CN208574792U - 一种废旧锂离子电池的回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废旧锂离子电池的回收装置，涉及废旧电池回收领域。用以解决锂离子电池回收过程复杂，易造成污染的问题。该装置包括：风机，进料斗和旋风分离器；风机的出风口通过风道管与旋风分离器的进气口连接，进料斗的出口设置在风道管上方，且进料口的出口与风道管相通；进料斗包括有进料阀门，进料阀门设置在进料斗和风道管之间；旋风分离器由上至下依此包括圆柱体部分，椎体部分和集灰斗，圆柱体部分的顶端设置有出气口，圆柱体部分的侧壁设置进气口；圆柱体部分的下端与椎体部分的顶端固定连接，椎体的下端与集灰斗的顶端固定连接。

Description

一种废旧锂离子电池的回收装置

技术领域

本实用新型涉及废旧电池的综合回收利用领域，更具体的涉及一种废旧锂离子电池的回收装置。

背景技术

由于笔记本电脑、手机等便携式电子产品的普及，锂离子电池的用量日渐增多。而且近年来城市大气环境污染持续恶化，国家及省市各级部门均对新能源汽车进行大力推广，预计到2020年全国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。由于锂离子电池的容量随着充放电的过程会逐渐衰减，一旦低于人们所预期的容量就会被废弃，预计每年报废的锂离子电池将超过十万吨，其中含有大量的具有较高经济价值的金属资源。另外如果将锂离子电池直接填埋，其中的Co、Ni等重金属一旦泄露出来，将会对土壤和地下水产生污染。因此对废旧锂离子电池进行回收具有巨大的经济价值和环保价值。

目前对锂离子电池回收利用的研究方法主要有低温冷冻粉碎、溶剂法、酸碱溶液法、超声法以及焙烧法等。这些方法虽能回收高纯度的电极材料，但生产过程复杂，而且会产生大量的废水或有机溶剂，对环境造成巨大负担。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种废旧锂离子电池的回收装置，用以解决现有技术中锂离子电池回收过程复杂，且会产生大量的废水或有机溶剂，容易造成环境污染的问题。

本实用新型实施例提供一种废旧锂离子电池的回收装置，包括：

风机，进料斗和旋风分离器；

所述风机的出风口通过风道管与所述旋风分离器的进气口连接，所述进料斗的出口设置在所述风道管上方，且所述进料口的出口与所述风道管相通；

所述进料斗包括有进料阀门，所述进料阀门设置在所述进料斗和所述风道管之间，用于调节进入所述风道管的进料流量；

所述旋风分离器由上至下依此包括圆柱体部分，椎体部分和集灰斗，所述圆柱体部分的顶端设置有出气口，所述圆柱体部分的侧壁设置所述进气口；所述圆柱体部分的下端与所述椎体部分的顶端固定连接，所述椎体的下端与所述集灰斗的顶端固定连接。

优选地，所述风机的进风口与所述风道管通过法兰连接；所述风道管与所述进气口通过法兰连接；或者

所述风机的进风口与所述风道管通过卡扣连接；所述风道管与所述进气口通过卡扣连接。

优选地，所述旋风分离器还包括上盖，所述上盖与所述出气口并排设置在所述圆柱体部分的顶端，所述上盖与所述圆柱体部分的顶端通过卡扣固定。

优选地，所述进料斗和所述旋风分离器的组成材料为聚氯乙烯塑料；或者

所述进料斗和所述旋风分离器的组成材料为不锈钢。

本实用新型实施例提供一种废旧锂离子电池的回收装置，包括：风机，进料斗和旋风分离器；所述风机的出风口通过风道管与所述旋风分离器的进气口连接，所述进料斗的出口设置在所述风道管上方，且所述进料口的出口与所述风道管相通；所述进料斗包括有进料阀门，所述进料阀门设置在所述进料斗和所述风道管之间，用于调节进入所述风道管的进料流量；所述旋风分离器由上至下依此包括圆柱体部分，椎体部分和集灰斗，所述圆柱体部分的顶端设置有出气口，所述圆柱体部分的侧壁设置所述进气口；所述圆柱体部分的下端与所述椎体部分的顶端固定连接，所述椎体的下端与所述集灰斗的顶端固定连接。该装置将废旧锂离子电池包括的多种材料按照密度不同，采用不同的风速传输至旋风分离器中，从而可以将不同密度的多种材料依此进行分离，该装置结构简单，操作方法容易，通过该装置回收的电池材料纯度高，易于回收再利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种废旧锂离子电池的回收装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1示例性的示出了本实用新型实施例提供的一种废旧锂离子电池的回收装置结构示意图，如图1所示，该装置主要包括：风机7，进料斗8和旋风分离器。

具体地，如图1所示，风机7的出风口通过风道管与旋风分离器的进气口1连接，进料斗8的出口设置在风道管上方，且进料斗8的出口与风道管相通；通过上述设置，可以通过风机7的风速将来自进料斗8内的原料吹进进气口1，从而进入到旋风分离器中。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，风机7的风口与风道管可以通过法兰连接，还可以通过卡扣连接；风道管可以通过法兰与进气口1连接，还可以通过卡扣与进气口1连接；进料斗8的出口可以通过法兰与风道管连接，还可以通过卡扣与风道管连接。在本实用新型实施例中，对风机7的风口与风道管，风道管与进气口1，进料斗8的出口与风道管之间的连接关系不做具体的限定。

在实际应用中，风机7的风口的直径，风道管的直径和进气口1的直径应该大小一致，通过上述设置，可以避免工作时出现漏气或者漏料的问题。进一步地，对风机7的风口的直径，风道管的直径和进气口1的直径的具体尺寸不做限定。

在实际应用中，为了控制进入风道管内原料的流量，优选地，在进料斗8上还设置有进料阀门9。具体地，如图1所示，在进料斗8和风道管之间设置有进料阀门9，通过该进料阀门9，可以控制以及调节进入风道管内的原料的流量。

在本实用新型实施例中，旋风分离器由上至下依此包括有圆柱体部分5，椎体部分4和集灰斗6。具体地，在圆柱体部分5的顶端设置有出气口3，为了能够方便旋风分离器内的气体流通，优选地，将出气口3设置在在圆柱体部分5的顶端中间位置。再者，在圆柱体部分5的顶端还设置有上盖2，且该上盖2能够与出气口3并排设置，其中，上盖2可以通过卡扣方式固定在圆柱体顶端部分。在本实用新型实施例中，对出气口3，上盖2的具体尺寸不做限定。进一步地，在圆柱体部分5的侧壁上设置有进气口1，在本实用新型实施例中，对进气口1在圆柱体部分5的侧壁上的具体位置不做限定。

圆柱体部分5的下端与椎体部分4的顶端固定连接，需要说明的是，圆柱体部分5的直径与椎体部分4顶端的直径相等，通过该设置，可以方便将两者固定在一起。

椎体部分4的下端与集灰斗6的顶端连接，且椎体部分4的下端可以延伸至集灰斗6内，从而方便来自椎体部分4的原料跌落至集灰斗6内。

在实际应用中，进料斗8和旋风分离器可以由聚氯乙烯塑料制备；也可以由不锈钢制备，在本实用新型实施例中，对进料斗8和旋风分离器的组成材料不做具体的限定。

为了能够更清楚的介绍本实用新型实施例提供的一种废旧锂离子电池的回收装置的工作原理，以下一个具体的回收方法来介绍该装置的具体使用方法。

在实际应用中，由于废旧锂离子电池中含有的正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂中的一种；废旧锂离子电池中含有的负极材料为天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅碳材料中的一种；所述的废旧锂离子电池的电池外壳为钢壳、铝壳、铝塑膜中的一种。由于金属锂氧化合物、金属铜、金属铝、有机聚合物的密度之间有较大差异，而本实用新型实施例提供的旋风分离器是一种利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备。当临界粒径为旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径，由于临界粒径与气体粘度、进气口宽度、有效旋转圈数、颗粒密度、进口气速有关，而气体粘度、进气口宽度、有效旋转圈数、颗粒密度均为确定值，因此可以通过改变气体流速，在旋风分离器中将电池的各组成部分按照不同密度依次分离。

将上述碎片通过风机传输至旋风分离器中，根据粉碎的碎片的直径和公式(1)，可以确定第一次将碎片传输至旋风分离器时风机的风速，当碎片传输至旋风分离器时，碎片在旋风分离器中随着气流从上往下呈螺旋形线路做等速运动，锂离子电池包括的正极极片碎片，负极极片碎片，电池外壳碎片，铜集流体和铝集流体跌落至位于旋风分离器底部的集灰斗内，而锂离子电池包括的隔膜，垫片等随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出。

其中，d_e为所述颗粒的临界粒径，μ为气体粘度，B为所述风机的进气口宽度，N_e为颗粒在所述旋风分离器中的有效旋转圈数，ρ_s为所述颗粒的密度，u_i为所述风机的进口气速。

为了区分说明，将跌入集灰斗内的碎片确认为第一碎片，且第一碎片的密度均大于从旋风分离器顶部排出口排出的碎片的密度。在本实用新型实施例中，对第一碎片的具体密度不做限定。

通过上述方法，可以将锂离子电池中包括的密度比较大的材料回收到集灰斗内，相应地，将锂离子电池中包括的密度比较小的材料通过旋风分离器顶部排出。即第一次通过旋风分离器，可以初步将锂离子电池包括的多种材料分为两类。

比如，按照公式(1)，确定风机的风速为10m/s，压力为0.11MPa时，碎片在旋风分离器中随着气流从上往下呈螺旋形线路做等速运动，正极极片碎片，负极极片碎片，电池外壳碎片，铜集流体和铝集流体跌落至集灰斗内，而隔膜，垫片随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出。

将获取到的第一碎片粉碎成粒径介于10-200μm的颗粒，上述颗粒同样也包括有多个不同密度的材料，比如，铝粉颗粒，石墨粉颗粒，铁粉颗粒和铜粉颗粒。

根据公式(1)，第一次设置风机的风速，然后将上述颗粒传输至旋风分离器中，上述颗粒中具有第一密度的颗粒通过旋风分离器跌落至所述集灰斗内，而上述颗粒中具有第二密度的颗粒则通过旋风分离器的顶部排出口排出。需要说明的是，这里的第一密度为具有相同密度的材料，而第二密度则为小于第一密度的多种材料或者一种材料。比如，当颗粒内包括有两种材料时，则第二密度则只包括一种材料，且这种材料的密度小于具有第一密度的材料的密度；若颗粒内包括有三种材料时，则第二密度包括有两种材料，且这两种材料的密度均小于具有第一密度的材料的密度。在本实用新型实施例中，对颗粒内包括的材料的数量不做限定，相应地，对第二密度对应的材料的数据不做具体的限定。

比如，颗粒内包括有铝粉颗粒，石墨粉颗粒，铁粉颗粒和铜粉颗粒时，需要通过旋风分离器将上述多种颗粒进行分离，则可以按照以下步骤进行：

根据公式(1)，第一次设置风机的风速为16m/s，压力为0.11MPa时，颗粒在旋风分离器中随着气流从上往下呈螺旋形线路做等速运动，铜粉颗粒通过旋风分离器跌落至集灰斗内，铝粉颗粒，石墨粉颗粒，铁粉颗粒通过旋风分离器的顶部排出口排出。

根据公式(1)，第二次设置风机的风速为17m/s，压力为0.11MPa时，颗粒在旋风分离器中随着气流从上往下呈螺旋形线路做等速运动，铁粉颗粒通过旋风分离器跌落至所述集灰斗内，铝粉颗粒，石墨粉颗粒通过旋风分离器的顶部排出口排出。

根据公式(1)，第三次设置风机的风速为18m/s，压力为0.11MPa时，颗粒在旋风分离器中随着气流从上往下呈螺旋形线路做等速运动，铝粉颗粒，通过旋风分离器跌落至集灰斗内，石墨粉颗粒通过旋风分离器的顶部排出口排出。

实施例一

(1)取100只正极活性物质为钴酸锂的废旧LIR18650钢壳圆柱型锂离子电池，以10mA电流恒流放电，截止电压为0V。将彻底放电的锂离子电池直接机械分拆成当量直径为15mm的碎片；

(2)将步骤(1)中得到的当量直径为15mm的碎片加入到加料斗，盖好上盖。将风机风速调整为10m/s(压力为0.11MPa)恒定不变，打开加料斗进料阀门，使碎片通过风机吹入旋风分离器，碎片随着气流先从上往下呈螺旋形线路做等速运动，钴酸锂正极片、石墨负极片、铝集流体、铜集流体、镀镍钢壳等密度较大的碎片在旋风分离器底部集灰斗收集；然后密度较小的聚乙烯隔膜等碎片再随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出收集；其中，螺旋形线路如图1所示。

(3)将步骤(2)中得到的钴酸锂正极片、石墨负极片、镀镍钢壳等密度较大的碎片在球磨机中球磨粉碎成粒径为15μm的颗粒，将获得的颗粒加入到加料斗，盖好上盖。将风机风速调整为16m/s(压力为0.11MPa)恒定不变，打开加料斗进料阀门，使获得的颗粒通过风机的巨大气流吹入旋风分离器中，颗粒随着气流先从上往下呈螺旋形线路做等速运动，密度最大的铜粉颗粒在旋风分离器底部集灰斗收集；然后密度稍小的钴酸锂、石墨、铝粉、铁粉等颗粒再随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出收集；其中，螺旋形线路如图1所示。

(4)将步骤(3)中得到的钴酸锂、石墨、铝粉、铁粉等颗粒，将获得的颗粒加入到加料斗，盖好上盖。将风机风速调整为17m/s(压力为0.11MPa)恒定不变，打开加料斗进料阀门，将获得的颗粒通过风机的巨大气流吹入旋风分离器中，颗粒随着气流先从上往下呈螺旋形线路做等速运动，密度最大的铁粉颗粒在旋风分离器底部集灰斗收集；然后密度稍小的钴酸锂、石墨、铝粉等颗粒再随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出收集；其中，螺旋形线路如图1所示。

(5)将步骤(4)中得到的钴酸锂、石墨、铝粉等颗粒，将获得的颗粒加入到加料斗，盖好上盖。将风机风速调整为18m/s(压力为0.11MPa)恒定不变，打开加料斗进料阀门，将获得的颗粒通过风机的巨大气流吹入旋风分离器中，颗粒随着气流先从上往下呈螺旋形线路做等速运动，密度最大的铝粉颗粒在旋风分离器底部集灰斗收集；然后密度稍小的钴酸锂、石墨等颗粒再随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出收集；其中，螺旋形线路如图1所示。

(6)将步骤(5)中得到的钴酸锂、石墨等颗粒，将获得的颗粒加入到加料斗，盖好上盖。将风机风速调整为19m/s(压力为0.11MPa)恒定不变，打开加料斗进料阀门，将获得的颗粒通过风机的巨大气流吹入旋风分离器中，颗粒随着气流先从上往下呈螺旋形线路做等速运动，密度大的钴酸锂颗粒在旋风分离器底部集灰斗收集；然后密度稍小的石墨颗粒再随气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出收集；其中，螺旋形线路如图1所示。

(7)将步骤(6)中得到的石墨颗粒，将获得的颗粒加入到加料斗，盖好上盖。将风机风速调整为20m/s(压力为0.11MPa)恒定不变，打开加料斗进料阀门，将获得的颗粒通过风机的巨大气流吹入旋风分离器中，颗粒随着气流先从上往下呈螺旋形线路做等速运动，石墨颗粒在旋风分离器底部集灰斗收集；然后洁净的气流由下往上呈螺旋形线路做等速运动，在旋风分离器顶部排出口排出。其中，螺旋形线路如图1所示。

综上所述，本实用新型实施例提供一种废旧锂离子电池的回收装置，包括：风机，进料斗和旋风分离器；所述风机的出风口通过风道管与所述旋风分离器的进气口连接，所述进料斗的出口设置在所述风道管上方，且所述进料口的出口与所述风道管相通；所述进料斗包括有进料阀门，所述进料阀门设置在所述进料斗和所述风道管之间，用于调节进入所述风道管的进料流量；所述旋风分离器由上至下依此包括圆柱体部分，椎体部分和集灰斗，所述圆柱体部分的顶端设置有出气口，所述圆柱体部分的侧壁设置所述进气口；所述圆柱体部分的下端与所述椎体部分的顶端固定连接，所述椎体的下端与所述集灰斗的顶端固定连接。该装置将废旧锂离子电池包括的多种材料按照密度不同，采用不同的风速传输至旋风分离器中，从而可以将不同密度的多种材料依此进行分离，该装置结构简单，操作方法容易，通过该装置回收的电池材料纯度高，易于回收再利用。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种废旧锂离子电池的回收装置，其特征在于，包括：

风机，进料斗和旋风分离器；

所述风机的出风口通过风道管与所述旋风分离器的进气口连接，所述进料斗的出口设置在所述风道管上方，且所述进料斗的出口与所述风道管相通；

所述进料斗包括有进料阀门，所述进料阀门设置在所述进料斗和所述风道管之间，用于调节进入所述风道管的进料流量；

所述旋风分离器由上至下依此包括圆柱体部分，椎体部分和集灰斗，所述圆柱体部分的顶端设置有出气口，所述圆柱体部分的侧壁设置所述进气口；所述圆柱体部分的下端与所述椎体部分的顶端固定连接，所述椎体的下端与所述集灰斗的顶端固定连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风机的进风口与所述风道管通过法兰连接；所述风道管与所述进气口通过法兰连接；或者

所述风机的进风口与所述风道管通过卡扣连接；所述风道管与所述进气口通过卡扣连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋风分离器还包括上盖，所述上盖与所述出气口并排设置在所述圆柱体部分的顶端，所述上盖与所述圆柱体部分的顶端通过卡扣固定。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料斗和所述旋风分离器的组成材料为聚氯乙烯塑料；或者

所述进料斗和所述旋风分离器的组成材料为不锈钢。