CN111530580A - 预破碎机、预破碎系统、预破碎方法和综合回收系统 - Google Patents

预破碎机、预破碎系统、预破碎方法和综合回收系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于大型锂离子电池的预破碎机,包括机壳、收料仓、入料口、切割系统和用于预破碎时提供保护气氛的气氛调整系统,所述收料仓设于机壳下部,所述入料口开设于机壳上,所述切割系统包括设于所述入料口处的定刀组件和用于与所述定刀组件相配合的动刀组件。本发明还提供一种用于大型锂离子电池的预破碎系统、预破碎方法,并相应提供一种用于回收大型锂离子电池的综合回收系统。本发明的预破碎系统可以避免燃烧和爆炸,并将大型锂离子电池剪切成多个小块。本发明的综合回收系统的废粉的回收率高。

Description

预破碎机、预破碎系统、预破碎方法和综合回收系统
技术领域
本发明属于二次资料回收利用领域,尤其涉及一种电池的破碎机、破碎系统、破碎方法和回收系统。
背景技术
近年来,随着世界能源紧张局势的不断恶化,国内外都通过政策引导及发放补贴来大力扶持本国新能源汽车产业发展,尤其是我国针对新能源汽车产业的扶持政策,旨在通过新能源汽车实现汽车制造业弯道超车产业提升,因此近年来我国新能源汽车销量得到了大幅提升。目前我国新能源汽车多采用磷酸铁锂、三元、锰酸锂、钴酸锂类锂电池作为动力电池,而锂电池在循环过程中容量会衰减,未来两到三年内将有大批量动力锂电池进入退役期。
锂电池退役后回收的第一步是拆解电池包得到电池单体,接着对电池单体进行破碎分选,原有破碎工艺是先放电后破碎,对电池单体进入破碎机的给料装置要求低,但是放电过程复杂低效,不适应工业化生产的需求,因此2018年以来免放电破碎成为主流且已经工业化实施。
但是一般电池破碎机是为小型锂电池设计,通过两段破碎达到需要细度,实现正负极粉与其他物质的分离,2019年以后,市场上出现了大型锂电池产品,如比亚迪的“刀片电池”和宁德时代的CTP技术电池等大型锂离子充电电池单体,其外形尺寸远大于一般破碎机的处理能力,市面上的破碎机已经难以处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种可以避免燃烧和爆炸,并将大型锂离子电池剪切成多个小块的用于大型锂离子电池的预破碎机、预破碎系统、预破碎方法,并相应提供一种废粉的回收率高的用于回收大型锂离子电池的综合回收系统。为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种用于大型锂离子电池的预破碎机(带电破碎),包括机壳、收料仓、入料口、切割系统和用于预破碎时提供保护气氛的气氛调整系统,所述收料仓设于机壳下部(收料仓与机壳内腔连通),所述入料口开设于机壳上,所述切割系统包括设于所述入料口处的定刀组件和用于与所述定刀组件相配合的动刀组件。
上述大型锂离子电池大体为长方体,锂离子电池具有长度、宽度和厚度,长度大于宽度,宽度大于厚度,长度大于250mm,未经拆解与放电即直接破碎。上述机壳一般要求气密性较好,防止切割时外部空气进入机壳内。入料口的宽度、高度略大于锂离子电池的宽度、厚度即可,优选的,入料口的宽度、高度通过闭气组件调节。
上述预破碎机中,优选的,所述定刀组件包括安装座和定刀,所述安装座固设于所述入料口处,所述安装座的一端向机壳外部延伸设有入料引导部,所述安装座的另一端向机壳内部延伸用于安装定刀。入料引导部利于电池的进料。定刀装设于安装座时,定刀与安装座的上表面保持水平,且定刀的刀刃朝向预破碎机中心,用于与动刀的刀刃相配合。
上述预破碎机中,优选的,所述动刀组件包括驱动系统、转动轴、连接臂与动刀,所述转动轴与驱动系统连接,所述连接臂的一端与转动轴连接,所述连接臂的另一端装设所述动刀,所述连接臂至少设有两条。上述动刀绕转动轴做圆周运动,动刀的刀刃位于动刀转动圆周上,用于与定刀的刀刃相配合。上述动刀转速可调整,动刀的转速和夹紧输送装置的转速、输送组件的输送速度配合,避免剪切到电池内硬度高的零部件。
上述预破碎机中,优选的,所述气氛调整系统包括设于机壳下半部的进气口、设于机壳上部的抽气口和设于入料口处的闭气组件;所述闭气组件包括用于调整入料口大小以使入料口大小与电池大小相匹配的上滑块、左滑块与右滑块,所述上滑块、左滑块与右滑块可滑动设于所述机壳上。更优选的,上滑块、左滑块与右滑块与电池接触的边缘均设有橡胶类密封材料,以尽量减少空气进入机壳内部。上述抽气口抽走空气,进气口充入保护性气氛,通过上述进气口、抽气口和电池闭气活动入口可以保证机壳内部的气氛为保护性气氛。上述进气口优选位于定刀下部,抽气口位于机壳顶部。上述闭气组件可以实现入料口大小调整的同时还能尽量隔绝空气进入机壳内部。上滑块、左滑块与右滑块可滑动设于机壳上时,可滑动连接方式不限,常规连接方式即可。
作为一个总的技术构思,本发明还提供一种用于大型锂离子电池的预破碎系统,包括输送入料装置和上述预破碎机,所述输送入料装置的出口与所述预破碎机的入料口连通,所述输送入料装置包括输送组件,所述输送组件的出口端设有导向装置和夹紧输送装置。上述输送组件优选使用皮带输送机。
上述预破碎系统中,优选的,所述夹紧输送装置包括多对分别设于电池上方与下方的上转辊与下转辊,一对所述上转辊与下转辊之间设有用于调整上转辊与下转辊之间高度的张紧装置。上述张紧装置可采用配有弹簧或气动等的张紧调节机构。所述下转辊紧贴所述输送组件的下表面,至少一个所述下转辊上连接有用于带动所述下转辊转动并同步带动输送组件运动的驱动源。下转辊为主动轮,与驱动源之间通过电动或者皮带传动,优选带驱动源的下转辊有多个。所述夹紧输送装置入口端处的上转辊与输送组件之间的距离大于所述电池的厚度,所述夹紧输送装置出口端处的上转辊紧贴所述电池。上转辊优选也可连接驱动源,与下转辊一起作用,避免电池输送过程打滑。夹紧输送装置优选的沿电池输送方向由松变紧,即一对转辊之间的高度沿电池输送方向由高变低(最后高度保持一致,夹紧电池即可)。利用上述夹紧输送装置可以夹紧电池上下两个面,并调整电池的输送速度,可以保证切割系统剪切电池时电池保持固定状态,可间接调整剪切的位置,避免剪切电池中坚硬的部分。
上述预破碎系统中,优选的,所述导向装置沿电池输送方向依次包括楔形口段与平直口段,所述楔形口段的内径沿电池输送方向逐渐变小。上述平直口段的宽度与电池宽度相匹配。楔形口段的存在,利于电池进入平直口段,并保持固定的输送方向。
上述预破碎系统中,优选的,所述动刀组件的转动中心、所述定刀组件的上表面和所述输送组件的上表面处于同一平面上(优选保持水平)。上述设置可以防止电池切割时外伸部分跳动,保证切割过程电池的稳定和整个过程的顺畅、安全。输送组件优选保持水平。但在电池置于输送组件不滑动的基础上允许输送组件与水平面有一定的夹角(视电池表面材料不同而有差异),此时预破碎机的入料口也要做相应调整,保持输送组件的上表面与定刀组件的上表面在同一平面上。
作为一个总的技术构思,本发明还提供一种大型锂离子电池的预破碎方法(带电破碎),包括以下步骤:
S1:将大型锂离子电池放置于输送组件上,并使电池长度方向与输送方向相同;
S2:在导向装置和夹紧输送装置的作用下,电池向前运动,电池端部到达预破碎机的入料口,并进入机壳内;
S3:气氛调整系统保证预破碎机内部为保护性气氛,在切割系统的作用下,将电池端部剪切分离;电池继续向前运动,切割系统持续将进入机壳内电池剪切分离;上述保护性气氛为低氧气氛(氧含量小于等于2%),防止带电电池在破碎时短路发热达到有机物的燃点,避免电池在剪切过程中的燃烧和爆炸;优选的,所述保护性气氛为温度低于室温的氮气;
S4:通过控制输送组件的输送速度与切割系统的切割频率,将一个电池剪切成多个小块,即完成预破碎。
作为一个总的技术构思,本发明还提供一种大型锂离子电池的综合回收系统,包括预破碎系统、主破碎系统以及破碎粗品回收系统,所述预破碎系统与主破碎系统相连(即收料仓收集的小块电池进入主破碎系统),所述主破碎系统与破碎粗品回收系统相连,所述预破碎系统采用上述的预破碎机或上述预破碎系统。
上述综合回收系统中,优选的,所述破碎粗品回收系统包括低温加热系统(如加热炉)、预分选系统、制粉系统(如制粉机)、中温加热系统、选粉系统(如筛分机)、高温加热系统和废气收集系统,所述低温加热系统的入口与主破碎系统的出口相连,所述低温加热系统的出口与预分选系统的入口相连,所述预分选系统的出口与制粉系统的入口相连,所述制粉系统的出口与中温加热系统的入口相连,所述中温加热系统的出口与选粉系统的入口相连,所述选粉系统的出口与高温加热系统的入口相连,所述低温加热系统、中温加热系统和高温加热系统通过排烟管与废气收集系统相连;所述低温为60-110℃,所述中温为240-310℃,所述高温为315-700℃。更优选的,所述低温为90-105℃,所述中温为260-305℃,所述高温为500-700℃。
上述综合回收系统中,优选的,包括废气处理系统,所述废气处理系统与所述废气收集系统相连。
上述综合回收系统中,优选的,所述预分选系统包括磁选系统(如磁选机)和比重分选系统(如风选机)。上述磁选系统用于除去铁磁性物质,风选系统用于除去大片有机物(如塑料、橡胶、隔膜等)和大块状的铜块/铝块,即风选过程去掉上部轻物质与底部重物质,保留中间物质。
上述综合回收系统中,根据锂电池中易挥发成分不同的沸点和其他工艺要求,分阶段的挥发,采用三段加热的方式(即低温、中温与高温加热),最终达到提高铜铝与废粉的分离效率、减少铜铝产品中废粉的含量、提高废粉的回收率的目的。具体的,一段加热挥发的主要是电解液中的六氟磷酸锂(LiPF6)溶质,二段加热挥发的主要是电解液中的碳酸酯类溶剂,三段加热热解主要是热解粘结剂PVDF。一段加热的目的是为了除去六氟磷酸锂,破坏电池,防止在后续分选混合过程中短路放热甚至燃烧。由于一段加热时大片隔膜等有机物的存在,一段加热的温度不能过高,否则会隔膜会熔化将各种物质粘附在一起,不利于后续工序的进行(如分选等)。二段加热的主要目的是为了去除电解液中的碳酸酯类,消除废粉中的液体,避免由于液体的存在导致分离过程中部分正负极废粉黏附于铜粉、铝粉产品之上,影响铜铝与废粉的分离效率,提高废粉的回收率,同时也可以减少铜铝产品中废粉的含量,利于铜铝的再次利用。二段加热的温度不能过高,否则粘结剂PVDF等会分解产生氟,氟会与酯类物质混合在一起造成后续环保处理难度增加,会大大增加废气处理成本。三段加热热解的目的是除去粘结剂PVDF或残留的微量的其他有机物,得到纯净的正负极废粉。
上述综合回收系统中,破碎工序、分选工序、制粉工序、选粉工序与废气收集工序等各段工序中,可以增设正负极废粉收集回收装置,减小正负极废粉在各工序中的损耗,以进一步提高正负极废粉的回收率。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的预破碎机通过切割系统和气氛调整系统的优化可方便实现大型锂离子电池的预破碎,将大型锂离子电池预切割成多个小块以便于利用现有破碎机进行破碎处理,解决了现有破碎机难以处理的难题。
2、本发明的预破碎系统包括输送入料装置和预破碎机,通过输送入料装置与预破碎机的相互配合,可以很好的将大型锂离子电池剪切成多个小块,使其能够适用于现有常规的破碎机,整个预破碎过程自动化程度高,稳定性高,人力操作少。
3、本发明的综合回收系统包括预破碎系统、主破碎系统以及破碎粗品回收系统,通过上述各系统的相互配合,可以实现大型锂离子电池中有价成分的综合回收利用,有价金属的回收率高,清洁环保。
4、本发明的综合回收系统中的破碎粗品回收系统用一段加热—分选—制粉并二段加热—选粉分离铜铝和初级正负极废粉—三段加热热解,整个系统各步骤之间组合合理,达到提高废粉回收率的目的,同时也可以减少铜铝产品中废粉的含量,可以提高铜铝与废粉的分离效率。并且,上述破碎粗品回收系统首先分离铜铝与正负极废料,铜铝不会进入后续三段加热热解工序,热解后的产品无需进一步处理即可直接使用,在减少热解时间的同时还可以减少工艺步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明预破碎机的结构示意图。
图2为本发明预破碎机的另一角度的结构示意图。
图3为本发明预破碎机的闭气组件的结构示意图。
图4为本发明输送入料装置的主视图(图中箭头方向表示电池输送方向)。
图5为本发明输送入料装置的俯视图(图中箭头方向表示电池输送方向)。
图6为本发明综合回收系统的结构示意图。
图例说明:
1、机壳;2、收料仓;3、入料口;4、定刀组件;41、安装座;42、定刀;43、入料引导部;5、动刀组件;51、驱动系统;52、转动轴;53、连接臂;54、动刀;6、进气口;7、抽气口;8、上滑块;9、左滑块;10、右滑块;11、输送组件;12、导向装置;121、楔形口段;122、平直口段;100、电池;13、夹紧输送装置;131、上转辊;132、下转辊;133、张紧装置;300、低温加热系统;400、预分选系统;500、制粉系统;600、中温加热系统;700、选粉系统;800、废气收集系统;900、排烟管;1000、高温加热系统;1100、废气处理系统。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1:
如图1-图3所示,本实施例的用于大型锂离子电池的预破碎机(带电破碎),包括机壳1、收料仓2、入料口3、切割系统和用于预破碎时提供保护气氛的气氛调整系统,收料仓2设于机壳1下部,入料口3开设于机壳1上,切割系统包括设于入料口3处的定刀组件4和用于与定刀组件4相配合的动刀组件5。
本实施例中,定刀组件4包括安装座41和定刀42,安装座41固设于入料口3处,安装座41的一端向机壳1外部延伸设有入料引导部43,安装座41的另一端向机壳1内部延伸用于安装定刀42;动刀组件5包括驱动系统51、转动轴52、连接臂53与动刀54,转动轴52与驱动系统51连接,连接臂53的一端与转动轴52连接,连接臂53的另一端装设动刀54,连接臂53至少设有两条。
如图3所示,本实施例中,气氛调整系统包括设于机壳1下半部的进气口6、设于机壳1上部的抽气口7和设于入料口3处的闭气组件;闭气组件包括用于调整入料口3大小以使入料口3大小与电池100大小相匹配的上滑块8、左滑块9与右滑块10,上滑块8、左滑块9与右滑块10可滑动设于机壳1上。上述可滑动连接方式不限,常规滑动连接方式即可。
本实施例的用于大型锂离子电池的预破碎系统,包括输送入料装置和上述预破碎机。如图4、图5所示,输送入料装置的出口与预破碎机的入料口3连通,输送入料装置包括输送组件11,输送组件11的出口端设有导向装置12和夹紧输送装置13。
本实施例中,夹紧输送装置13包括多对分别设于电池100上方与下方的上转辊131与下转辊132,一对上转辊131与下转辊132之间设有用于调整上转辊131与下转辊132之间高度的张紧装置133,下转辊132紧贴输送组件11的下表面,至少一个下转辊132上连接有用于带动下转辊132转动并同步带动输送组件11运动的驱动源(图中未示出)。夹紧输送装置13入口端处的上转辊131与输送组件11之间的距离大于电池100的厚度,夹紧输送装置13出口端处的上转辊131紧贴电池100。优选的,多对上转辊131与下转辊132上均设有驱动源,驱动源还动上转辊131与下转辊132转动时的转速相同。
本实施例中,导向装置12沿电池100输送方向依次包括楔形口段121与平直口段122,楔形口段121的内径沿电池100输送方向逐渐变小。
本实施例中,动刀组件5的转动中心、定刀组件4的上表面和输送组件11的上表面处于同一平面上。
一种利用上述预破碎系统预破碎大型锂离子电池的预破碎方法,包括以下步骤:
S1:将大型锂离子电池100放置于输送组件11(采用皮带输送机)上,并使电池100长度方向与输送方向相同;上述电池100的尺寸为厚×长×高=15mm×1000mm×80mm;大型锂离子电池100为带壳(如钢壳)、带电解液、带隔膜等部件的未拆解电芯。优选上述电池100的负极集流体为铜箔,正极集流体是铝箔,电解液包括六氟磷酸锂和碳酸酯类;
S2:在导向装置12和夹紧输送装置13(如采用可调弹簧张紧的齿轮传动的橡胶辊输送机)的作用下,电池100向前运动,电池100端部到达预破碎机的入料口3,并进入机壳1内;
S3:气氛调整系统保证预破碎机内部为保护性气氛,在切割系统的作用下,将电池100端部剪切分离;电池100继续向前运动,切割系统持续将进入机壳1内电池100剪切分离;上述保护性气氛为低氧气氛(氧含量小于等于2%),如温度低于室温的氮气;
S4:通过控制输送组件的输送速度为0.1m/s,预破碎机转速60r/min,将一个电池100剪切成多个小块,即完成预破碎。上述设置可满足10s破碎一块电池100的处理量。
如图6所示,本实施例的大型锂离子电池的综合回收系统,包括预破碎系统、主破碎系统以及破碎粗品回收系统,预破碎系统与主破碎系统相连,主破碎系统与破碎粗品回收系统相连,预破碎系统采用上述预破碎机或上述预破碎系统。
本实施例中,破碎粗品回收系统包括低温加热系统300、预分选系统400、制粉系统500、中温加热系统600、选粉系统700、高温加热系统1000和废气收集系统800,低温加热系统300的入口与主破碎系统的出口相连,低温加热系统300的出口与预分选系统400的入口相连,预分选系统400的出口与制粉系统500的入口相连,制粉系统500的出口与中温加热系统600的入口相连,中温加热系统600的出口与选粉系统700的入口相连,选粉系统700的出口与高温加热系统1000的入口相连,低温加热系统300、中温加热系统600和高温加热系统1000通过排烟管900与废气收集系统800相连;低温为60-110℃,中温为240-310℃,高温为315-700℃。
本实施例中,包括废气处理系统1100,废气处理系统1100与废气收集系统800相连。
本实施例中,预分选系统400包括磁选系统和比重分选系统。
本实施例中,低温加热系统300、预分选系统400、制粉系统500、中温加热系统600、选粉系统700、高温加热系统1000、废气收集系统800、废气处理系统1100、磁选系统和风选系统均可采用现有工业设备,无需对设备进行大规模改进,生产成本更低。
具体的,本实施例还提供一种利用上述综合回收系统回收正负极废粉的方法,包括以下步骤:
(1)收集上述预破碎产物(将电池100剪切成的多个小块),并利用主破碎系统破碎得到破碎粗品;
(2)将步骤(1)中的粗碎产品进行一段低温加热,得到一段加热产物;一段低温加热的温度为60℃;
(3)将步骤(2)中的一段低温加热产物进行磁选、风选得到初级废料;上述磁选用于除去铁磁性物质,风选用于除去大片有机物(如塑料、橡胶、隔膜等)和大块状的铜块/铝块,即风选过程去掉上部轻物质与底部重物质,保留中间物质;
(4)将步骤(3)中的初级废料制粉、二段中温加热得到二段加热产物;二段中温加热的温度为250℃;本步骤中,可选择性的在制粉增设过筛处理;
(5)对步骤(4)中的二段加热产物进行选粉操作分离得到铜铝和初级正负极废粉;上述选粉操作可以采用选粉机(如筛分机);
(6)将步骤(5)中的初级正负极废粉进行三段高温加热得到正负极废粉;三段高温加热的温度为320℃。
实施例2-6:
实施例2-6中的大型锂离子电池的综合回收系统,与实施例1相比,不同之处在于一段低温加热、二段中温加热与三段高温加热的温度不同。具体如下表1所示。
对比例1-2:
对比例1-2中的大型锂离子电池的综合回收系统,与实施例1相比,不同之处在于一段低温加热、二段中温加热与三段高温加热的温度不同。具体如下表1所示。
上述实施例1-6与对比例1-2处理0.7t/h处理量生产线生产的正负极废粉的回收率如下表1所示。
表1:实施例1-6及对比例1-2的各段处理温度及废粉回收率
Figure BDA0002514279310000081

Claims (10)

1.一种用于大型锂离子电池的预破碎机,其特征在于,包括机壳(1)、收料仓(2)、入料口(3)、切割系统和用于预破碎时提供保护气氛的气氛调整系统,所述收料仓(2)设于机壳(1)下部,所述入料口(3)开设于机壳(1)上,所述切割系统包括设于所述入料口(3)处的定刀组件(4)和用于与所述定刀组件(4)相配合的动刀组件(5)。
2.根据权利要求1所述的预破碎机,其特征在于,所述定刀组件(4)包括安装座(41)和定刀(42),所述安装座(41)固设于所述入料口(3)处,所述安装座(41)的一端向机壳(1)外部延伸设有入料引导部(43),所述安装座(41)的另一端向机壳(1)内部延伸用于安装定刀(42);
所述动刀组件(5)包括驱动系统(51)、转动轴(52)、连接臂(53)与动刀(54),所述转动轴(52)与驱动系统(51)连接,所述连接臂(53)的一端与转动轴(52)连接,所述连接臂(53)的另一端装设所述动刀(54),所述连接臂(53)至少设有两条。
3.根据权利要求1或2所述的预破碎机,其特征在于,所述气氛调整系统包括设于机壳(1)下半部的进气口(6)、设于机壳(1)上部的抽气口(7)和设于入料口(3)处的闭气组件;所述闭气组件包括用于调整入料口(3)大小以使入料口(3)大小与电池(100)大小相匹配的上滑块(8)、左滑块(9)与右滑块(10),所述上滑块(8)、左滑块(9)与右滑块(10)可滑动设于所述机壳(1)上。
4.一种用于大型锂离子电池的预破碎系统,其特征在于,包括输送入料装置和权利要求1-3中任一项所述的预破碎机,所述输送入料装置的出口与所述预破碎机的入料口(3)连通,所述输送入料装置包括输送组件(11),所述输送组件(11)的出口端设有导向装置(12)和夹紧输送装置(13)。
5.根据权利要求4所述的预破碎系统,其特征在于,所述夹紧输送装置(13)包括多对分别设于电池(100)上方与下方的上转辊(131)与下转辊(132),一对所述上转辊(131)与下转辊(132)之间设有用于调整上转辊(131)与下转辊(132)之间高度的张紧装置(133);所述下转辊(132)紧贴所述输送组件(11)的下表面,至少一个所述下转辊(132)上连接有用于带动所述下转辊(132)转动并同步带动输送组件(11)运动的驱动源;所述夹紧输送装置(13)入口端处的上转辊(131)与输送组件(11)之间的距离大于所述电池(100)的厚度,所述夹紧输送装置(13)出口端处的上转辊(131)紧贴所述电池(100)。
6.根据权利要求4所述的预破碎系统,其特征在于,所述导向装置(12)沿电池(100)输送方向依次包括楔形口段(121)与平直口段(122),所述楔形口段(121)的内径沿电池(100)输送方向逐渐变小。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的预破碎系统,其特征在于,所述动刀组件(5)的转动中心、所述定刀组件(4)的上表面和所述输送组件(11)的上表面处于同一平面上。
8.一种大型锂离子电池的预破碎方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将电池(100)放置于输送组件(11)上,并使电池(100)长度方向与输送方向相同;
S2:在导向装置(12)和夹紧输送装置(13)的作用下,电池(100)向前运动,电池(100)端部到达预破碎机的入料口(3),并进入机壳(1)内;
S3:气氛调整系统保证预破碎机内部为保护性气氛,在切割系统的作用下,将电池(100)端部剪切;电池(100)继续向前运动,切割系统持续将进入机壳(1)内电池(100)剪切;
S4:通过控制输送组件(11)的输送速度与切割系统的切割频率,将一个电池(100)剪切成多个小块,即完成预破碎。
9.一种大型锂离子电池的综合回收系统,其特征在于,包括预破碎系统、主破碎系统以及破碎粗品回收系统,所述预破碎系统与主破碎系统相连,所述主破碎系统与破碎粗品回收系统相连,所述预破碎系统采用权利要求1-3中任一项所述的预破碎机或权利要求4-7中任一项所述的预破碎系统。
10.根据权利要求9所述的综合回收系统,其特征在于,所述破碎粗品回收系统包括低温加热系统(300)、预分选系统(400)、制粉系统(500)、中温加热系统(600)、选粉系统(700)、高温加热系统(1000)和废气收集系统(800),所述低温加热系统(300)的入口与主破碎系统的出口相连,所述低温加热系统(300)的出口与预分选系统(400)的入口相连,所述预分选系统(400)的出口与制粉系统(500)的入口相连,所述制粉系统(500)的出口与中温加热系统(600)的入口相连,所述中温加热系统(600)的出口与选粉系统(700)的入口相连,所述选粉系统(700)的出口与高温加热系统(1000)的入口相连,所述低温加热系统(300)、中温加热系统(600)和高温加热系统(1000)通过排烟管(900)与废气收集系统(800)相连;所述低温为60-110℃,所述中温为240-310℃,所述高温为315-700℃。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2557226Y (zh) * 2002-07-31 2003-06-25 河北冀衡集团有限公司 玻璃钢粗碎机
CN103143651A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 天津大学 废旧电线的破碎分选方法及装置
CN206262650U (zh) * 2016-12-05 2017-06-20 郭桂萍 一种利用反向撞击的切揉粉碎装置
CN207446412U (zh) * 2017-09-22 2018-06-05 西安新天地草业有限公司 分条切片式破碎机
CN109453867A (zh) * 2018-10-31 2019-03-12 中南大学 一种人字形齿剪切破碎机及废旧锂电池带电破碎的方法
CN208852933U (zh) * 2018-06-22 2019-05-14 长沙中硅水泥技术开发有限公司 一种废弃锂离子电池无氧无水双轴破碎机
CN209348803U (zh) * 2018-10-31 2019-09-06 株洲鼎端装备股份有限公司 废锂离子电池破碎分选装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2557226Y (zh) * 2002-07-31 2003-06-25 河北冀衡集团有限公司 玻璃钢粗碎机
CN103143651A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 天津大学 废旧电线的破碎分选方法及装置
CN206262650U (zh) * 2016-12-05 2017-06-20 郭桂萍 一种利用反向撞击的切揉粉碎装置
CN207446412U (zh) * 2017-09-22 2018-06-05 西安新天地草业有限公司 分条切片式破碎机
CN208852933U (zh) * 2018-06-22 2019-05-14 长沙中硅水泥技术开发有限公司 一种废弃锂离子电池无氧无水双轴破碎机
CN109453867A (zh) * 2018-10-31 2019-03-12 中南大学 一种人字形齿剪切破碎机及废旧锂电池带电破碎的方法
CN209348803U (zh) * 2018-10-31 2019-09-06 株洲鼎端装备股份有限公司 废锂离子电池破碎分选装置

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