不同，锂离子电池的结构比较特 殊，外壳为镀镍钢壳或铝壳，内部电芯为卷绕式或叠片式结构，负极 为碳粉与铜箔集流体，正极为钴酸锂与铝箔集流体，正负极片之间有 塑料隔膜，电解液一般是LiPF6，可溶于EC(乙烯碳酸酯)和DMC (二甲基碳酸酯)或DEC(二乙基碳酸酯)等有机溶剂中。

目前，国内外对锂离子动力电池回收的研究甚少，目前尚未有专 门的机械装置进行对其进行分类回收。现在采用的方法有物理法和化 学法，物理法是根据电池中各组分的物理特性，如密度差、溶解性、 热稳定性等来对电池的各组分进行分离，但一般还需要进行后续的化 学处理才能得到目标产物。针对手机锂离子电池的回收均采用压碎方 式，但是该方法无法将电池的各部分分类回收，尤其是正负的极活性 物质及集流体混合在一起，后续处理也无法将正负极活性物质分别提 取出来。废旧电池经过多次充放电使用，其电芯的正、负极片粘附在 隔膜上，偶尔会由于内短路而出现极片与隔膜粘连的情况。

针对上述的技术问题，在中国专利公开号CN201210430265.6提供 了电芯拆解分类回收方法及使用该方法拆解回收电芯的装置，将电芯 上的塑料隔膜从本体中拉出，伸展拉起塑料隔膜的伸出端从挡板上设 置的宽度可供塑料隔膜通过而使正、负极片受到阻挡并从塑料隔膜上 剥落的狭缝穿出并将其黏贴卷绕在芯筒上；旋转芯筒，使塑料隔膜连 续卷绕在芯筒上，塑料隔膜上黏附的正、负极片被狭缝周围的挡板挡 止剥落。并提出一种拆解回收电芯的装置，包括机架，机架上设有可 绕自身轴线转动用于卷绕塑料隔膜的芯筒，机架上设有挡板，挡板上 设置有宽度可供塑料隔膜通过而使正、负极片受到阻挡并从塑料隔膜 上剥落的狭缝。本发明的操作方法简便，装置结构简单，通用性强， 适用于卷绕式和叠片式的锂离子动力电池的分类回收。虽然，其在一 定程度上，能够解决上述的技术问题，但是，其自动化程度低，且卷 料效果差、薄膜容易破裂，导致分离失败。

发明内容

本发明提供一种自动化程度高、分离效果好且效率高、故障率低 的叠片式电池极片分离设备，以解决上述技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种叠片式电池极片分离设备，包 括机架和安装座，所述安装座竖直式装设在所述机架上，所述安装座 上装有薄膜收纳装置和分离器，所述薄膜收纳装置装设在所述分离器 的上方，所述分离器下方的所述机架上还装设有放料台，所述放料台 与所述分离器之间的所述安装座上装设有刮杆。

在上述方案基础上优选，所述薄膜收纳装置包括电机、收料支撑 板和收膜板，所述电机装设在所述安装座上，所述电机的输出轴与所 述收料支撑板相连，所述收膜板垂直装设在所述收料支撑板上。

在上述方案基础上优选，所述收料支撑板上装设有座体，所述座 体顶部设有卡槽，所述座体的两端面设有锁紧孔，所述锁紧孔贯穿所 述卡槽，并在所述座体的两侧面设有插孔，所述收膜板底部设有卡孔， 所述收膜板的底部装设在所述卡槽内，所述锁紧孔内穿插有锁紧螺母， 所述锁紧螺母穿过所述卡孔通过螺母以固定，所述插孔内装设有插杆，所述插杆末端装设有拉簧，所述拉簧的另一端与所述收膜板。

在上述方案基础上优选，所述分离器包括支撑座、装设在所述支 撑板上左支撑板和右支撑板，所述左支撑板和所述右支撑板上均装设 有两个平行设置的导轨、连接板和刮刀，所述连接板底部滑动式装设 在所述导轨上，所述刮刀通过间隔设置的弹簧装设在所述连接板上， 并在所述左支撑板和所述右支撑板上均装设有气缸，所述气缸与所述 连接板固定相连。

在上述方案基础上优选，所述刮刀靠近所述连接板一侧的端面上 均匀间隔装设有多个极片导引板。

在上述方案基础上优选，所述极片导引板的截面呈弧形。

在上述方案基础上优选，所述刮刀包括连接部和刀口，所述刀口 设置在所述连接部的底部，所述连接部的一侧端面向内凹陷与所述刀 口的端面形成一台阶面，所述刀口背离所述连接部一侧端面上设有多 个间隔分布的开口槽。

在上述方案基础上优选，两个所述刮刀的所述台阶面一侧相对设 置。

在上述方案基础上优选，所述刮杆为两个，且两个所述刮杆形成 的平面与两个所述刮刀之间的平面形成95°-120°的夹角，且所述刮 杆的截面为矩形。

在上述方案基础上优选，所述机架上装设有CCD摄像头，所述 CCD摄像头与所述放料装置相对设置。

本发明的一种叠片式电池极片分离设备，将待处理的叠片式电池 极片放置在放料台上，利用薄膜收纳装置带动电池极片上的薄膜穿过 分离器后快速收卷，从而使得薄膜与极片进行快速分离，实现其自动 化分离的目的、操作方法简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明的叠片式电池极片分离设备的立体图；

图2为本发明的叠片式电池极片分离设备的局部结构图；

图3为本发明的薄膜收纳装置的结构图；

图4为本发明的座体的立体图；

图5为本发明的收膜板的立体图；

图6为本发明的分离器的立体图；

图7为本发明的刮刀的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1，并结合图2所示，本发明的一种叠片式电池极片分离 设备，包括机架10和安装座20，其中，机架10提供安装基体，而安 装座20竖直装设在机架10上，为薄膜收纳装置30和分离器40提供 安装基础，且由于安装座20处于竖直状态，从而使得薄膜上的极片与 薄膜分离后，可以在其重力作用下自动脱离。

本发明的安装座20上装有薄膜收纳装置30和分离器40，薄膜收 纳装置30装设在分离器40的上方用于对电池极片中的薄膜进行收纳， 而分离器40下方的机架10上还装设有放料台50，放料台50用于放置 待处理的叠片式电池极片，而放料台50与分离器40之间的安装座20 上装设有刮杆60。

请继续参阅图2所示，本发明的薄膜收纳装置30包括电机31、收 料支撑板32和收膜板33，其中，电机31装设在安装座20上，电机 31的输出轴穿过安装座20与收料支撑板32相连，收膜板33垂直装设 在收料支撑板32上。

当使用时，将叠片式电池极片的薄膜穿过挂杆和分离器40固定在 收膜板33上，电机31带动收料支撑板32旋转，使得收膜板33转动， 从而使得放料台50上的叠片式电池极片经过刮杆60的作用下，使电 池极片与薄膜之间黏结作用力变小，而经过分离器40时，薄膜穿过分 离器40经过收膜板33以收容固定，而极片则在分离器40的作用下， 由于其重力作用而自动分离。

请继续参阅图3并结合图4所示，本发明考虑的薄膜收卷完毕后， 需要取下，如果薄膜收纳装置30没有弹性，收卷过程中薄膜会越缠越 紧，就比较难整卷取下，浪费时间且效果不好。本发明在收料支撑板 32上装设有座体34，座体34顶部设有卡槽341，座体34的两端面设 有锁紧孔342，锁紧孔342贯穿卡槽341，并在座体34的两侧面设有 插孔343，收膜板33底部设有卡孔345，收膜板33的底部装设在卡槽 341内，锁紧孔342内穿插有锁紧螺母，锁紧螺母穿过卡孔345通过螺 母以固定，插孔343内装设有插杆347，插杆347末端装设有拉簧348， 拉簧348的另一端与收膜板33。采用薄膜收纳装置30有弹性，可以轻 松的把整卷取下，效率高。

如图5所示，收膜板33为两个分别装设在卡槽341的两端，且收 膜板33上设有固定孔，固定孔呈长条形沿着收膜板33长度方向设置，

请继续参阅图6所示，本发明的分离器40包括支撑座41、装设在 支撑板上左支撑板42和右支撑板43，支撑座41装设在安装座20上， 左支撑板42和右支撑板43分别间隔垂直装设在支撑座41上，且左支 撑座41和右支撑座41呈水平设置，并在左支撑板42和右支撑板43 上均装设有两个平行设置的导轨44，两个导轨44之间滑动式架设有连 接板45，连接板45的两端装设有弹簧48，而弹簧48的末端装设有刮 刀46。推动连接板45在导轨44上运动时，可以使得左支撑板42和右 支撑板43上的刮刀46产生向背或者相向运动，从而方便薄膜的首次 穿引操作。而且利用弹簧48以连接刮刀46，可以保证两个刮刀46可 以相互贴住，而且有弹性，防止把隔膜家断裂，避免机器频繁故障， 影响其加工效率。

为了进一步提高其整体的自动化操作，本发明在左支撑板42和右 支撑板43上均装设有气缸47，气缸47与连接板45固定相连，气缸 47可以带动连接板45运动，从而以实现两个刮刀46之间间距的快速 调整。

本发明还在刮刀46靠近连接板45一侧的端面上均匀间隔装设有 多个极片导引板48。通过多个极片导引板48的作用，使得在薄膜由于 电机31带动收膜板33卷动向上运动时，薄膜两侧极片在刮刀46作用 下，向两侧分离，并在极片导引板48的作用下进入相应的收容位置。 优选的，鉴于极片导引板48设计成其他形状，会有棱边，阻碍极片脱 离薄膜，本发明的极片导引板48的截面呈弧形，比较圆滑，无阻碍有 利于极片翻转脱离薄膜。

请参阅图7所示，本发明的刮刀46包括连接部461和刀口462， 刀口462设置在连接部461的底部，连接部461的一侧端面向内凹陷 与所述刀口462的端面形成一台阶面，刀口462背离连接部461一侧 端面上设有多个间隔分布的开口槽463。

本发明通过将刮刀46设计成连接部461与刀口462的一侧端面形 成高度差，装配时，利用连接部461与弹簧48相连，这样，当薄膜经 过刀口462由下向上导入时，由于两个刮刀46底部的间隙小于两个刮 刀46顶部的间隙，因此，进入以后的薄膜不与刮刀46端面接触，从 而以防止薄膜受力破损，而需要重新穿插薄膜，影响其加工效率。值 得说明的是，本发明在刀口462上设有多个开口槽463，通过开口槽 463的作用，一方面可以让两个刮刀46的端面更好贴合，同时还可以 存储脏污，另一方面，由于开口槽463的结构，导致其表面出现多个 应力点，对薄膜上的极片分离效果会更好。在安装时，本发明将两个 刮刀46的台阶面一侧相对设置。

进一步的，本发明的刮杆60为两个，且两个刮杆60形成的平面 与两个刮刀46之间的平面形成95°-120°的夹角，且刮杆60的截面 为矩形。理通两个刮杆60的角度设置，可以保证薄膜两侧的极片在进 入分离器40前，可以在其作用力下，进行预分离，保证分离器40的 分离效果。

为了防止人工放置方向错误，本发明还在机架10上装设有CCD 摄像头70，CCD摄像头70与放料装置相对设置。

本发明还在机架10上设有承载板11，承载板11上设有两个进料 口12，且进料口12分别设置在放料台50的两侧，进料口12上设有挡 板13，挡板13靠近刮杆60一侧上设有导向板，通过导向板的和挡板 13的结构设计，可以将极片快速导入至进料口12中。并在机架10的 底部设置有传输带，传输带位于进料口12的正下方，当极片在分离器 40的刮刀46作用下与薄膜分离后，由于极片导引板48的作用及其自 身重力的作用下，快速进入导向板后，在其自身重力作用下跌落至输 送带，通过输送带的输送，以实现其自动输出。

本发明的一种叠片式电池极片分离设备，将待处理的叠片式电池 极片放置在放料台50上，利用薄膜收纳装置30带动电池极片上的薄膜 穿过分离器40后快速收卷，从而使得薄膜与极片进行快速分离，实现 其自动化分离的目的、操作方法简单，易于操作。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明 的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，包括机架和安装座，所述安装座竖直式装设在所述机架上，所述安装座上装有薄膜收纳装置和分离器，所述薄膜收纳装置装设在所述分离器的上方，所述分离器下方的所述机架上还装设有放料台，所述放料台与所述分离器之间的所述安装座上装设有刮杆；所述薄膜收纳装置包括电机、收料支撑板和收膜板，所述电机装设在所述安装座上，所述电机的输出轴与所述收料支撑板相连，所述收膜板垂直装设在所述收料支撑板上。

2.如权利要求1所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述收料支撑板上装设有座体，所述座体顶部设有卡槽，所述座体的两端面设有锁紧孔，所述锁紧孔贯穿所述卡槽，并在所述座体的两侧面设有插孔，所述收膜板底部设有卡孔，所述收膜板的底部装设在所述卡槽内，所述锁紧孔内穿插有锁紧螺母，所述锁紧螺母穿过所述卡孔通过螺母以固定，所述插孔内装设有插杆，所述插杆末端装设有拉簧，所述拉簧的另一端与所述收膜板。

3.如权利要求2所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述分离器包括支撑座、装设在所述支撑板上左支撑板和右支撑板，所述左支撑板和所述右支撑板上均装设有两个平行设置的导轨、连接板和刮刀，所述连接板底部滑动式装设在所述导轨上，所述刮刀通过间隔设置的弹簧装设在所述连接板上，并在所述左支撑板和所述右支撑板上均装设有气缸，所述气缸与所述连接板固定相连。

4.如权利要求3所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述刮刀靠近所述连接板一侧的端面上均匀间隔装设有多个极片导引板。

5.如权利要求4所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述极片导引板的截面呈弧形。

6.如权利要求3所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述刮刀包括连接部和刀口，所述刀口设置在所述连接部的底部，所述连接部的一侧端面向内凹陷与所述刀口的端面形成一台阶面，所述刀口背离所述连接部一侧端面上设有多个间隔分布的开口槽。

7.如权利要求6所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，两个所述刮刀的所述台阶面一侧相对设置。

8.如权利要求7所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述刮杆为两个，且两个所述刮杆形成的平面与两个所述刮刀之间的平面形成95°-120°的夹角，且所述刮杆的截面为矩形。

9.如权利要求1所述的一种叠片式电池极片分离设备，其特征在于，所述机架上装设有CCD摄像头，所述CCD摄像头与所述放料装置相对设置。

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