CN116169387A - 一种破碎后锂电池资源回收装置 - Google Patents

Abstract

一种破碎后锂电池资源回收装置，包括解压设备、上料装置、物料回收装置、综合分选装置、脱粉装置和筛分装置，其中解压设备包括：外壳，所述外壳下部设有第一进口，上部设有第一出口，底部设有下料斗，所述下料斗底端设有第二出口；中心筒，所述中心筒外围设有螺旋分布的叶片；筛网，所述筛网设于所述中心筒径向延伸方向，所述筛网上部设有第三出口，下部设有第二进口；驱动装置，所述驱动装置与所述中心筒连接，驱动中心筒旋转，本专利区别于传统将压实物料进一步破碎的方案，使用解压设备将压实物料展开，减少电池粉中金属微粒的含量，有利于将金属磨成细粉状后分选回收。

Description

一种破碎后锂电池资源回收装置

技术领域

该专利属于锂电池回收领域，涉及一种破碎后锂电池资源回收装置及方法。

背景技术

目前回收锂电池内极粉(正负极粉)的方法是将电池粗破碎除杂后，将极片(包括极粉、粘合剂、金属箔)进行单次或多次破碎，再进入制粉设备将极片中的铜铝箔磨成100目～300目的颗粒，实现金属与极粉的剥离，再通过振动筛将极粉与黑粉分离，最终铜铝金属通过比重筛实现分离。使用此工艺的缺点是，金属在不断破碎过程中，产生的细小不易分离的金属不断累积，导致后端回收到的黑粉纯度低，影响后端处理工艺的实施。将电池粗破碎除杂后，将极片通过水洗工艺实现极粉与金属箔的分离。分离出的金属通过色选分出铜铝。缺点是色选筛选铜铝薄片效果差，分选纯度不高。且使用水洗方式，造成水处理负担大，难度高。需增加水处理设备和处理药剂的投入。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种破碎后锂电池资源回收装置，区别与传统将压实物料进一步破碎的方案，解决了传统工艺的缺点。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，包括解压设备，所述解压设备包括：

外壳，所述外壳下部设有第一进口，上部设有第一出口，底部设有下料斗，所述下料斗底端设有第二出口；

中心筒，所述中心筒外围设有螺旋分布的叶片；

筛网，所述筛网设于所述中心筒径向延伸方向，所述筛网上部设有第三出口，下部设有第二进口；

驱动装置，所述驱动装置与所述中心筒连接，驱动中心筒旋转；

所述外壳内设有所述中心筒和所述筛网，所述筛网设于所述中心筒与所述外壳之间，所述下料斗设于所述中心筒和所述筛网下方，且通过隔板隔断，所述筛网与所述外壳之间区域与所述下料斗连通，所述第一进口与所述第二进口连接，所述第一出口与所述第三出口连接。

进一步地，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括上料装置，所述上料装置贯穿所述第一进口和所述第二进口伸入所述筛网与所述中心筒之间区域内。

进一步地，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括物料回收装置，所述物料回收装置包括第一物料回收装置和第二物料回收装置。

进一步地，所述第一出口一侧与所述第三出口连接，另一侧与第一物料回收装置连接。

进一步地，所述第二出口与所述第二物料回收装置连接。

进一步地，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括综合分选装置，所述综合分选装置为立式风选装置，将所述第一物料回收装置回收的第一物料分离，形成第三物料和第四物料。

进一步地，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括脱粉装置，所述脱粉装置将所述第四物料分离，形成第五物料。

进一步地，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括筛分装置，所述筛分装置将所述第五物料分离成第六物料和第二物料。

本申请的有益效果：本申请区别于传统将压实物料进一步破碎的方案，使用解压设备将压实物料展开，减少电池粉中金属微粒的含量，有利于将金属磨成细粉状后分选回收。

附图说明

图1为本申请解压装置的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的第一种脱粉装置的结构示意图；

图3为本申请工艺流程图。

附图标记说明：

1-解压设备

11-外壳、111-第一进口、112-第一出口、113-下料斗、114-第二出口、115-隔板；12-中心筒、121-叶片；13-筛网、131-第三出口、132-第二进口；14-驱动装置；

2-上料装置；

31-第一物料回收装置；

4-综合分选装置；

5-脱粉装置、51-脱粉装置外壳、52-转子、53-转子驱动装置、54-第三进口、55-第四出口；

6-筛分装置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的锥形过滤器及管路进行详细地说明。

如图1至图2所示，本申请实施例公开了一种破碎后锂电池资源回收装置，包括解压设备1，所述解压设备1包括：

外壳11，所述外壳11下部设有第一进口111，上部设有第一出口112，底部设有下料斗113，所述下料斗113底端设有第二出口114；

中心筒12，所述中心筒12外围设有螺旋分布的叶片121；

筛网13，所述筛网13设于所述中心筒12径向延伸方向，所述筛网13上部设有第三出口131，下部设有第二进口132；

驱动装置14，所述驱动装置14与所述中心筒12连接，驱动中心筒12旋转；

所述外壳11内设有所述中心筒12和所述筛网13，所述筛网13设于所述中心筒12与所述外壳11之间，所述下料斗113设于所述中心筒12和所述筛网13下方，且通过隔板115隔断，所述筛网13与所述外壳11之间区域与所述下料斗113连通，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括上料装置2，所述上料装置2贯穿所述第一进口111和所述第二进口132伸入所述筛网13与所述中心筒12之间区域内。所述破碎后锂电池资源回收装置还包括物料回收装置，所述物料回收装置包括第一物料回收装置31和第二物料回收装置。所述第一出口112一侧与所述第三出口131连接，另一侧与第一物料回收装置31连接。

所述第二出口114与所述第二物料回收装置连接。

其中，第一物料为展开的电池极片和外壳的混合物，第二物料为电池粉。

具体地说，本实施例中的破碎后的锂电池是指被包覆或压实的锂电池，即被包覆或压实的极片与电池外壳。示例性的，锂电池可以采用破碎机挤压或撕碎等操作，使得锂电池在破碎过程中，锂电池的外壳被卷曲，将电池极片包裹在内部，并被压实在一起，从而得到被包覆或压实的电池极片和外壳。而由于锂电池破碎后，导致电池极片上的电池粉难以分离回收，故本实施例所提供的破碎后锂电池资源回收装置尤其可以对此类锂电池中的电池粉进行有效回收。

参照图1，解压设备1包括外壳11，外壳11的的下部设有第一进口111，破碎后的锂电池通过第一进口111进入到外壳内。所述破碎后锂电池资源回收装置还包括上料装置2，所述上料装置2贯穿所述第一进口111和所述第二进口132伸入所述筛网13与所述中心筒12之间区域内。具体地，上料装置2包括上料筒、与上料筒相连通的传输筒以及驱动器，传输筒水平设置，上料筒的顶部通过开口与传输筒相连通，传输筒内设置有螺旋传输件，驱动器与螺旋传输件连接以驱动螺旋传输件绕传输筒的中轴线方向转动，示例性的驱动器为电机，电机与螺旋传输件的中心轴同轴固定，进而驱动螺旋传输件的转动，使得破碎后的锂电池通过开口进入上料装置内，随后可以通过螺旋传输件送料至中心筒12和筛网13之间的底部。

其中，中心筒12的中轴线与外壳11的高度方向平行设置，且中心筒12位于外壳11的中部位置。筛网13设置于中心筒12的径向延伸方向，以使筛网13和中心筒12之间形成第一环形空间。可选地，筛网13的顶部与外壳11的顶部相抵接，筛网13的底部与隔板115相抵接。中心筒12的外围设有螺旋分布的叶片121，驱动装置14与中心筒12连接以驱动中心筒12旋转，示例性的，驱动装置14可以为驱动电机，驱动电机的输出轴与中心筒12同轴固定或传动连接，进而实现带动中心筒12的转动。通过旋转设置的螺旋分布的叶片121，叶片121对周围气体不断的产生轴向上的推力，以使得位于第一环形空间中的破碎后的锂电池在中心筒12的叶片121与筛网13间反复击打，包覆或压实的锂电池在反复的撞击下，变得松散或是打开，内部的极片与外壳分离。旋转的叶片121与破碎后的锂电池发生碰撞，使电池物料撞向筛网13，其中部分电池粉撞向筛网13后，直接通过筛网13的筛孔进入到筛网13与外壳11形成的环形空间，即第二环形空间。由于第二环形空间内受中心筒12旋转的作用力较小，位于第二环形空间内的电池粉，即第二物料受自身重力的原因朝向外壳11的底部下落，并通过第二出口114与第二物料回收装置连接，使得第二物料可以被第二物料回收装置所回收。

考虑不同种类的锂电池的重量等情况的不同，所述中心筒12的转速为可调节设置，通过调节中心筒12的转速，以保障中心筒12转动过程中，螺旋分布的叶片121所产生螺旋向上的力的大小，进而调节破碎后的锂电池撞向筛网13的力的大小，以实现不同种类的锂电池、不同重量的锂电池均可以在解压设备内得到有效的解压。示例性的，所述中心筒12的转动可调节包括采用转速可调的驱动电机，通过调节驱动电机的转速进而实现中心筒12的转速的可调。同样地，所述叶片121还可以为可拆卸的设置于中心筒12上，通过调节叶片121的形态以调节破碎后的锂电池撞向筛网13的力的大小。示例性的，包括改变螺旋分布的叶片121的螺距等。

参照图1，筛网13的上部设置有第三出口131，外壳11上方设有第一出口112，第一出口112的一侧与第三出口131连接，第一出口112的另一侧与第一物料回收装置连接。中心筒12转动的过程中，中心筒12的叶片121对周围气体不断的产生轴向上的推力，以使得位于第一环形空间中的破碎后的锂电池在中心筒12的叶片121与筛网13间反复击打，包覆或压实的锂电池在反复的撞击下，变得松散或是打开，内部的极片与外壳分离。内未展开的物料因迎风面积小，无法被中心筒12旋转产生的向上气流带离，通过在中心筒12的叶片121与筛网13间反复击打，直到包覆或压实物料的外壳打开后，迎风面增大，被产生的向上风带离至统一的出口，从而实现物料的解压和解包覆，即得到第一物料，并通过第三出口131、第一出口112流至第一物料回收装置31内，从而实现第一物料的回收。

由于第一物料回收装置所回收的第一物料为电池外壳和极片的混合物，故所述破碎后锂电池资源回收装置还包括综合分选装置4，所述综合分选装置4为立式风选装置，电池外壳和极片二者的重量不同，因此通过风选可以将所述第一物料回收装置31回收的第一物料分离，形成第三物料和第四物料。其中第三物料为电池外壳，第四物料为电池极片。

参照图2，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括脱粉装置5，所述脱粉装置5将所述第四物料分离，形成第五物料。其中第五物料为电池极片与电池粉的混合物。

所述脱粉装置5包括脱粉装置外壳51、转子52和转子驱动装置53，所述转子52设于所述脱粉装置外壳51内部，所述转子驱动装置53驱动转子52高速旋转，所述脱粉装置外壳51上部设有第三进口54，下部设有第四出口55。具体地，转子52为网格状转子，第四物料通过第三进口54进入到脱粉装置外壳51内，通过转子驱动装置53的作用下，驱动转子52的转动，在脱粉装置外壳51与转子52中间形成多个涡流，电池极片在气流和碰撞的作用下，被褶皱成的颗粒状物料，电池极片在揉搓变形的过程中，电池极片上的极粉会从电池极片上脱落下来。极粉和揉搓变形后的电池极片通过脱粉装置外壳51底部的第四出口55排出脱粉装置外壳51，通过对第四出口55物料的回收，从而实现对电池极片与电池粉的混合物的收集。

在另一种可选的实施例中，所述脱粉装置5为气流粉碎机，利用气流推动物料本身进行相互撞击，使电池粉脱离，并且保证铜铝箔的完整性，也可以得到电池极片和电池粉的混合物，即实现对第四物料的分离而形成第五物料的过程。

参照图2，在另一种可选的实施例中，所述转子52在垂直于水平面方向上的横截面的形状为梯形，所述梯形包括与水平面相平行的短边和长边，在脱粉装置外壳51的高度方向上，所述短边位于所述长边的上方；短边和长边之间通过环面合围形成所述梯形，所述环面上形成网格状通孔结构，以形成网格状转子。通过梯形的结构设置，并且由于脱粉装置外壳51的第三进口54设置于脱粉装置外壳51的上部，故电池极片在进入脱粉装置外壳51后会在自身重力的作用下，朝向脱粉装置外壳51的底部落下，在梯形的转子52的结构设置下，电池极片在下落的过程中会多次被不同高度的网格状通过揉搓形变，进而保障电池极片在到达脱粉装置外壳51底部时可以被揉搓成型，同时由于多次揉搓的作用，还可以使得电池极片所形成的颗粒状物料的大小均一，便于后期筛分。通过这种方式，既实现了电池粉的进一步脱离，采用气流对电池极片进行揉搓，实现电池粉脱离的同时将铜铝箔揉搓呈大小相对均一的褶皱状颗粒，为后续铜铝分选创造条件，相比于传统工艺将电池极片的金属磨成细粉状后进行分选回收，其更加便于分选和重复利用，同时还可以保障电池粉完全被剥离。

具体地，电池极片包括电池正极极片和电池负极极片，故电池极片在被揉搓呈颗粒状物料之后，颗粒状的物料包括铜粒和铝粒。

所述破碎后锂电池资源回收装置还包括筛分装置6，所述筛分装置6将所述第五物料分离成第六物料和第二物料；其中第六物料为铜铝粒。具体地，筛分装置6包括粒径分级机，通过将铜铝粒以及电池粉的混合物放入粒径分级机中，利用铜铝粒与电池粉的粒径差距，可以实现铜铝粒与电池粉的分离，进而保障对破碎后锂电池的电池粉的收集效果。进一步地，，电池粉可以通过旋风收集器和布袋除尘回收；铜铝粒可以通过比重筛从而筛分出铜粒和铝粒。

参照图1和图2，综上所述，本申请实施例所提供的破碎后锂电池资源回收装置，其更加适用于锂电池经前端粗破碎，除去隔膜后的物料，或是破碎后的电池极片料等，无须对破碎后的电池极片进行进一步的粉碎，通过简短的流程就可以将电池粉从极片上脱离。通过解压设备1将包覆或压实在一起的电池外壳和电池极片通过机械碰撞的方式打开，对电池物料部进行破坏，大大减少了铜铝粉的产生。除去外壳后的电池料进入脱粉装置4中，通过机械揉搓的作用，减少对金属铜箔和铝箔破坏的同时，将金属揉搓成大小相对均匀的褶皱状颗粒，在此过程中，电池粉可以被完全剥离，而得到的混合物料可以通过粒径分级机实现铜铝粒与电池粉之间的分离。

如图3所示，所述包覆或压实的极片与电池外壳，是因电池破碎过中受破碎机的挤压和撕碎作用。导致破碎的电池外壳被卷曲，将电池极片包裹在内部，并被压实在一起，导致电池极片上的电池粉难以分离回收。为解决上述问题本专利工艺如下：

所述包覆或压实的极片与电池外壳，由上料装置2进入所述筛网13和中心筒12之间环形区域；

解压设备1的中心筒12在驱动系统14的牵引下旋转，将包覆或压实的物料在中心筒12的叶片121与筛网13间反复击打，包覆或压实的物料在反复的撞击下，变得松散或是打开，内部的极片与外壳分离。

因中心筒12上的叶片121为螺旋布局，在旋转过程中，叶片121对周围气体不断的产生轴向上的推力。通过控制中心筒12的转速和旋向，可以在中心筒12与筛网13围成的环空内形成风速可调的向上气流。

所述解压设备1内未展开的物料因迎风面积小，无法被产生的向上气流带离，直到包覆或压实物料的外壳打开后，迎风面增大，被产生的向上风带离至第一出口112，从而实现物料的解压和解包覆。

中心筒12在转动的过程中，旋转的叶片121与电池物料发生碰撞，使电池物料撞向筛网13，其中部分电池粉撞向筛网13后，直接通过筛孔进入到筛网与外壳形成的环形空间。因此处没有向上的气流，电池粉受重力影响下落至底部的下料斗113中，实现大部分电池粉与极片的剥离，回收。

展开的电池极片和外壳送入综合分选装置4，通过立式风选，实现极片与外壳的分离。

将电池极片投入所述脱粉装置5，利用高速旋转的网格形转子52，在脱粉装置外壳51与转子52中间形成多个涡流，电池极片在气流和碰撞的作用下，被褶皱成大小均一的颗粒状物料铜铝粒，于与此同时，极片上的电池粉被脱离。

另一种实施例中将电池极片投入采用气流粉碎机，利用气流推动物料本身进行相互撞击，使电池粉脱离，并且保证铜铝箔的完整性。

将脱粉后的铜铝粒和电池粉混合物放入所述筛分装置6中，利用气力输送将混合物料输送至动态粒径筛分机。利用铜铝粒与电池粉的粒径差距，将两种物料分离。电池粉通过旋风收集器和布袋除尘回收。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，包括解压设备(1)，所述解压设备(1)包括：

外壳(11)，所述外壳(11)下部设有第一进口(111)，上部设有第一出口(112)，底部设有下料斗(113)，所述下料斗(113)底端设有第二出口(114)；

中心筒(12)，所述中心筒(12)外围设有螺旋分布的叶片(121)；

筛网(13)，所述筛网(13)设于所述中心筒(12)径向延伸方向，所述筛网(13)上部设有第三出口(131)，下部设有第二进口(132)；

驱动装置(14)，所述驱动装置(14)与所述中心筒(12)连接，驱动中心筒(12)旋转；

所述外壳(11)内设有所述中心筒(12)和所述筛网(13)，所述筛网(13)设于所述中心筒(12)与所述外壳(11)之间，所述下料斗(113)设于所述中心筒(12)和所述筛网(13)下方，且通过隔板(115)隔断，所述筛网(13)与所述外壳(11)之间区域与所述下料斗(113)连通，所述第一进口(111)与所述第二进口(132)连接，所述第一出口(112)与所述第三出口(131)连接。

2.根据权利要求1所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括上料装置(2)，所述上料装置(2)贯穿所述第一进口(111)和所述第二进口(132)伸入所述筛网(13)与所述中心筒(12)之间区域内。

3.根据权利要求1所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括物料回收装置，所述物料回收装置包括第一物料回收装置(31)和第二物料回收装置。

4.根据权利要求3所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述第一出口(112)一侧与所述第三出口(131)连接，另一侧与第一物料回收装置(31)连接。

5.根据权利要求3所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述第二出口(114)与所述第二物料回收装置连接。

6.根据权利要求3所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括综合分选装置(4)，所述综合分选装置(4)为立式风选装置，将所述第一物料回收装置(31)回收的第一物料分离，形成第三物料和第四物料。

7.根据权利要求6所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括脱粉装置(5)，所述脱粉装置(5)将所述第四物料分离，形成第五物料。

8.根据权利要求7所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述脱粉装置(5)包括脱粉装置外壳(51)、转子(52)和转子驱动装置(53)，所述转子(52)设于所述脱粉装置外壳(51)内部，所述转子驱动装置(53)驱动转子(52)高速旋转，所述脱粉装置外壳(51)上部设有第三进口(54)，下部设有第四出口(55)。

9.根据权利要求7所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述脱粉装置(5)为气流粉碎机。

10.根据权利要求7所述的破碎后锂电池资源回收装置，其特征在于，所述破碎后锂电池资源回收装置还包括筛分装置(6)，所述筛分装置(6)将所述第五物料分离成第六物料和第二物料。

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