CN114709507A - 一种锂动力电池梯次利用的回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂动力电池梯次利用的回收装置，包括电池外壳拆解区和电池芯体拆解区；所述电池芯体拆解区包括调整仓，调整仓内设置有多个竖直平行设置的S形板，形成S形限位通道；所述电池拆解仓内平行设置两个挤压辊；所述挤压辊下方远离另一个挤压辊的一侧设置有清理辊；清理辊沿着圆周方向间隔设置有清理凹槽和清理凸起，清理凸起的表面上均匀设置有锥形清理刺，清理凹槽的壁面上均匀分布有清理条。本发明的回收装置，能够自动持续的对电池进行外壳拆解、芯体破碎，大大的提高了电池的拆解效率，同时采用先将电池外壳拆解后再进行芯体破碎的结构，降低了电池的破碎难度，能够避免电池破碎后外壳仍然粘附于芯体材料上。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池回收技术领域，具体而言，涉及一种锂动力电池梯次利用的回收装置。
背景技术
锂动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池，这种电池的负极是金属锂，正极采用 MnO2，SOCL2，(CFx)n等，因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已部分代替了传统电池，广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等领域中。而大容量锂电池也已在电动汽车中应用，成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，同时未来也将在人造卫星、航空航天和储能方面得到更多的应用。
随着锂电池的广泛使用，报废电池也将越来越多，废旧锂电池的回收利用成为影响到锂电产业发展的一个重要因素。锂电池的回收利用一方面可以减少其对环境的污染，另一方面还可以得到大量的珍贵资源，如铜、铝、镍、钴、锂等。目前国内处理锂动力电池大多采用人工作业的方式拆解锂电池或者对锂电池直接进行破碎，再回收其中的有用金属材料。人工拆解存在着接触电池废液的危险，同时对于材料的回收利用率低且工作效率低，而直接破碎则存在着破碎组件或者电解液中电池外壳残留的情况，增大后续材料的回收难度、增加回收工序流程。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有锂动力电池的拆解存在着效率低或者材料回收难度大，目的在于提供一种锂动力电池梯次利用的回收装置，能够实现自动持续的电池拆解，提高效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种锂动力电池梯次利用的回收装置，包括电池外壳拆解区和电池芯体拆解区；所述电池芯体拆解区包括调整仓，调整仓的顶端设置有进料口，调整仓内设置有多个竖直平行设置的S形板，相邻两块S形板之间形成S形限位通道，调整仓的底部开口与电池拆解仓相连；所述电池拆解仓内设置有两个平行且水平设置的挤压辊，挤压辊上沿着圆周方向间隔设置有挤压凹槽和挤压凸起，两个挤压辊同步向下相向转动，挤压凹槽和挤压凸起相互啮合对电池芯体进行拆解；所述挤压辊下方远离另一个挤压辊的一侧水平设置有清理辊；所述清理辊沿着圆周方向间隔设置有清理凹槽和清理凸起，清理凸起的表面上均匀设置有锥形清理刺，清理凹槽的壁面上均匀分布有多个清理条，清理条的下端与清理凹槽的壁面相连处为连接点，所述连接点处的切线和清理条之间的夹角小于90°，且清理条朝与清理辊转动方向相反的方向倾斜设置。
本发明的回收装置，能够自动持续的对电池进行外壳拆解、芯体破碎，大大的提高了电池的拆解效率，同时本发明装置采用先将电池外壳拆解后再进行芯体破碎的结构，首先降低了电池的破碎难度，其次，能够避免电池破碎后外壳仍然粘附于芯体材料上，在后续芯体材料的回收利用过程中无需再繁琐的去除外壳，提高后续的工艺效率。
本发明通过对芯体拆解装置的结构进行改进，能够提高芯体破碎的均匀性，同时能够清除掉残留在挤压辊上的芯体材料，减少芯体材料在破碎过程中的损耗，使得芯体中的材料得到充分的回收；本发明回收装置的具体使用原理如下：拆掉外壳后的电池芯体从调整仓的进料口进入，掉落到S形限位通道中，通过S形限位通道能够调整电池芯体的下落运动姿态，使其保持着水平且与挤压辊轴线平行的状态掉落到两个挤压辊之间，从而保证挤压辊能够快速、准确、均匀的对电池芯体进行破碎，破碎后的电池芯体从底部排出进行固液分离或者其他回收工序。
由于挤压辊的挤压凹槽和挤压凸起的表面上会残余部分芯体材料，本发明在挤压辊的下侧方配置一个清理辊，当两个挤压辊相向转动，挤压凹槽和挤压凸起在中部啮合挤压破碎了电池芯体后，粘附有残余物的挤压凹槽和挤压凸起继续向下转动，然后与清理辊的清理凸起和清理凹槽分别啮合，清理凸起的表面设置有锥形的清理刺，呈锥形尖状结构，与挤压凹槽啮合时，清理刺能够将挤压凹槽中的残留物刮出；清理凹槽的表面上均匀分布有呈杆状结构的清理条，清理条的下端与清理凹槽的壁面相连处为连接点，所述连接点处的切线和清理条之间的夹角小于90°且清理条朝与清理辊转动方向相反的方向倾斜设置，当挤压凸起啮合进入清理凹槽时，挤压凸起的进入方向是从清理辊转动方向的后方进入清理凹槽中，因此清理条的倾斜设置方向使其顶端正对挤压凸起，使得挤压凸起啮合入清理凹槽时，清理条的顶端能够提供反向的刮擦力，从而能够将残留在挤压凸起上的残留物充分刮掉。通过上述结构改进，本发明的装置能够使电池芯体材料充分的回收。
进一步的，还包括电池存储箱、第一输送带、第二输送带；所述电池外壳拆解区包括激光切割器，所述激光切割器设置在第一输送带末端的一侧下方，第一输送带末端激光切割器所在一侧的上方设置有前端夹持手，前端夹持手能够夹持电池的前端并带动电池绕自身轴线做旋转运动，第一输送带末端另一侧的上方设置有后端夹持板；第二输送带在第一输送带末端且与第一输送带呈垂直状态设置，第二输送带的前端上方设置有壳体剥离管，所述后端夹持板能够夹持电池后端带动电池水平转动90°至壳体剥离管前端开口处并推动电池穿过壳体剥离管后落入第二输送带上；所述调整仓的进料口设置在第二输送带末端的正下方。
本发明通过上述结构设计，能够在电池破碎前先对外壳进行自动拆解，具体使用原理如下：通过电池存储箱将待拆解的电池输送至第一输送带的前端，第一输送带带动电池运动至末端后停止运行，前端夹持手将电池前端盖板处夹持，后端夹持板将电池后端夹持起到保持电池固定与平衡的作用；启动激光切割器，电池的盖板位置正对激光切割器，前端夹持手带动电池水平转动一圈，激光切割器将电池盖板切割，后端夹持板后退，将盖板与电池本体分离，然后后端夹持板带动电池整体水平转动90°后，电池前端切割口正对壳体剥离管，后端夹持板推动电池向壳体剥离管中运动，壳体剥离管的管壁将电池芯体和外壳分离，电池芯体从壳体剥离管的末端排出后掉落到第二输送带上，然后运送至调整仓的进料口。
进一步的，所述连接点处的切线和清理条之间的夹角为45~55°，能够更好的与挤压凸起表面刮擦，保证表面残留物刮除。
进一步的，所述第一输送带的上方平行设置有滚压板，滚压板与第一输送带之间的间距与电池尺寸相匹配，当电池在第一输送带的带动下运动时，上方滚压板紧贴在电池的上方给电池表面提供摩擦力，电池能够在第一输送带上发生滚动，使得电池的整个外壁面均与滚压板滚动接触，滚压板对电池具有轻微的挤压力，通过滚动挤压能够使外壳和电池芯体发生轻微变形，两者之间的粘附力减弱，使得外壳和电池芯体之间存在些许缝隙，方便外壳拆解。
进一步的，第一输送带上间隔设置有电池限位条，电池在与滚压板接触滚动时，在电池限位条的作用下电池在相对于第一输送带固定的位置上发生转动，避免电池在摩擦力作用下沿着第一输送带向后滚，保证电池正常的向前输送。
进一步的，所述滚压板的底面沿着长度方向设有滚筒，滚筒能够绕自身轴线自由转动，当需要拆解的电池为方形电池时，电池在第一输送带作用下向前运动，滚轮与电池表面接触并在摩擦力作用下绕自身轴线转动从而对电池表面滚动挤压。
进一步的，所述壳体剥离管的前端边缘处设置有刮片，电池在被推入壳体剥离管时，刮片紧贴在电池盖板前端切口，尺寸与芯体的尺寸相匹配，随着电池的逐渐推入，刮片卡入电池的外壳和电池芯体之间，实现两者的剥离拆解。
进一步的，所述壳体剥离管横截面呈方形或者圆形，能够适用于方形电池或者圆形电池。
进一步的，S形限位通道的尾端设置有四分之一圆弧的缓冲结构，且缓冲结构设置的方位为：缓冲结构下端的切线为水平线；这样电池在掉落到S形限位通道的末端时通过缓冲结构能够减缓下落冲力，这样避免电池掉落两个挤压辊之间时冲力过大产生反弹造成电池错位影响破碎工序。
进一步的，清理辊、锥形清理刺、清理条均采用橡胶材料制得，能够避免在啮合刮除残留物的过程中对挤压辊造成损坏。
需要注意的是，本发明中涉及到的夹持结构均可采用现有机械结构，因此在此处不做详细阐述。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明实施例提供的一种锂动力电池梯次利用的回收装置，采用先将电池外壳拆解后再进行芯体破碎的结构，降低了电池的破碎难度，同时能够避免电池破碎后外壳仍然粘附于芯体材料上，在后续芯体材料的回收利用过程中无需再繁琐的去除外壳，提高后续的工艺效率，能够自动持续的对电池进行外壳拆解、芯体破碎，大大的提高了电池的拆解效率；
2、本发明实施例提供的一种锂动力电池梯次利用的回收装置，通过清理辊及清理刺和清理条的设置，能够将残留在挤压辊表面上的残留物充分刮除，提高材料的回收率；
3、本发明实施例提供的一种锂动力电池梯次利用的回收装置，通过激光切割器将电池盖板切割后，采用壳体剥离管将电池芯体和外壳的快速分离，提高了整个拆解过程的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的回收装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电池拆解仓结构示意图；
图3为本发明实施例提供的清理辊结构示意图；
图4为本发明实施例提供的后端夹持板结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-电池存储箱，2-第一输送带，3-第二输送带， 4-调整仓，5-S形板，6-S形限位通道，7-电池拆解仓，8-挤压辊，9-清理辊，10-清理刺，11-清理条，12-激光切割器，13-前端夹持手，14-后端夹持板，15-壳体剥离管，16-滚压板，17-电池限位条。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种锂动力电池梯次利用的回收装置，包括电池存储箱1、第一输送带2、第二输送带3、电池外壳拆解区和电池芯体拆解区；所述电池芯体拆解区包括调整仓4，调整仓4顶端设置有进料口，调整仓4内设置有多个竖直平行设置的S形板5，相邻两块S形板5之间形成S形限位通道6，调整仓4的底部开口与电池拆解仓7相连；所述电池拆解仓7内设置有两个平行且水平设置的挤压辊8，挤压辊8上沿着圆周方向间隔设置有挤压凹槽和挤压凸起，两个挤压辊8同步向下相向转动，挤压凹槽和挤压凸起相互啮合对电池芯体进行拆解；所述挤压辊8下方远离另一个挤压辊的一侧水平设置有清理辊9；所述清理辊9沿着圆周方向间隔设置有清理凹槽和清理凸起，清理凸起的表面上均匀设置有锥形清理刺10，清理凹槽的壁面上均匀分布有多个清理条11，清理条11的下端与清理凹槽的壁面相连处为连接点，所述连接点处的切线和清理条11之间的夹角小于90°，并且清理条11朝与清理辊9转动方向相反的方向倾斜设置。
本发明的回收装置，能够自动持续的对电池进行外壳拆解、芯体破碎，大大的提高了电池的拆解效率，同时本发明装置采用先将电池外壳拆解后再进行芯体破碎的结构，首先降低了电池的破碎难度，其次，能够避免电池破碎后外壳仍然粘附于芯体材料上，在后续芯体材料的回收利用过程中无需再繁琐的去除外壳，提高后续的工艺效率。
本发明对电池芯体拆解装置进行改进，能够提高芯体破碎的均匀性，同时能够清除掉残留在挤压辊上的芯体材料，减少芯体材料在破碎过程中的损耗，使得芯体中的材料得到充分的回收；本发明回收装置的具体使用原理如下：拆掉外壳后的电池芯体从调整仓的进料口进入，掉落到S形限位通道中，通过S形限位通道能够调整电池芯体的下落运动姿态，使其保持着水平且与挤压辊轴线平行的状态掉落到两个挤压辊之间，从而保证挤压辊能够快速、准确、均匀的对电池芯体进行破碎，破碎后的电池芯体从底部排出进行固液分离或者其他回收工序。
由于挤压辊的挤压凹槽和挤压凸起的表面上会残余部分芯体材料，本发明在挤压辊的下侧方配置一个清理辊，当两个挤压辊相向转动，挤压凹槽和挤压凸起在中部啮合挤压破碎了电池芯体后，粘附有残余物的挤压凹槽和挤压凸起继续向下转动，然后与清理辊的清理凸起和清理凹槽分别啮合，清理凸起的表面设置有锥形的清理刺，呈锥形尖状结构，与挤压凹槽啮合时，清理刺能够将挤压凹槽中的残留物刮出；清理凹槽的表面上均匀分布有呈杆状结构的清理条，清理条的下端与清理凹槽的壁面相连处为连接点，所述连接点处的切线和清理条之间的夹角小于90°，且清理条朝与清理辊转动方向相反的方向倾斜设置，当挤压凸起啮合入清理凹槽时，挤压凸起的进入方向是从清理辊转动方向的后方进入清理凹槽中，因此清理条的倾斜设置方向使其顶端正对挤压凸起，使得挤压凸起啮合入清理凹槽时，清理条的顶端能够提供反向的刮擦力，从而能够将残留在挤压凸起上的残留物充分刮掉。通过上述结构改进，本发明的装置能够使电池芯体材料充分的回收。
优选的，所述连接点处的切线和清理条之间的夹角为45~55°，能够更好的与挤压凸起表面刮擦，保证表面残留物刮除。
优选的，S形限位通道的尾端设置有四分之一圆弧的缓冲结构，且缓冲结构设置的方位为：缓冲结构下端的切线为水平线；这样电池在掉落到S形限位通道的末端时通过缓冲结构能够减缓下落冲力，这样避免电池掉落两个挤压辊之间时冲力过大产生反弹造成电池错位影响破碎工序。
优选的，清理辊及锥形清理刺、清理条均采用橡胶材料制得，能够避免在啮合刮除残留物的过程中对挤压辊造成损坏。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明实施例提供一种锂动力电池梯次利用的回收装置，所述电池外壳拆解区包括激光切割器12，所述激光切割器12设置在第一输送带2末端的一侧下方，第一输送带2末端激光切割器12所在一侧的上方设置有前端夹持手13，前端夹持手13能够夹持电池的前端并带动电池绕自身轴线做旋转运动，第一输送带2末端另一侧的上方设置有后端夹持板14；第二输送带3在第一输送带2末端且与第一输送带2呈垂直状态设置，第二输送带3的前端上方设置有壳体剥离管15，所述后端夹持板14能够夹持电池后端带动电池水平转动90°至壳体剥离管15前端开口处并推动电池穿过壳体剥离管15后落入第二输送带3上；所述调整仓4的进料口设置在第二输送带3末端的正下方。
本发明通过上述电池外壳拆解区结构设计，能够在电池破碎前先对外壳进行自动拆解，具体使用原理如下：通过电池存储箱将待拆解的电池输送至第一输送带的前端，第一输送带带动电池运动至末端后停止运行，前端夹持手将电池前端盖板处夹持，后端夹持板将电池后端夹持起到保持电池固定与平衡作用，启动激光切割器，电池的盖板位置正对激光切割器，前端夹持手带动电池水平转动一圈，激光切割器将电池盖板切割，后端夹持板后退，将盖板与电池本体分离，然后后端夹持板带动电池整体水平转动90°后，电池前端切割口正对壳体剥离管，后端夹持板推动电池向壳体剥离管中运动，壳体剥离管的管壁将电池芯体和外壳分离，电池芯体从壳体剥离管的末端排出后掉落到第二输送带上，然后运送至调整仓的进料口。
优选的，所述第一输送带2的上方平行设置有滚压板16，滚压板16与第一输送带2之间的间距与电池尺寸相匹配，当电池在第一输送带的带动下运动时，上方滚压板紧贴在电池的上方给电池表面提供摩擦力，电池能够在第一输送带上发生滚动，使得电池的整个外壁面均与滚压板滚动接触，滚压板对电池具有轻微的挤压力，通过滚动挤压能够使外壳与电池芯体发生轻微变形，两者之间的粘附力减弱，使得外壳与电池芯体之间存在些许缝隙，方便外壳拆解。
优选的，第一输送带上间隔设置有电池限位条17，电池在与滚压板接触滚动时，在电池限位条的作用下电池在相对于第一输送带固定的位置上发生转动，避免电池在摩擦力作用下沿着第一输送带向后滚，保证电池正常的向前输送。
优选的，所述滚压板的底面沿着长度方向设有滚筒，滚筒能够绕自身轴线自由转动，当需要拆解的电池为方形电池时，电池在第一输送带作用下向前运动，滚轮与电池表面接触在摩擦力作用下绕自身轴线转动从而对电池表面滚动挤压。
优选的，所述壳体剥离管的前端边缘处设置有刮片，电池在被推入壳体剥离管时，刮片紧贴在电池盖板前端切口，尺寸与芯体的尺寸相匹配，随着电池的逐渐推入，刮片卡入电池的外壳与芯体之间，实现两者的剥离拆解。
优选的，所述壳体剥离管横截面呈方形或者圆形，能够适用于方形电池或者圆形电池。
优选的，如图4所示，后端夹持板包括两个半圆筒形的夹持板，合并起来呈前端开口的圆筒结构，在夹持电池后端时，两块半圆筒形的夹持板向中间合并夹持电池，将电池后端包裹，这样在将电池推入壳体剥离管时，夹持板的封闭底面则可以起到推板的作用。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，包括电池外壳拆解区和电池芯体拆解区；所述电池芯体拆解区包括调整仓（4），调整仓（4）顶端设置有进料口，调整仓（4）内设置有多个竖直平行设置的S形板（5），相邻两块S形板（5）之间形成S形限位通道（6），调整仓（4）的底部开口与电池拆解仓（7）相连；所述电池拆解仓（7）内设置有两个平行且水平设置的挤压辊（8），挤压辊（8）上沿着圆周方向间隔设置有挤压凹槽和挤压凸起，两个挤压辊（8）同步向下相向转动，挤压凹槽和挤压凸起相互啮合对电池芯体进行拆解；所述挤压辊（8）下方远离另一个挤压辊的一侧水平设置有清理辊（9）；所述清理辊（9）沿着圆周方向间隔设置有清理凹槽和清理凸起，清理凸起的表面上均匀设置有锥形清理刺（10），清理凹槽的壁面上均匀分布有多个清理条（11），清理条（11）的下端与清理凹槽的壁面相连处为连接点，所述连接点处的切线和清理条（11）之间的夹角小于90°，且清理条（11）朝与清理辊（9）转动方向相反的方向倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，还包括电池存储箱（1）、第一输送带（2）、第二输送带（3）；所述电池外壳拆解区包括激光切割器（12），所述激光切割器（12）设置在第一输送带（2）末端的一侧下方，第一输送带（2）末端激光切割器（12）所在一侧的上方设置有前端夹持手（13），前端夹持手（13）能够夹持电池的前端并带动电池绕自身轴线做旋转运动，第一输送带（2）末端另一侧的上方设置有后端夹持板（14）；第二输送带（3）在第一输送带（2）末端且与第一输送带（2）呈垂直状态设置，第二输送带（3）的前端上方设置有壳体剥离管（15），所述后端夹持板（14）能够夹持电池后端带动电池水平转动90°至壳体剥离管（15）前端开口处并推动电池穿过壳体剥离管（15）后落入第二输送带（3）上；所述调整仓（4）的进料口设置在第二输送带（3）末端的正下方。
3.根据权利要求1所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，所述连接点处的切线和清理条（11）之间的夹角为45~55°。
4.根据权利要求2所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，所述第一输送带（2）的上方平行设置有滚压板（16），滚压板（16）与第一输送带（2）之间的间距与电池尺寸相匹配。
5.根据权利要求4所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，第一输送带（2）上间隔设置有电池限位条（17）。
6.根据权利要求4所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，所述滚压板（16）的底面沿着长度方向设有滚筒，滚筒能够绕自身轴线自由转动。
7.根据权利要求2所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，所述壳体剥离管（15）的前端边缘处设置有刮片。
8.根据权利要求2所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，所述壳体剥离管（15）横截面呈方形或者圆形。
9.根据权利要求1所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，S形限位通道（6）的尾端设置有呈四分之一圆弧的缓冲结构。
10.根据权利要求1所述的锂动力电池梯次利用的回收装置，其特征在于，清理辊（9）及锥形清理刺（10）、清理条（11）均采用橡胶材料制得。
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