CN116706308B - 一种锂电池电解液回收再利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池电解液回收再利用装置及方法，涉及到电解液回收技术领域，包括处理罐、氮气输送组件、电解液回收组件和破碎组件，本发明还公开了一种锂电池电解液回收再利用方法，包括以下步骤：处理罐内气体排出操作、锂电池的拆解破碎处理、电解剂的蒸馏操作、电解质的回收处理操作、结晶回收利用和锂电池拆解残渣回收和锂离子收集，设置的氮气浓度检测传感器能够时刻检测排气管处的氮气浓度，方便控制器根据氮气浓度变化来实现对电解液回收过程中的动态变化控制，能够使得电解液中的电解剂、电解质能够根据自身的温度特性进行动态分离控制，大幅度提高电解剂、电解质的回收纯度和安全性，提高电解液的回收可利用率。
Description
技术领域
本发明涉及电解液回收技术领域，特别涉及一种锂电池电解液回收再利用装置及方法。
背景技术
公开号为CN115064804A的一种电解液回收装置，处理器包括外壳体和设置在外壳体内的旋转笼和在外壳体内部释放热量以使外壳体内部处于高温环境的加热元件，外壳体上设有与冷凝器连接的排气管路，本发明避免了电解液资源的浪费，且能够有效避免因电解液的流出造成环境的污染。
该技术方案在实际应用时仍然存在一些问题，电解液在蒸发后需要引导至额外的冷凝系统中进行回收，在此过程中可能会造成电解液泄露，一定程度上影响了电解液回收的效率和质量，同时在传统的电解液回收中通常利用分馏的方法实现对电解剂的蒸发回收，但是这种分馏方式容易在电解剂蒸发中容易掺杂其他的蒸发溶剂，使得分馏过程中无法控制电解剂的提纯度。
因此，发明一种锂电池电解液回收再利用装置及方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池电解液回收再利用装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池电解液回收再利用装置，包括处理罐、氮气输送组件、电解液回收组件和破碎组件，所述氮气输送组件和破碎组件均设置于处理罐的内部，所述电解液回收组件设置于处理罐的顶端。
优选的，所述电解液回收组件包括冷凝板，所述冷凝板的外侧壁贯穿设置有多个导管，所述导管的顶端固定设置有环形结构的连接管，便于连接管可以将液态氮气输入到导管内，继而传送到冷凝板上进行热交换，实现对冷凝板的降温处理。
优选的，所述电解液回收组件还包括排气管，且排气管上固定装配有第一电控阀，且排气管端部固定装配有氮气浓度检测传感器，所述电解液回收组件上固定装配有和处理罐内腔连通的第二电控阀。
优选的，所述氮气输送组件包括对处理罐进行加热的电热管，所述电热管的底部固定设置有和连接管连通的导气管，所述导气管上固定装配有第一电磁阀。
优选的，所述处理罐包括筛网，所述筛网的底部左右两侧分别固定装配有第一石墨电极和第二石墨电极，所述第一石墨电极和第二石墨电极上端均固定装配有冷凝筒，所述冷凝筒通过输气管和导气管连通，且输气管上固定装配有第二电磁阀。
优选的，所述处理罐包括罐体，所述罐体的底端通过密封套坐落装配有残渣回收底座，所述残渣回收底座的中间固定设置有限位座，所述罐体的内部底端固定设置有漏斗状结构的挤压板，所述筛网密封套设装配在挤压板的外侧，且挤压板的上表面贯穿开设有多个条形结构的筛孔。
优选的，所述氮气输送组件包括环形结构的防护板，且防护板固定设置于罐体的内侧壁中部，所述防护板的外侧壁贯穿开设有多个气孔，所述电热管设置在防护板的外侧壁上，所述电热管设置为环状蛇形结构，且电热管固定设置于防护板与罐体之间，所述电热管的外侧壁固定设置有多个导热翅片，且导热翅片的中部贯穿开设有通孔，所述导气管设置为环状结构，且导气管固定设置于防护板与罐体之间，所述导气管的内侧壁环绕设置有多个气嘴，且气嘴设置为倾斜结构。
优选的，所述电解液回收组件包括顶盖，且顶盖设置于罐体的顶端，所述顶盖的底端固定设置有环形结构的连接座，且连接座与罐体的顶端相适配，所述顶盖的内侧壁底端固定设置有集液滑道，且集液滑道的底端内壁设置为倾斜结构，所述集液滑道的一侧设置有排液管，且排液管的一端延伸至集液滑道的内部，所述冷凝板设置在集液滑道的上方。
优选的，所述冷凝板设置为中空的凸台形结构，且连接管固定设置于冷凝板的外侧壁，所述连接管的两端均延伸至顶盖的顶端，所述冷凝板的外侧壁环绕开设有多个条形结构的通槽，且多个通槽与多个导管呈交错设置，所述通槽的内部固定设置有多个倾斜结构的延伸翅片，所述延伸翅片的底端固定设置有导流杆，且导流杆的底端设置于集液滑道的上方。
优选的，所述顶盖的顶端中部贯穿开设有加料口，且加料口内设置有和顶盖一体成型的环形板，且环形板底部和集液滑道之间固定装配有隔热封板，所述第二电控阀固定装配在环形板上，且加料口的内部装配有活动盖，所述排气管固定装配在活动盖上。
优选的，所述破碎组件包括转轴，且转轴通过轴承贯穿设置于挤压板底端中部，所述转轴的顶端环绕设置有多个破碎杆，且多个破碎杆之间固定设置有弧形结构的连接杆，所述转轴的底端固定连接有破碎电机，所述破碎电机卡接装配在限位座上。
优选的，所述破碎杆上均固定装配有拆解杆，所处拆解杆对向设置，且拆解杆为向下倾斜10度的导热杆。
优选的，所述导气管的一侧固定设置有进气管，且进气管的一端延伸至罐体的外侧壁和外接氮气泵连接。
一种锂电池电解液回收再利用方法，所述方法利用一种锂电池电解液回收再利用装置实现的，所述方法包括以下步骤：
步骤一、处理罐内气体排出操作：在通入氮气的过程中，氮气浓度检测传感器能够时刻检测排气管处的氮气浓度，氮气浓度不达到最大值时，控制器控制第一电控阀打开，能够将处理罐内的气体和水蒸气在氮气的保护下通过排气管导出进行收集同时进行吸附净化处理；
步骤二、锂电池的拆解破碎处理：在通入氮气的过程中，直到氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度为100％时，此时表明处理罐内的气体排空，此时控制器控制第一电控阀关闭同时启动破碎组件工作，这样锂电池拆解能够在惰性气体的保护下进行，液态氮气不仅吸收了废旧电池拆解过程中产生的大量热量，而且防止了电解液在空气中遇水分解产生有毒气体；
步骤三、电解剂的蒸馏操作：持续通入氮气，并且控制电热管工作，在温度的升温过程中，控制器控制第一电磁阀打开，促使冷凝板降温处理，而当电热管将处理罐加热到90℃时，能够蒸发出电解液中的电解剂，而随着电解剂的蒸发，氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度开始下降，此时控制器打开第二电控阀，能够将蒸发出的电解剂和氮气一同导入到冷凝板处，此时电解剂与冷凝板和延伸翅片接触时，其温度快速降低，凝结为液态，即可实现电解剂的冷凝回收；
步骤四、电解质的回收处理操作：随着电解液中的电解剂的蒸发量的减少，氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度开始缓慢上升，当氮气浓度上升至100％时，此时表明电解剂蒸发完毕，此时控制器控制第一电磁阀和第二电控阀关闭并且促使氮气泵停止工作，同时控制第一石墨电极和第二石墨电极工作，经过多次充放电之后，电解液中的锂离子会全部嵌入到电极之中，使得电解液中锂离子含量大幅下降，通过大功率充放电的方式促使电解液中的锂离子的结晶回收；
步骤五、结晶回收利用：第二电磁阀的开启能够促使导气管内的液态氮气通过输气管导入到冷凝筒中，实现对第一石墨电极和第二石墨电极快速冷却，利用石墨电极热胀冷缩的特性，在石墨电极快速冷却的前提下可以使得石墨电极表面和结晶体之间会产生空隙，能够促使锂离子结晶体从石墨电极上脱落而不会损伤石墨电极；
步骤六、锂电池拆解残渣回收和锂离子收集：将罐体和残渣回收底座上分离，这样能够促使残渣回收底座和罐体以及破碎组件进行分离，方便于对残渣回收底座内的残渣和电解液进行清理，同时在罐体抽离后能够将第一石墨电极和第二石墨电极上的结晶体进行收集以便于回收利用。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明设置的氮气浓度检测传感器能够时刻检测排气管处的氮气浓度，从而通过氮气的浓度量来为第一电控阀、第二电控阀、第一电磁阀和第二电磁阀的启闭提供输出控制指令，方便控制器根据氮气浓度变化来实现对电解液回收过程中的动态变化控制，能够使得电解液中的电解剂、电解质能够根据自身的温度特性进行动态分离控制，大幅度提高电解剂、电解质的回收纯度和安全性，提高电解液的回收可利用率；
2、本发明在通入氮气的过程中，氮气浓度检测传感器能够时刻检测排气管处的氮气浓度，氮气浓度不达到最大值时，控制器控制第一电控阀打开，能够将处理罐1内的气体和水蒸气在氮气的保护下通过排气管导出进行收集同时进行吸附净化处理，且使得锂电池拆解能够在惰性气体的保护下进行，液态氮气不仅吸收了废旧电池拆解过程中产生的大量热量，而且防止了电解液在空气中遇水分解产生有毒气体；
3、本发明将蒸发出的电解剂与冷凝板和延伸翅片接触时，其温度快速降低，凝结为液态，液态的电解剂可以顺着导流杆流动至集液滑道中，而后经过排液管被排出，即可实现电解剂的冷凝回收，且控制第一石墨电极和第二石墨电极工作，氮气泵停止工作即不向处理罐内输入氮气，通过第一石墨电极和第二石墨电极两根石墨电极，可以实现对电解液的大电流充放电，当对其进行大电流充放电后，电解液中的锂离子会嵌入到石墨电极中，导致锂元素无法从电极脱出，当经过多次充放电之后，电解液中的锂离子会全部嵌入到电极之中，使得电解液中锂离子含量大幅下降，通过大功率充放电的方式促使电解液中的锂离子的结晶回收；
4、本发明中随着第二电磁阀的开启能够促使导气管内的液态氮气通过输气管导入到冷凝筒中，实现对第一石墨电极和第二石墨电极快速冷却，利用石墨电极热胀冷缩的特性，在石墨电极快速冷却的前提下可以使得石墨电极表面和结晶体之间会产生空隙，能够促使锂离子结晶体从石墨电极上脱落而不会损伤石墨电极。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的整体结构侧面示意图。
图3为本发明的电解液回收组件结构示意图。
图4为本发明的整体结构剖视示意图。
图5为本发明的图4中A处结构放大示意图。
图6为本发明的冷凝板结构示意图。
图7为本发明的冷凝板结构局部示意图。
图8为本发明的氮气输送组件结构示意图。
图9为本发明的电热管结构示意图。
图10为本发明的图9中B处结构放大示意图。
图11为本发明的导气管结构示意图。
图12为本发明的破碎组件结构示意图。
图13为本发明的处理罐结构剖视示意图。
图14为本发明的第一石墨电极和冷凝筒装配示意图。
图中：1、处理罐；2、氮气输送组件；3、电解液回收组件；4、破碎组件；101、罐体；102、残渣回收底座；103、挤压板；104、筛孔；105、筛网；106、第一石墨电极；107、限位座；108、第二石墨电极；109、冷凝筒；201、防护板；202、气孔；203、电热管；204、导热翅片；205、通孔；206、导气管；207、气嘴；301、顶盖；302、连接座；303、集液滑道；304、排液管；305、冷凝板；306、导管；307、连接管；308、通槽；309、延伸翅片；310、导流杆；311、活动盖；312、隔热封板；401、转轴；402、破碎杆；403、连接杆；404、破碎电机；405、拆解杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1至图14所示的一种锂电池电解液回收再利用装置，包括处理罐1、氮气输送组件2、电解液回收组件3和破碎组件4，氮气输送组件2和破碎组件4均设置于处理罐1的内部，电解液回收组件3设置于处理罐1的顶端，且处理罐1上装配有控制器，能够对装置的电器元件实现输出控制。
请参阅图2-6，电解液回收组件3包括冷凝板305，冷凝板305的外侧壁贯穿设置有多个导管306，导管306的顶端固定设置有环形结构的连接管307，便于连接管307可以将液态氮气输入到导管306内，继而传送到冷凝板305上进行热交换，实现对冷凝板305的降温处理。
请参阅图2-6，电解液回收组件3包括顶盖301，且顶盖301设置于罐体101的顶端，顶盖301的底端固定设置有环形结构的连接座302，且连接座302与罐体101的顶端相适配，顶盖301的内侧壁底端固定设置有集液滑道303，且集液滑道303的底端内壁设置为倾斜结构，集液滑道303的一侧设置有排液管304，且排液管304的一端延伸至集液滑道303的内部，冷凝板305设置在集液滑道303的上方，倾斜设置的集液滑道303可以在电解剂经过冷凝板305冷凝后掉落在集液滑道303内，继而通过排液管304排出进行收集。
请参阅图3-6，冷凝板305设置为中空的凸台形结构，且连接管307固定设置于冷凝板305的外侧壁，连接管307的两端均延伸至顶盖301的顶端，冷凝板305的外侧壁环绕开设有多个条形结构的通槽308，且多个通槽308与多个导管306呈交错设置，通槽308的内部固定设置有多个倾斜结构的延伸翅片309，延伸翅片309的底端固定设置有导流杆310，且导流杆310的底端设置于集液滑道303的上方。
实际使用时，将液态氮气输送至连接管307中，连接管307将液态氮气输送至导管306中，导管306通过热传递的方式降低冷凝板305和延伸翅片309的温度，电解剂与冷凝板305和延伸翅片309接触时，其温度快速降低，凝结为液态，液态的电解剂可以顺着导流杆310流动至集液滑道303中，而后经过排液管304被排出，即可实现电解剂的冷凝回收。
请参阅图1-3，顶盖301的顶端中部贯穿开设有加料口，且加料口内设置有和顶盖301一体成型的环形板，且环形板底部和集液滑道303之间固定装配有隔热封板312，第二电控阀固定装配在环形板上，且加料口的内部装配有活动盖311，排气管固定装配在活动盖311上，活动盖311的设置方便了锂电池的加料操作，同时活动盖311装配在加料口内，能够实现对处理罐1的密封处理，而设置的环形板配合隔热封板312、集液滑道303可以使得冷凝板305处于一个密封的空间内，且该密封空间通过气体单向阀和处理罐1内连通，能够实现气体的流通，也可以防止处理罐1内的气体会渗入到冷凝板305上造成电解剂回收失败，并且隔热封板312会对处理罐1内部进行隔热操作，防止处理罐1内的热量传输到冷凝板305上而造成冷凝失败。
请参阅图13-14，处理罐1包括筛网105，筛网105的底部左右两侧分别固定装配有第一石墨电极106和第二石墨电极108，第一石墨电极106和第二石墨电极108上端均固定装配有冷凝筒109，冷凝筒109通过输气管和导气管206连通，且输气管上固定装配有第二电磁阀，方便于在第二电磁阀打开后可以将导气管206中的液态氮气通过输气管导入到冷凝筒109中，实现对第一石墨电极106和第二石墨电极108快速冷却。
请参阅图4和图13，处理罐1包括罐体101，罐体101的底端通过密封套坐落装配有残渣回收底座102，而密封套保证了罐体101和残渣回收底座102之间的密封性，残渣回收底座102的中间固定设置有限位座107，罐体101的内部底端固定设置有漏斗状结构的挤压板103，筛网105密封套设装配在挤压板103的外侧，且挤压板103的上表面贯穿开设有多个条形结构的筛孔104。
请参阅图12-13，破碎组件4包括转轴401，且转轴401通过轴承贯穿设置于挤压板103底端中部，转轴401的顶端环绕设置有多个破碎杆402，且多个破碎杆402之间固定设置有弧形结构的连接杆403，转轴401的底端固定连接有破碎电机404，破碎电机404卡接装配在限位座107上，并且破碎杆402上均固定装配有拆解杆405，所处拆解杆405对向设置，且拆解杆405为向下倾斜10度的导热杆，导热杆可以在锂电池进行拆解处理时对热量进行传导，提高，对锂电池的拆解保护性，转轴401在破碎电机404的带动下转动，而转轴401可以带动破碎杆402转动，破碎杆402可以带动连接杆403转动，在此过程中，破碎杆402和连接杆403可以带动锂电池运动，锂电池在运动过程中与连接杆403和破碎杆402发生碰撞，同时拆解杆405能够对锂电池在转动过程中进行限位，方便于对锂电池进行拆解破碎处理，并且掉落在连接杆403和挤压板103之间的分解物可以在连接杆403和挤压板103的挤压作用下实现拆解处理，能够进一步实现对锂电池的破碎处理，而拆解后的电解液通过筛网105的过滤后掉落在残渣回收底座102内进行收集。
值得注意的是，罐体101可以从残渣回收底座102上分离，同时破碎电机404可以从限位座107上抽出，这样能够促使残渣回收底座102和罐体101以及破碎组件4进行分离，方便于对残渣回收底座102内的残渣进行清理，同时也方便利用外接翻转设备对罐体101进行翻转，可以将罐体101内被拆解后的锂电池大颗粒物倒出，实现清理。
请参阅图4-10，氮气输送组件2包括对处理罐1进行加热的电热管203，电热管203的底部固定设置有和连接管307连通的导气管206，导气管206上固定装配有第一电磁阀，导气管206的一侧固定设置有进气管，且进气管的一端延伸至罐体101的外侧壁和外接氮气泵连接，方便液态氮气的输入。
电解液回收组件3还包括排气管，且排气管上固定装配有第一电控阀，且排气管端部固定装配有氮气浓度检测传感器，电解液回收组件3上固定装配有和处理罐1内腔连通的第二电控阀，在实际的使用过程中，排气管能够将处理罐1内的气体在氮气的保护作用下排出处理罐1，防止出现LiPF6有强腐蚀性在遇水时分解而产生腐蚀性的HF，能够防止电解液在空气中遇水分解产生有毒气体，提高安全性。
请参阅图4-10，氮气输送组件2包括环形结构的防护板201，且防护板201固定设置于罐体101的内侧壁中部，防护板201的外侧壁贯穿开设有多个气孔202，电热管203设置在防护板201的外侧壁上，电热管203设置为环状蛇形结构，且电热管203固定设置于防护板201与罐体101之间，电热管203的外侧壁固定设置有多个导热翅片204，且导热翅片204的中部贯穿开设有通孔205，导气管206设置为环状结构，且导气管206固定设置于防护板201与罐体101之间，导气管206的内侧壁环绕设置有多个气嘴207，且气嘴207设置为倾斜结构，气嘴207设置为倾斜结构，倾斜结构的设置使得氮气可以朝着斜上方喷出，从而使得氮气可以带动蒸发后的电解剂朝上运动。
本发明还提供了一种锂电池电解液回收再利用方法，方法利用一种锂电池电解液回收再利用装置实现的，方法包括以下步骤：
步骤一、处理罐1内气体排出操作：通过活动盖311的设置可以将锂电池放入到处理罐1内，然后将活动盖311封装上，在此状态下，控制器控制第一电控阀、第二电控阀、第一电磁阀和第二电磁阀均为关闭状态，然后通过进气管向导气管206内导入液态氮气，继而通过气嘴207将液态氮气喷射到处理罐1内，能够对处理罐1进行冷却降温处理，使得处理罐1内的温度处于40℃以上，如果温度太低，则控制电热管203工作进行加热，防止温度过低而使得电解液中的电解剂结晶，在通入氮气的过程中，氮气浓度检测传感器能够时刻检测排气管处的氮气浓度，氮气浓度不达到最大值时，表明处理罐1内含有未排净的空气以及水分，控制器控制第一电控阀打开，能够将处理罐1内的气体和水蒸气在氮气的保护下通过排气管导出进行收集同时进行吸附净化处理。
步骤二、锂电池的拆解破碎处理：在通入氮气的过程中，直到氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度为100％时，此时表明处理罐1内的气体排空，此时控制器控制第一电控阀关闭同时启动破碎组件4工作，即转轴401在破碎电机404的带动下转动，而转轴401可以带动破碎杆402转动，破碎杆402可以带动连接杆403转动，在此过程中，破碎杆402和连接杆403可以带动锂电池运动，锂电池在运动过程中与连接杆403和破碎杆402发生碰撞，同时拆解杆405能够对锂电池在转动过程中进行限位，方便于对锂电池进行拆解破碎处理，并且掉落在连接杆403和挤压板103之间的分解物可以在连接杆403和挤压板103的挤压作用下实现拆解处理，能够进一步实现对锂电池的破碎处理，而拆解后的电解液通过筛网105的过滤后掉落在残渣回收底座102内进行收集，这样锂电池拆解能够在惰性气体的保护下进行，液态氮气不仅吸收了废旧电池拆解过程中产生的大量热量，而且防止了电解液在空气中遇水分解产生有毒气体。
步骤三、电解剂的蒸馏操作：持续通入氮气，并且控制电热管203工作，在温度的升温过程中，控制器控制第一电磁阀打开，促使导气管206中的氮气输送至连接管307中，连接管307将液态氮气输送至导管306中，导管306通过热传递的方式降低冷凝板305和延伸翅片309的温度，但是也需要控制冷凝板305处的温度为40℃左右，为电解剂的冷凝提供基础，也能够防止电解剂结晶，而当电热管203将处理罐1加热到90℃时，能够蒸发出电解液中的电解剂，而随着电解剂的蒸发，氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度开始下降，此时控制器打开第二电控阀，能够将蒸发出的电解剂和氮气一同导入到冷凝板305处，此时电解剂与冷凝板305和延伸翅片309接触时，其温度快速降低，凝结为液态，液态的电解剂可以顺着导流杆310流动至集液滑道303中，而后经过排液管304被排出，即可实现电解剂的冷凝回收，在此过程中，氮气会通过气体单向阀重新进入到处理罐1内实现循环。
步骤四、电解质的回收处理操作：随着电解液中的电解剂的蒸发量的增加，氮气浓度会越来越低，达到最小值时，表明此时电解剂蒸发速率最快，但随着电解液中的电解剂的蒸发量的减少，氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度开始缓慢上升，当氮气浓度再次上升至100％时，此时表明电解剂蒸发完毕，处理罐1内的气体全部为氮气，此时控制器控制第一电磁阀和第二电控阀关闭并且促使氮气泵停止工作，同时控制第一石墨电极106和第二石墨电极108工作，氮气泵停止工作即不向处理罐1内输入氮气，通过第一石墨电极106和第二石墨电极108两根石墨电极可以实现对电解液的大电流充放电，当对其进行大电流充放电后，电解液中的锂离子会嵌入到石墨电极中，导致锂元素无法从电极脱出，当经过多次充放电之后，电解液中的锂离子会全部嵌入到电极之中，使得电解液中锂离子含量大幅下降，通过大功率充放电的方式促使电解液中的锂离子的结晶回收。
步骤五、结晶回收利用：当充放电完毕后，控制器控制第二电磁阀和第一电控阀打开，第一电控阀的开启能够使得处理罐1内的气体通过排气管导出，而第二电磁阀的开启能够促使导气管206内的液态氮气通过输气管导入到冷凝筒109中，实现对第一石墨电极106和第二石墨电极108快速冷却，利用石墨电极热胀冷缩的特性，在石墨电极快速冷却的前提下可以使得石墨电极表面和结晶体之间会产生空隙，能够促使锂离子结晶体从石墨电极上脱落而不会损伤石墨电极，然后控制第二电磁阀和氮气泵关闭，停止氮气的导入。
步骤六、锂电池拆解残渣回收和锂离子收集：在罐体101可以从残渣回收底座102上分离，同时破碎电机404可以从限位座107上抽出，这样能够促使残渣回收底座102和罐体101以及破碎组件4进行分离，方便于对残渣回收底座102内的残渣和电解液进行清理，同时也方便利用外接翻转设备对罐体101进行翻转，可以将罐体101内被拆解后的锂电池大颗粒物倒出，实现清理，同时在罐体101抽离后能够将第一石墨电极106和第二石墨电极108上的结晶体进行收集以便于回收利用。
值得说明的是，设置氮气浓度检测传感器的目的就是时刻检测排气管处的氮气浓度，从而通过通入氮气的浓度变化量来判断分馏过程中的成分变化，从而为第一电控阀、第二电控阀、第一电磁阀和第二电磁阀的启闭提供输出控制指令，方便控制器根据氮气浓度变化来实现对电解液回收过程中的动态变化控制，能够使得电解液中的电解剂、电解质能够根据自身的温度特性进行动态分离控制，大幅度提高电解剂、电解质的回收纯度和安全性，提高电解液的回收可利用率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种锂电池电解液回收再利用装置，其特征在于，包括处理罐（1）、氮气输送组件（2）、电解液回收组件（3）和破碎组件（4），所述氮气输送组件（2）和破碎组件（4）均设置于处理罐（1）的内部，所述电解液回收组件（3）设置于处理罐（1）的顶端；
所述电解液回收组件（3）包括冷凝板（305），所述冷凝板（305）的外侧壁贯穿设置有多个导管（306），所述导管（306）的顶端固定设置有环形结构的连接管（307）；
所述电解液回收组件（3）包括顶盖（301），且顶盖（301）设置于罐体（101）的顶端，所述顶盖（301）的底端固定设置有环形结构的连接座（302），且连接座（302）与罐体（101）的顶端相适配，所述顶盖（301）的内侧壁底端固定设置有集液滑道（303），且集液滑道（303）的底端内壁设置为倾斜结构，所述集液滑道（303）的一侧设置有排液管（304），且排液管（304）的一端延伸至集液滑道（303）的内部，所述冷凝板（305）设置在集液滑道（303）的上方，倾斜设置的集液滑道（303）在电解剂经过冷凝板（305）冷凝后掉落在集液滑道（303）内，继而通过排液管（304）排出进行收集；
所述电解液回收组件（3）还包括排气管，且排气管上固定装配有第一电控阀，且排气管端部固定装配有氮气浓度检测传感器，所述电解液回收组件（3）上固定装配有和处理罐（1）内腔连通的第二电控阀；
所述顶盖（301）的顶端中部贯穿开设有加料口，且加料口内设置有和顶盖（301）一体成型的环形板，且环形板底部和集液滑道（303）之间固定装配有隔热封板（312），第二电控阀固定装配在环形板上，且加料口的内部装配有活动盖（311），排气管固定装配在活动盖（311）上，活动盖（311）的设置方便了锂电池的加料操作，同时活动盖（311）装配在加料口内，能够实现对处理罐（1）的密封处理，而设置的环形板配合隔热封板（312）、集液滑道（303）使得冷凝板（305）处于一个密封的空间内，且该密封的空间通过气体单向阀和处理罐（1）内连通，能够实现气体的流通，也防止处理罐（1）内的气体会渗入到冷凝板（305）上造成电解剂回收失败，并且隔热封板（312）会对处理罐（1）内部进行隔热操作，防止处理罐（1）内的热量传输到冷凝板（305）上而造成冷凝失败；
所述氮气输送组件（2）包括对处理罐（1）进行加热的电热管（203），所述电热管（203）的底部固定设置有和连接管（307）连通的导气管（206），所述导气管（206）上固定装配有第一电磁阀；
所述氮气输送组件（2）包括环形结构的防护板（201），且防护板（201）固定设置于罐体（101）的内侧壁中部，所述防护板（201）的外侧壁贯穿开设有多个气孔（202），所述电热管（203）设置在防护板（201）的外侧壁上，所述电热管（203）设置为环状蛇形结构，且电热管（203）固定设置于防护板（201）与罐体（101）之间，所述电热管（203）的外侧壁固定设置有多个导热翅片（204），且导热翅片（204）的中部贯穿开设有通孔（205），所述导气管（206）设置为环状结构，且导气管（206）固定设置于防护板（201）与罐体（101）之间，所述导气管（206）的内侧壁环绕设置有多个气嘴（207），且气嘴（207）设置为倾斜结构，倾斜结构的设置使得氮气朝着斜上方喷出，从而使得氮气带动蒸发后的电解剂朝上运动；
所述处理罐（1）包括筛网（105），所述筛网（105）的底部左右两侧分别固定装配有第一石墨电极（106）和第二石墨电极（108），所述第一石墨电极（106）和第二石墨电极（108）上端均固定装配有冷凝筒（109），所述冷凝筒（109）通过输气管和导气管（206）连通，且输气管上固定装配有第二电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池电解液回收再利用装置，其特征在于：所述处理罐（1）包括罐体（101），所述罐体（101）的底端通过密封套坐落装配有残渣回收底座（102），所述残渣回收底座（102）的中间固定设置有限位座（107），所述罐体（101）的内部底端固定设置有漏斗状结构的挤压板（103），所述筛网（105）密封套设装配在挤压板（103）的外侧，且挤压板（103）的上表面贯穿开设有多个条形结构的筛孔（104）。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池电解液回收再利用装置，其特征在于：所述冷凝板（305）设置为中空的凸台形结构，且连接管（307）固定设置于冷凝板（305）的外侧壁，所述连接管（307）的两端均延伸至顶盖（301）的顶端，所述冷凝板（305）的外侧壁环绕开设有多个条形结构的通槽（308），且多个通槽（308）与多个导管（306）呈交错设置，所述通槽（308）的内部固定设置有多个倾斜结构的延伸翅片（309），所述延伸翅片（309）的底端固定设置有导流杆（310），且导流杆（310）的底端设置于集液滑道（303）的上方。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池电解液回收再利用装置，其特征在于：所述破碎组件（4）包括转轴（401），且转轴（401）通过轴承贯穿设置于挤压板（103）底端中部，所述转轴（401）的顶端环绕设置有多个破碎杆（402），且多个破碎杆（402）之间固定设置有弧形结构的连接杆（403），所述转轴（401）的底端固定连接有破碎电机（404），所述破碎电机（404）卡接装配在限位座（107）上。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池电解液回收再利用装置，其特征在于：所述破碎杆（402）上均固定装配有拆解杆（405），所处拆解杆（405）对向设置，且拆解杆（405）为向下倾斜10度的导热杆。
6.根据权利要求3所述的一种锂电池电解液回收再利用装置，其特征在于：所述导气管（206）的一侧固定设置有进气管，且进气管的一端延伸至罐体（101）的外侧壁和外接氮气泵连接。
7.一种锂电池电解液回收再利用方法，所述方法利用如权利要求6所述的一种锂电池电解液回收再利用装置实现的，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、处理罐（1）内气体排出操作：在通入氮气的过程中，氮气浓度检测传感器能够时刻检测排气管处的氮气浓度，氮气浓度不达到最大值时，控制器控制第一电控阀打开，能够将处理罐（1）内的气体和水蒸气在氮气的保护下通过排气管导出进行收集同时进行吸附净化处理；
步骤二、锂电池的拆解破碎处理：在通入氮气的过程中，直到氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度为100%时，此时表明处理罐（1）内的气体排空，此时控制器控制第一电控阀关闭同时启动破碎组件（4）工作，这样锂电池拆解能够在惰性气体的保护下进行，液态氮气不仅吸收了废旧电池拆解过程中产生的大量热量，而且防止了电解液在空气中遇水分解产生有毒气体；
步骤三、电解剂的蒸馏操作：持续通入氮气，并且控制电热管（203）工作，在温度的升温过程中，控制器控制第一电磁阀打开，促使冷凝板（305）降温处理，而当电热管（203）将处理罐（1）加热到90℃时，能够蒸发出电解液中的电解剂，而随着电解剂的蒸发，氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度开始下降，此时控制器打开第二电控阀，能够将蒸发出的电解剂和氮气一同导入到冷凝板（305）处，此时电解剂与冷凝板（305）和延伸翅片（309）接触时，其温度快速降低，凝结为液态，即可实现电解剂的冷凝回收；
步骤四、电解质的回收处理操作：随着电解液中的电解剂的蒸发量的减少，氮气浓度检测传感器检测到排气管处的氮气浓度开始缓慢上升，当氮气浓度上升至100%时，此时表明电解剂蒸发完毕，此时控制器控制第一电磁阀和第二电控阀关闭并且促使氮气泵停止工作，同时控制第一石墨电极（106）和第二石墨电极（108）工作，经过多次充放电之后，电解液中的锂离子会全部嵌入到电极之中，使得电解液中锂离子含量大幅下降，通过大功率充放电的方式促使电解液中的锂离子的结晶回收；
步骤五、结晶回收利用：第二电磁阀的开启能够促使导气管（206）内的液态氮气通过输气管导入到冷凝筒（109）中，实现对第一石墨电极（106）和第二石墨电极（108）快速冷却，利用石墨电极热胀冷缩的特性，在石墨电极快速冷却的前提下使得石墨电极表面和结晶体之间会产生空隙，能够促使锂离子结晶体从石墨电极上脱落而不会损伤石墨电极；
步骤六、锂电池拆解残渣回收和锂离子收集：将罐体（101）和残渣回收底座（102）上分离，这样能够促使残渣回收底座（102）和罐体（101）以及破碎组件（4）进行分离，方便于对残渣回收底座（102）内的残渣和电解液进行清理，同时在罐体（101）抽离后能够将第一石墨电极（106）和第二石墨电极（108）上的结晶体进行收集以便于回收利用。
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| 赵鹏飞 ; 尹晓莹 ; 满瑞林 ; 李珊珊 ; 陈亮 ; .废旧锂离子电池回收工艺研究进展.电池工业.2011,(06),49-53. * |
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