CN203649600U - 一种动力电池梯次利用电池组解焊装置 - Google Patents

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赵光金
吴文龙
何睦
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种动力电池梯次利用电池组解焊装置,包括设置有热切割刀架的操作平台,热切割刀架上设置有由气动装置驱动能够在同一水平面前后移动的热切割刀头,热切割刀头连接有加热装置,热切割刀头上方设置有废气吸收装置。本实用新型利用加热装置对热切割刀头进行加热,利用气动装置驱动热切割刀头在同一水平面前后移动,进行焊点切割;热切割刀头的水平移动能够保证解焊后的电池不被破坏,性能无损伤,可梯次利用,热切割刀头上方设置的废气吸收装置能够有效防止解焊过程产生的废气对环境造成污染,结构简单,使用方便,实用性强。

Description

一种动力电池梯次利用电池组解焊装置
技术领域
本实用新型涉及一种解焊装置,尤其涉及一种动力电池梯次利用电池组解焊装置。
背景技术
目前,电动汽车普遍使用的主流动力电池为锂离子电池,由于电动汽车要求供电电池必须有充放电自动切换及相关安全二次保护回路,同时加以电压与电流规格的限制,单节电池无法直接向电动汽车供电,需要将多个锂离子电池芯进行并联及串联,才能实现向电动汽车持续长时间进行供电。在实际量产过程当中,需要使用金属连接片与多个锂离子电池的电池芯分别进行焊接,以实现多个锂离子电池的串并联;同时,为了实现使用过程中对充放电进行控制,以及电池的安全回路保护等功能,还需要将连接好的锂离子电池组与基板进行焊接,通过控制基板进行充放电控制。为了保证电动汽车动力电池组在长期颠簸和震动环境下能够安全可靠地运行,防止某一单体锂离子电池因外力而脱落,在单体锂离子电池成组过程中往往采用比较牢固的焊接技术,保证电池组中单体电池不发生松动或者脱落等现象。
电动汽车对动力电池的性能要求较高,当动力电池的容量下降到一定程度后,为了确保电动汽车的动力性能、续驶里程和运行过程中的安全性能,就必须对动力电池进行更换。从电动汽车上更换下来的动力电池,往往仍具有较高的剩余容量,可以梯次利用于定置式储能装置等。但是动力电池退役后,整组电池中有个别电池损坏不能使用,而且整组电池的离散型比较严重,必须对电池组中的单体电池进行分选重组,这就涉及到对电池组进行解焊,将单体电池分离,没有遭受破坏的电池才可以实现梯次利用。
现有的焊点拆解方式主要有加热熔解方式和切割方式。
加热熔解常用的方式为:吹灌热风法和直接接触电加热法。吹灌热风法是利用热风直接吹到焊点上将焊锡熔化(150-350℃),由于热量是通过流动的空气传递,加热距离和温度无法精确控制,对电池(尤其是锂电池)来说,会使电池的温度过高,造成损坏,甚至有爆炸等安全隐患;直接接触电加热法是利用电热丝、电烙铁接触加热,由于加热的金属部件往往带电(一般不超过48V),在拆解一般电子元件时问题不大,但对电池来说,解焊过程的接触会导致电池内部发生极化,影响电池的性能和寿命,不利于梯次利用。
切割常用的方式为:物理切割和激光切割。金属的物理切割,由于刀刃是锯齿状往往会损伤电池;激光切割虽然可进行精确切割,但它每次定位时间较长且必须准确,否则同样会损伤电池,这样一来效率较低,不利于电池组的大规模拆解。
鉴于以上原因,现有的焊点拆解装置并不能很好的适用于动力电池梯次利用电池组的拆解。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种动力电池梯次利用电池组解焊装置,能够保证解焊后的电池不被破坏,性能无损伤,可梯次利用,同时解焊过程中不向外排放废气。
本实用新型采用下述技术方案:
一种动力电池梯次利用电池组解焊装置,包括设置有热切割刀架的操作平台,热切割刀架上设置有由气动装置驱动能够在同一水平面前后移动的热切割刀头,热切割刀头连接有加热装置,热切割刀头上方设置有废气吸收装置。
还包括过热保护装置,所述的过热保护装置包括在热切割刀头下方水平设置且相互平行的两个热保护套壳,两个热保护套壳之间设置有冷风吹气管,冷风吹气管连接冷风发生装置。
所述的加热装置包括恒温电加热仪、储油罐和热油导管,热切割刀头的尾端连接有圆柱形传热部件,圆柱形传热部件插入热油导管的一端,热油导管的另一端连接储油罐,储油罐和热油导管内充满绝缘导热硅油。
所述的热切割刀头上设置有贯通的废气吸收孔。
所述的热切割刀头的外表面设置有导热绝缘层。
所述的恒温电加热仪连接有热切刀温度显示器。
所述的操作平台上设置有电池组固定装置。
所述的热切割刀架为高度可调节刀架。
所述的废气吸收装置还依次连接有气体冷却装置和废气净化处理装置。
本实用新型利用加热装置对热切割刀头进行加热,利用气动装置驱动热切割刀头在同一水平面前后移动,进行焊点切割;热切割刀头的水平移动能够保证解焊后的电池不被破坏,性能无损伤,可梯次利用。热切割刀头上方设置的废气吸收装置能够有效防止解焊过程产生的废气对环境造成污染,结构简单,使用方便,实用性强。本实用新型能够最大限度地将电池组以无损方式解焊,将单体电池完好分离出来,并且对解焊过程中产生的废气进行收集处理,实现整个解焊过程的绿色环保。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为图1中A部分的放大示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示,本实用新型包括操作平台1,操作平台1上设置有电池组固定装置2和热切割刀架3。电池组固定装置2用于固定待拆解电池组,可采用夹板等器具。热切割刀架3上设置有热切割刀头4,热切割刀头4连接有加热装置,加热装置用于加热热切割刀头4,便于热切割刀头4对焊点进行切割。为了便于调节热切割刀头4的高度,热切割刀架3采用高度可调节刀架。加热装置包括热油导管6、恒温电加热仪和储油罐5,热切割刀头4的尾端连接有圆柱形传热部件,圆柱形传热部件插入热油导管6的一端,热油导管6的另一端连接储油罐,储油罐和热油导管6内充满绝缘导热硅油。当恒温电加热仪对储油罐内的绝缘导热硅油进行加热时,绝缘导热硅油能够将热量通过圆柱形传热部件传递给热切割刀头4。热切割刀头4由气动装置驱动,能够在同一水平面前后移动,完成对焊点的切割。恒温电加热仪还连接有热切割刀温度显示器7,能够实时显示热切割刀温度。
为了避免切割过程中产生的废气对环境造成污染,本实用新型还在热切割刀头4上方设置废气吸收装置8。废气吸收装置8的吸气孔位于热切割刀头4上方且设置有吸收滤网,吸收滤网采用3层的活性炭滤网。废气吸收装置8还依次连接有气体冷却装置和废气净化处理装置。焊点切割过程中产生的废气,可直接由位于热切割刀头4上方的吸气孔吸走,经过活性炭滤网的过滤、水冷冷却后再由废气净化处理装置进行处理,最后排出无害气体。为了能够进一步提高废气吸收效果,热切割刀头4上设置有贯通的废气吸收孔9,焊点切割过程中产生的部分废气可通过废气吸收孔9被废气吸收装置8吸走处理。
本实用新型还设置有过热保护装置,过热保护装置包括在热切割刀头4下方水平设置且相互平行的两个热保护套壳10,两个热保护套壳10之间设置有冷风吹气管11,冷风吹气管11连接冷风发生装置。两个热保护套壳10可以对电池组的非解焊区域进行遮盖,仅将焊点暴露出来,能够有效避免热切割刀头4接触电池的非解焊区域,造成电池的损坏。两个热保护套壳10可采用隔热陶瓷保护套。冷风吹气管11可向焊点处进行冷风冷却。
为了确保热切割刀头4不带电,本实用新型还在热切割刀头4的外表面设置有导热绝缘层。导热绝缘层可由导热陶瓷或者导热绝缘涂料制成,能避免由热切割刀头4带电引起的电池内部极化现象,不会影响电池的性能和寿命,有利于动力电池的梯次利用。
本实用新型中,电池组固定装置2、高度可调节刀架、气动装置、恒温电加热仪、温度显示器7、废气吸收装置8、气体冷却装置和废气净化处理装置都属于成熟的现有技术,在此不再赘述。
下面结合具体实施例对本实用新型的使用过程作进一步详细说明。
本实施例以从某电动公交车上退役下来的标准电池模块为例,该模块在电动公交车上运行一定周期后因一致性问题退役。该模块由若干18650标准型钢壳单体锂电池以串并联方式组成,模块出厂核定参数为:48V,150Ah,采用5并14串联结,电芯间用镍带联接,采用焊锡焊接,焊材为Sn-Pd合金,熔点183℃。
在使用本实用新型所述采用动力电池梯次利用电池组解焊装置进行解焊时,包括以下步骤:
(1)打开废气吸收装置8,保证整个解焊过程都处在废气吸收的环境下,尤其是热切割刀头4附近始终处于负压状态。
(2)启动恒温电加热仪加热绝缘导热硅油,并通过热油导管6和圆柱形传热部件将热量传导给热切割刀头4,控制热切割刀头4温度达到208±5℃,并稳定10分钟。
(3)将待拆解电池组通过电池组固定装置2固定在操作平台1上,使用高度可调节刀架调节热切割刀头4的高度,将电池的非解焊区域用两个热保护套壳10遮住,仅将焊点暴露出来。
(4)开启气动装置推进热切割刀头4,对焊点进行热切割。热切割刀头4采用气动方式进行切割,间接热切割热熔时间和切割时间分别为0.8s和0.1s,切割压力为50N。
(5)电池分离后热切割刀头4退回原位,利用冷风吹气管11向解焊后的原电池焊点处吹冷风进行冷却,吹风时间2s。
(6)单个电池的焊点解焊完成,重复上述操作,对电池组所有焊点进行解焊。
(7)全部解焊完成后,用砂纸对焊点位置残余焊接材料的清除、收集以及打磨,彻底清除残余焊接材料。

Claims (9)

1.一种动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:包括设置有热切割刀架的操作平台,热切割刀架上设置有由气动装置驱动能够在同一水平面前后移动的热切割刀头,热切割刀头连接有加热装置,热切割刀头上方设置有废气吸收装置。
2.根据权利要求1所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:还包括过热保护装置,所述的过热保护装置包括在热切割刀头下方水平设置且相互平行的两个热保护套壳,两个热保护套壳之间设置有冷风吹气管,冷风吹气管连接冷风发生装置。
3.根据权利要求2所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的加热装置包括恒温电加热仪、储油罐和热油导管,热切割刀头的尾端连接有圆柱形传热部件,圆柱形传热部件插入热油导管的一端,热油导管的另一端连接储油罐,储油罐和热油导管内充满绝缘导热硅油。
4.根据权利要求3所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的热切割刀头上设置有贯通的废气吸收孔。
5.根据权利要求4所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的热切割刀头的外表面设置有导热绝缘层。
6.根据权利要求5所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的恒温电加热仪连接有热切刀温度显示器。
7.根据权利要求6所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的操作平台上设置有电池组固定装置。
8.根据权利要求7所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的热切割刀架为高度可调节刀架。
9.根据权利要求8所述的动力电池梯次利用电池组解焊装置,其特征在于:所述的废气吸收装置还依次连接有气体冷却装置和废气净化处理装置。
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