CN112713329B - 一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法和系统 - Google Patents

一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于废旧锂电池拆解的预处理系统，涉及锂电池回收技术领域，包括加热恒温装置和液氮冷却装置，加热恒温装置用于将置于绝缘板上的待处理废旧锂电池按一预设升温速度进行加热，并当待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对待处理废旧电池进行保温。其中，目标温度不小于130℃。液氮冷却装置用于当待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对待处理废旧电池进行液氮冷却。由于先对废旧锂电池进行加热至130℃以上，再恒温预设保持时间后进行液氮冷却，使得废旧锂电池因内部短路而充分失电，进而提高废旧锂电池在拆解过程中的安全性。

Description

一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法和系统
技术领域
本申请涉及锂电池回收技术领域，具体涉及一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法和系统。
背景技术
近年来，电动汽车呈现出快速发展的趋势，随之将会产生大批量的报废动力电池。这些报废动力电池如果处理不当，将会给环境带来严重的破坏，同时造成大量的资源浪费。现阶段，我国还没有工业化回收再利用报废动力电池的技术，因此，对报废动力电池回收预处理方案及其技术进行研究，具有十分重要的社会意义和经济意义。其中，锂离子电池实现商业化以来，因其具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、携带方便、安全性能好等优点，在移动电话、笔记本电脑、照相机等便携式电子设备和电动汽车领域得到广泛的应用，因此每年会生产出大量锂离子电池，相应的每年就会产生大量报废电池。然而，废旧锂离子电池依然残留相当部分的电压，为了确保人员和设备安全必须将电池的电压降低至安全范围内。目前国内对废旧电池回收处理过程研究重点在电池内部有价金属的资源化利用上，对废旧电池预处理过程研究较少。一般采用直接进行切割的方式来拆解电池，但是如果电池开路电压较高，那么在切割过程电池外部正负极接触短路会带来极大的安全隐患。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是废旧锂电池在回收拆解过程中存在安全隐患的技术问题。
根据第一方面，一种实施例中提供一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法，包括：
将待处理废旧锂电池置于绝缘板上；
对所述待处理废旧电池按一预设升温速度进行加热；
当所述待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对所述待处理废旧电池进行保温；所述目标温度不小于130℃；
当所述待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对所述待处理废旧电池进行冷却。
一实施例中，所述目标温度不大于160℃。
一实施例中，所述预设升温速度在2℃/min至10℃/min之间。
一实施例中，所述绝缘板的材质包括陶瓷。
一实施例中，所述预设保温时间在5至10分钟之间。
一实施例中，所述对所述待处理废旧电池进行冷却，包括：
对所述待处理废旧电池进行液氮冷却。
一实施例中，所述对所述待处理废旧电池进行冷却，还包括：
液氮冷却持续时间在10秒至50秒之间。
一实施例中，所述对所述待处理废旧电池按一预设升温速度进行加热，包括：
将置于绝缘板上的所述待处理废旧锂电池置于电热恒温箱中进行加热。
一实施例中，所述将待处理废旧锂电池置于绝缘板上，包括：
将所述待处理废旧锂电池均匀平铺在所述绝缘板上。
根据第二方面，一种实施例中提供一种用于废旧锂电池拆解的预处理系统，包括：
加热恒温装置，用于将置于绝缘板上的待处理废旧锂电池按一预设升温速度进行加热，并当所述待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对所述待处理废旧电池进行保温；所述目标温度不小于130℃；
液氮冷却装置，用于当所述待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对所述待处理废旧电池进行液氮冷却。
依据上述实施例中用于废旧锂电池拆解的预处理系统，包括加热恒温装置和液氮冷却装置，加热恒温装置用于将置于绝缘板上的待处理废旧锂电池按一预设升温速度进行加热，并当待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对待处理废旧电池进行保温。其中，目标温度不小于130℃。液氮冷却装置用于当待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对待处理废旧电池进行液氮冷却。由于先对废旧锂电池进行加热至130℃以上，再恒温预设保持时间后进行液氮冷却，使得废旧锂电池因内部短路而充分失电，进而提高废旧锂电池在拆解过程中的安全性。
附图说明
图1为一种实施例中用于废旧锂电池拆解的预处理方法的流程示意图；
图2为一种实施例中用于废旧锂电池拆解的预处理系统的结构示意图；
图3为采用PE7隔膜和PE16隔膜的废旧锂电池在预处理过程中的开路电压变化示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
为了降低废旧锂电池在拆解过程中的安全隐患，本申请先对待处理废旧锂电池进行预处理，以使得待处理废旧电池在拆解前的开路电压为零。在本发明实施例中，由于先对废旧锂电池进行加热至130℃以上，再恒温预设保持时间后进行液氮冷却，通过热冲击方法使得废旧锂电池内部短路而充分失电，进而降低废旧锂电池在拆解过程中的安全隐患。
实施例一：
请参考图1，为一种实施例中用于废旧锂电池拆解的预处理方法的流程示意图，包括：
步骤100，将待处理废旧电池置于绝缘板上。
将待处理废旧锂电池均匀平铺在绝缘板上。一实施例中，要求绝缘板耐热且绝缘，绝缘板的材质包括陶瓷。
步骤200，对待处理废旧电池进行加热。
对待处理废旧电池按一预设升温速度进行加热。一实施例中，预设升温速度在2℃/min至10℃/min之间。
步骤300，对待处理废旧电池进行保温。
当待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对待处理废旧电池进行保温，其中，目标温度不小于130℃。一实施例中，目标温度不大于160℃。
步骤400，对待处理废旧电池进行冷却。
当待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对待处理废旧电池进行冷却。一实施例中，预设保温时间在5至10分钟之间。一实施例中，对待处理废旧电池进行液氮冷区，液氮冷却持续时间在10秒至50秒之间。常压下液氮的沸点为-196℃，进行液氮冷却是为了将保持预设保温时间的待处理废旧电池的温度快速降至120℃以下，使废旧锂电池因内部短路而外部开路电压为零。
本申请实施例中，公开了一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法，首先将置于绝缘板上的待处理废旧电池按一预设升温速度进行加热。再当待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对待处理废旧电池进行保温。然后当待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对待处理废旧电池进行冷却。由于先对废旧锂电池进行加热至130℃以上，再恒温预设保持时间后进行液氮冷却，使得废旧锂电池因内部短路而充分失电，进而提高废旧锂电池在拆解过程中的安全性。
实施例二：
请参考图2，为一种实施例中用于废旧锂电池拆解的预处理系统的结构示意图，预处理系统包括加热恒温装置10和液氮冷却装置20。加热恒温装置10用于将置于绝缘板上的待处理废旧锂电池按一预设升温速度进行加热，并当待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对待处理废旧电池进行保温。其中，目标温度不小于130℃。液氮冷却装置20用于当待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对待处理废旧电池进行液氮冷却。
下面通过两个具体的实验对本申请的预处理方法进行阐述：
实验一，选取采用PE7隔膜的废旧锂电池。聚乙烯简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达-70℃至-100℃之间，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。但聚乙烯对于环境应力，即化学与机械作用是很敏感的，耐热老化性差。
首先将采用PE7隔膜的废旧锂电池平铺于陶瓷板上，并置于电热恒温箱中，设置电热恒温箱从25℃加热到目标温度130℃，其中，设置的升温速度为3℃/min。然后当温度达到130℃以上后保温5分钟。最后放入液氮中，冷却10秒。PE7隔膜由湿法制备，产品名称为E07BLS，厚度为7μm，穿刺强度为240g，孔隙率为47%。
实验二，选取采用PE16隔膜的废旧锂电池。
首先将采用PE16隔膜的废旧锂电池平铺于陶瓷板上，并置于电热恒温箱中，设置电热恒温箱从25℃加热到目标温度140℃，其中，设置的升温速度为3℃/min。然后当温度达到140℃以上后保温5分钟。最后放入液氮中，冷却20秒。PE16隔膜由湿法制备，产品名称为E16MMS，厚度为16μm，穿刺强度为320g，孔隙率为32%。
请参考图3，为采用PE7隔膜和PE16隔膜的废旧锂电池在预处理过程中的开路电压变化示意图。
在本申请实施例中，公开的用于废旧锂电池拆解的预处理系统包括加热恒温装置和液氮冷却装置，加热恒温装置用于将置于绝缘板上的待处理废旧锂电池按一预设升温速度进行加热，并当待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对待处理废旧电池进行保温。其中，目标温度不小于130℃。液氮冷却装置用于当待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对待处理废旧锂电池进行液氮冷却。由于先对废旧锂电池进行加热，以使废旧锂电池因内部隔膜的融化，而发生短路，进而实现废旧锂电池的开路电压为零，可以有效避免废旧锂电池外壳切割过程正负极接触时发生外部短路带来的安全隐患。
本申请公开的预处理方法适于连续操作，不会产生二次污染兼顾环保和经济效益、工艺简单、适合大规模工业化生产，使用本方法可以在短时间内使废旧电池开路电压下降到零，工序流程可缩短到1小时以内。操作简单，过程容易控制，能耗较低，对环境友好，不产生二次污染物。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种用于废旧锂电池拆解的预处理方法，其特征在于，包括：
将待处理废旧锂电池置于绝缘板上；所述待处理废旧锂电池为采用PE7隔膜或PE16隔膜的废旧锂电池；
对所述待处理废旧电池按一预设升温速度进行加热；
当所述待处理废旧电池的温度达到一目标温度时，对所述待处理废旧电池进行保温；
当所述待处理废旧电池的保温时间达到一预设保温时间时，对所述待处理废旧电池进行冷却；
对所述待处理废旧电池进行液氮冷却，液氮冷却持续时间在10秒至50秒之间；
所述目标温度不小于140℃，且不大于160℃；
所述预设升温速度在2℃/min至10℃/min之间。
2.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述绝缘板的材质包括陶瓷。
3.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述预设保温时间在5至10分钟之间。
4.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述对所述待处理废旧电池按一预设升温速度进行加热，包括：
将置于绝缘板上的所述待处理废旧锂电池置于电热恒温箱中进行加热。
5.如权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述将待处理废旧锂电池置于绝缘板上，包括：
将所述待处理废旧锂电池均匀平铺在所述绝缘板上。
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