CN112202213A - 一种锂离子电池模组物理放电设备及其物理放电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池回收技术领域，尤其是一种锂离子电池模组物理放电设备，包括机柜、放电控制箱、能耗箱、热风排风机构。一种锂离子电池模组物理放电方法，将锂离子电池模组连接在放电控制箱上使得锂离子电池模组与发热管形成通路，进行放电；放电结束后，在锂离子电池模组上强加一个反向电位差，使得锂离子电池模组失效。本发明所得到的一种锂离子电池模组物理放电方法，能对锂离子电池模组进行充分放电，且在放电后进行反向充电，至内部电压为零，以实现后续拆解电池时更加安全，而且放电时间短，成本低。

Description

一种锂离子电池模组物理放电设备及其物理放电方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收技术领域，尤其是一种锂离子电池模组物理放电设备及其物理放电方法。

背景技术

锂离子电池具有容量大、能量密度高、无记忆性、自放电小等优点，得到电池生产厂商和汽车厂商的一致认可，锂离子电池是当今世界上二次电池的研发及应用热点。随着电动汽车和大规模储能市场的快速发展，作为目前占据最多市场份额的锂离子动力电池的产量也随之快速增长，产生的锂离子电池的数量必将呈现出井喷式的增长，与此同时退役报废的锂离子电池数量也会迅速增长。退役锂离子电池最终将被拆解粉碎，电池材料将会再生利用。由于退役锂离子电池不同程度的电能余能存在，在破碎过程中会导致锂离子电池内部正负极短路，因而产生大量的热量，使得破碎过程中存在起火、爆炸的风险。因此在破碎前对锂离子电池（组）进行完全放电就显得尤为重要。

目前，回收后再生（报废）类锂离子电池模组放电主要有两种方式，一是采用功率器件放电，此种放电方式存在的问题主要是放电时间长，放电结束后会有电压反弹，依然会有少量电能存在，当破碎的时候仍然会产生火花，导致电池内有机物等易燃、易爆物资起火、爆炸等危险。另外广泛采用的方法是盐水放电，此种方式也存在放电时间长（一般会超过24小时），放电彻底，但是会产生大量的废水，处理废水将产生高昂的成本。因此急需一款全新的放电设备对锂离子电池模组进行高效、完全（无电压回弹）的放电处理，提高处理收率，减少环境污染，杜绝废水产生，避免产生二次污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种放电效率高，且放电完全的锂离子电池模组物理放电设备及其物理放电方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种锂离子电池模组物理放电设备，包括机柜、放电控制箱、能耗箱、热风排风机构，所述的放电控制箱、能耗箱及热风排风机构均设置在机柜内部，所述能耗箱内部设置有若干组发热管，在能耗箱的侧壁上均设置有若干通气孔，所述放电控制箱内部的电路与能耗箱内的发热管连接，且放电控制柜用于与锂离子电池模组连接，实现发热管与锂离子电池模组的连通，所述热风排风机构包括抽风机和热风传输管，所述的抽风机的进风口与能耗箱内部连通，抽风机的出风口连接热风传输管，且热风传输管延伸至机柜外部。

放电控制箱内的电路结构为：包括接触器、开关电源、分流器、电压表、电流表、空气开关。所述电路结构分为放电电路和反向充电电路，其中放电电路为：电磁模组依次串联分流表、空气开关、接触器的常闭触电、发热管，通过加热方式对电池模组进行放电，同时电压表与电池模组并联，检测模组的电压变化情况，电流表与分流表连接，用于检测电流；反向充电电路为：开关电源的正极连接电阻，（电阻可用发热管代替），再通过分流器与电池模组的负极连接，电池模组的正极与接触器的常开触电、空气开关、开关电源的负极依次串联，对电池模组进行反向充电。上述电路放电时，放电电路导通，反向充电电路的空气开关断开；反向充电时，反向充电电路导通，放电电路中的空气开关断开。放电电路和方向充电电路通过接触器转换，转换触发信号有电压表输出提供。电压和电流监测放电电路和方向充电电路共用。

一种锂离子电池模组物理放电方法，将锂离子电池模组连接在放电控制箱上使得锂离子电池模组与发热管形成通路，进行放电，放电过程中利用热风排风机构对发热管进行冷却；在发热管对锂离子电池模组放电结束后，在锂离子电池模组上强加一个反向电位差，使得锂离子电池模组失效。

其中放电电压根据不同型号的电池模组设置6-12V电压。反向充电时，先充电30-60分钟，然后停止反向充电，测量电池模组的电压是否为0V，如果电池模组还有电压，重复反向充电后再测量电压，直到电压为0V为止。

锂离子电池模组通过电路连接后对锂电池模组放电过程的电流和电压进行监控，对元器件进行控制，当锂电池模组的电压放电（接通能耗箱的发热管进行放电）达到安全电压后，控制接触器动作将开关电源的正极与锂电池模组负极导通，开关电源的负极与锂电池模组的正极导通，进行反向充电，直到设置时间并监测模组电压为0V为止。放电过程中发热管用于消耗掉锂电池模组的电能，将电能转换成热能。由于电能转换成热能后能耗箱内温度快速升高，就必须对能耗箱内的发热管进行冷却，本发明优选风冷方式，在能耗箱上设有通风孔已达均匀进风，在能耗箱的底部设有抽风机，对热风进行集中抽出。

本发明的电化学原理为：物理放电后的电池，即使正负极完全短路，因SEI膜和其他内部阻抗的作用，内部仍会有一定的电位差，嵌入到负极材料中的锂离子也无法完全脱嵌并回到正极，放电回路断开后，正负极之间仍会回复2V左右的电位差。如果在正负极之间强行加上一个电位差（反向充电），残余的锂离子就会在电动势的作用下强行脱嵌通过电解液并回到正极，同时SEI膜会分解，负极石墨层状结构塌陷，形成不可逆的失效。

本发明所得到的一种锂离子电池模组物理放电方法，其通过合理的结构及方法的设计，能对锂离子电池模组进行充分放电，且在放电后进行反向充电，至内部电压为零，以实现后续拆解电池时更加安全，而且放电时间短，成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的一组放电电路原理图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例描述的一种锂离子电池模组物理放电设备，包括机柜4、放电控制箱1、能耗箱2、热风排风机构3，所述的放电控制箱1、能耗箱2及热风排风机构3均设置在机柜4内部，所述能耗箱2内部设置有若干组发热管5，在能耗箱2的侧壁上均设置有若干通气孔6，所述放电控制箱1内部的电路与能耗箱2内的发热管5连接，且放电控制柜用于与锂离子电池模组连接，实现发热管5与锂离子电池模组的连通，所述热风排风机构3包括抽风机8和热风传输管7，所述的抽风机8的进风口与能耗箱2内部连通，抽风机8的出风口连接热风传输管7，且热风传输管7延伸至机柜4外部。

放电控制箱1内的电路结构为：包括接触器、开关电源、分流器、电压表、电流表、空气开关。所述电路结构分为放电电路和反向充电电路，其中放电电路为：电磁模组依次串联分流表、空气开关、接触器的常闭触电、发热管5，通过加热方式对电池模组进行放电，同时电压表与电池模组并联，检测模组的电压变化情况，电流表与分流表连接，用于检测电流；反向充电电路为：开关电源的正极连接电阻，（电阻可用发热管5代替），再通过分流器与电池模组的负极连接，电池模组的正极与接触器的常开触电、空气开关、开关电源的负极依次串联，对电池模组进行反向充电。上述电路放电时，放电电路导通，反向充电电路的空气开关断开；反向充电时，反向充电电路导通，放电电路中的空气开关断开。放电电路和方向充电电路通过接触器转换，转换触发信号有电压表输出提供。电压和电流监测放电电路和方向充电电路共用。

实施例2：

本实施例描述的一种锂离子电池模组物理放电方法，将锂离子电池模组连接在放电控制箱上使得锂离子电池模组与发热管形成通路，进行放电，放电过程中利用热风排风机构对发热管进行冷却；在发热管对锂离子电池模组放电结束后，在锂离子电池模组上强加一个反向电位差，使得锂离子电池模组失效。

其中放电电压根据不同型号的电池模组设置6-12V电压。反向充电时，先充电30-60分钟，然后停止反向充电，测量电池模组的电压是否为0V，如果电池模组还有电压，重复反向充电后再测量电压，直到电压为0V为止。

Claims (3)

1.一种锂离子电池模组物理放电设备，其特征是：包括机柜、放电控制箱、能耗箱、热风排风机构，所述的放电控制箱、能耗箱及热风排风机构均设置在机柜内部，所述能耗箱内部设置有若干组发热管，在能耗箱的侧壁上均设置有若干通气孔，所述放电控制箱内部的电路与能耗箱内的发热管连接，且放电控制柜用于与锂离子电池模组连接，实现发热管与锂离子电池模组的连通，所述热风排风机构包括抽风机和热风传输管，所述的抽风机的进风口与能耗箱内部连通，抽风机的出风口连接热风传输管，且热风传输管延伸至机柜外部。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模组物理放电设备，其特征是：放电控制箱内的电路结构为：包括接触器、开关电源、时间继电器、分流器、电压表、电流表、空气开关；所述电路结构分为放电电路和反向充电电路，其中放电电路为：电磁模组依次串联分流表、空气开关、接触器的常闭触电、发热管，通过加热方式对电池模组进行放电，同时电压表与电池模组并联，检测模组的电压变化情况，电流表与分流表连接，用于检测电流；反向充电电路为：开关电源的正极连接电阻，再通过分流器与电池模组的负极连接，电池模组的正极与接触器的常开触电、空气开关、开关电源的负极依次串联，对电池模组进行反向充电。

3.一种锂离子电池模组物理放电方法，其特征是：将锂离子电池模组连接在放电控制箱上使得锂离子电池模组与发热管形成通路，进行放电，放电过程中利用热风排风机构对发热管进行冷却；在发热管对锂离子电池模组放电结束后，在锂离子电池模组上强加一个反向电位差，使得锂离子电池模组失效。

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