CN208820021U - 满充电池负极片处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种满充电池负极片处理装置，其包括：反应腔室，用于收容拆解满充电池后得到的负极片，反应腔室的侧壁设置有用于负极片投放和取出的开口；湿度监控发生模块，设置于反应腔室的侧壁，用于为反应腔室提供具有湿度的空气并监控反应腔室内的湿度；安全监控模块，设置于反应腔室的侧壁，用于监控反应腔室内的温度和氢气的浓度。在满充电池负极片处理装置中，将具有较高活性的负极片置于反应腔室内与具有湿度的空气发生缓慢反应，使负极片失去活性，湿度监控发生模块监控反应腔室内的湿度，安全监控模块监控反应时产生的氢气浓度和温度，防止负极片自燃造成安全隐患，实现对满充电池的负极片方便安全的处理，以二次回收利用。

Description

满充电池负极片处理装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池回收领域，尤其涉及一种满充电池负极片处理装置。

背景技术

随着锂离子电池产品应用越来越广泛，锂离子电池相关的企业越来越多，在研发和生产锂离子电池的过程中，需要持续地对锂离子电池性能和品质进行检验，其中对满充电池负极表面状态(析锂、黑斑、褶皱等等)的检测是一个关键的检验项。满充电池是指锂离子电池处于完全充满电的状态，此时锂离子电池的SOC(State of Charge，荷电状态)值为100％。由于满充电池负极活性较高，此时满充电池负极上的产物为LiCx(嵌锂碳)，LiCx 不稳定，在空气中空气湿度太高会自燃，投入水中会发生爆炸式的剧烈反应，所以表面状态检测需要在干燥环境中进行。而在检测完成后，满充电池的 SOC值仍然比较高，如果直接将满充电池转移到室外环境，会出现起火冒烟现象，存在比较高的安全风险，所以需要对满充电池的负极片进行集中的回收处理。

目前常规做法是将满充电池的负极片进行焚烧处理，这种处理方法不仅需要投资建立焚烧塔，还需要对焚烧产生的废气、废渣进行净化处理，日常运营维护成本很高，并且负极片不能二次回收直接利用。对企业来讲，造成很多不必要的浪费。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于一种满充电池负极片处理装置，其能方便、安全的对满充电池负极片进行处理并二次回收利用。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种满充电池负极片处理装置，其包括：反应腔室，用于收容拆解满充电池后得到的负极片，反应腔室的侧壁设置有用于负极片的投放和取出的开口；湿度监控发生模块，设置于反应腔室的侧壁，用于为反应腔室提供具有湿度的空气并监控反应腔室内的湿度；安全监控模块，设置于反应腔室的侧壁，用于监控反应腔室内的温度和氢气的浓度。

在一实施例中，湿度监控发生模块包括：湿度发生装置，固定于反应腔室的侧壁，用于产生并向反应腔室提供具有湿度的空气；以及湿度检测装置，固定于反应腔室的侧壁，与湿度发生装置通信连接，用于检测并控制反应腔室内的湿度。

在一实施例中，湿度发生装置为加湿器。

在一实施例中，湿度发生装置包括雾化器和水箱，雾化器与水箱通过连接管连接。

在一实施例中，湿度检测装置为湿度仪。

在一实施例中，安全监控模块包括：氢气监测装置，固定于反应腔室的侧壁，用于监控反应腔室内产生的氢气的浓度；以及温度监测装置，固定于反应腔室的侧壁，用于监控反应腔室内的温度。

在一实施例中，满充电池负极片处理装置还包括搅拌模块，用于搅拌反应腔室内的负极片。

在一实施例中，搅拌模块为机械搅拌模块。

在一实施例中，满充电池负极片处理装置还包括满充电池拆解模块，用于拆解满充电池得到负极片。

在一实施例中，满充电池拆解模块包括：夹持装置和打磨装置。

本实用新型的有益效果如下：

在本实用新型的满充电池负极片处理装置中，将满充电池具有较高活性的负极片置于反应腔室内与具有湿度的空气发生缓慢的反应，使负极片失去活性，湿度监控发生模块监控反应腔室内的湿度，安全监控模块监控反应过程中产生的氢气的浓度和反应腔室内的温度，防止负极片自燃造成安全隐患，最终实现对满充电池的负极片方便安全的处理，以二次回收利用。

附图说明

图1是本实用新型的满充电池负极片处理装置的一实施例的示意图；

图2是满充电池负极片处理装置的满充电池拆解模块的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1反应腔室 5电池拆解模块

10侧壁 51夹持装置

11进料口 511夹持底座

12出料口 512固定夹持体

2湿度监控发生模块 513活动夹持体

21湿度发生装置 514传动装置

211雾化器 5141传动螺杆

212水箱 5142传动螺母

213连接管 515第二驱动装置

22湿度检测装置 52打磨装置

3安全监控模块 521砂轮

31氢气监测装置 522第二电机

32温度监测装置 L夹持底座的长度方向

4搅拌模块

41第一驱动装置

42旋转主轴

43搅拌桨

具体实施方式

附图示出本实用新型的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本实用新型的示例，本实用新型可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本实用新型。

本实用新型的满充电池负极片处理装置可用于满充电池的负极片的回收处理。满充电池为锂离子电池，满充电池是指锂离子电池处于完全充满电的状态。满充电池包括电极组件和外壳。外壳依据电池的类型，即罐型电池和袋型电池而不同，罐型电池的外壳包括壳体和顶盖，顶盖的周缘与壳体固定，电极组件密封收容于顶盖和壳体组成的腔体内；而袋型电池的外壳由封装膜封装形成，封装膜包括内外聚合物层和中间的金属层，金属层可以为铝箔、铜箔、不锈钢箔。电极组件包括正极片、负极片以及将正极片和负极片间隔开的隔离膜。正极片、负极片均包括集流体和设置在集流体上的活性物质层。

图1是本实用新型的满充电池负极片处理装置的一实施例的示意图；图 2是满充电池负极片处理装置的满充电池拆解模块的示意图。

满充电池负极片处理装置包括反应腔室1、湿度监控发生模块2以及安全监控模块3。满充电池负极片处理装置还可包括搅拌模块4以及满充电池拆解模块5。

反应腔室1用于收容拆解满充电池后得到的负极片，反应腔室1的侧壁 10设置有开口，用于负极片的投放和取出。如图1所示，在一实施例中，开口可替代地设置为进料口11和出料口12，以从进料口11投放负极片、从出料口12取出负极片。在一实施例中，进料口11可设置于反应腔室1的侧壁，出料口12设置于反应腔室1的底壁，当然进料口11也可设置于反应腔室1 的顶壁。为严格控制反应腔室1内的所发生反应的程度，需保证反应腔室1 内部密封，在反应腔室1内反应未发生前保证湿度小于2％。

反应腔室1的内部形状优选地可为圆柱体或椭圆体，方便加工且能保证充分搅拌，当然也可为其它形状。反应腔室1的材质可为铝、铝合金和不锈钢中的一种。

湿度监控发生模块2设置于反应腔室1的侧壁10，用于为反应腔室1提供具有湿度的空气并监控反应腔室1内的湿度。满充电池的负极片上富锂，负极片上的产物为LiCx(嵌锂碳)，LiCx不稳定，在反应腔室1中，LiCx 与湿度监控发生模块2提供的空气中的水蒸气发生反应生成氢气并产生热量，在反应过程中需对氢气浓度和温度进行监控，以防止反应腔室1内热量过高而起火爆炸。

湿度监控发生模块2包括湿度发生装置21和湿度检测装置22。

湿度发生装置21固定于反应腔室1的侧壁10，用于产生并向反应腔室 1提供具有湿度的空气。可对湿度发生装置21设定喷出的空气的湿度，向反应腔室1内喷出不同湿度的空气。湿度发生装置21包括雾化器211和水箱212，雾化器211与水箱212通过连接管213连接，向水箱212中加入水，水箱212中的水通过连接管213进入雾化器211，而后雾化成为具有湿度的空气进入反应腔室1内。湿度发生装置21可为加湿器。

湿度检测装置22固定于反应腔室1的侧壁10，与湿度发生装置21通信连接，用于检测并控制反应腔室1内的湿度。通过实时检测反应腔室1内部的湿度，将检测的湿度信息反馈给湿度发生装置21而控制湿度发生装置21 喷出的空气的湿度，如果湿度过高，降低湿度发生装置21所喷出的空气的湿度。从而确保反应腔室1内部湿度稳定在预先设定的范围内，预先设定的湿度的范围要使负极片与具有湿度的空气发生缓慢的反应，保证负极片不会自燃。湿度检测装置22可为湿度仪。通信连接可以为有线连接或无线连接。

安全监控模块3包括氢气监测装置31和温度监测装置32。安全监控模块3监控反应腔室1内的氢气的浓度和温度，防止因氢气浓度过高或发生反应产生的热量过高而发生起火甚至爆炸。

氢气监测装置31固定于反应腔室1的侧壁10，用于监控反应腔室1内产生的氢气的浓度。氢气监测装置31可为氢气探测器。温度监测装置32固定于反应腔室1的侧壁10，用于监控反应腔室1内的温度。温度监测装置 32可为温度测量仪。当反应腔室1内部的氢气的浓度和温度超过设定的阈值时，氢气监测装置31和温度监测装置32能够自动发出安全警报，从而及时采取应急措施。

搅拌模块4用于搅拌反应腔室1内的负极片，从而加速负极片与具有湿度的空气发生充分地反应。

在一实施例中，搅拌模块4为机械搅拌模块。搅拌模块4包括第一驱动装置41、旋转主轴42以及搅拌桨43。

第一驱动装置41用于驱动旋转主轴42旋转从而带动搅拌桨43转动，第一驱动装置41设置于反应腔室1外，设置于反应腔室1内的旋转主轴42 一端连接于第一驱动装置41、另一端连接于设置于反应腔室1内的搅拌桨 43。搅拌桨43可为诸如桨式、推进式、涡轮式、锚式、螺杆式、螺带式等各种型式中的其中一种。搅拌桨43的材质可为铝、铝合金和不锈钢中的其中一种。第一驱动装置41可为电机，根据实际性价比、控制精度、驱动力大小等参数，电机可以选用普通三相交流异步电机、同步电机、直流电机、步进电机、伺服电机等。

满充电池拆解模块5用于拆解满充电池得到负极片，并且为了防止满充电池起火冒烟，要将满充电池拆解模块5置于湿度小于2％的环境中来进行拆解操作。满充电池拆解模块5包括夹持装置51和打磨装置52。

在图2所示的实施例中，夹持装置51包括夹持底座511、固定夹持体 512和活动夹持体513、传动装置514以及第二驱动装置515，固定夹持体 512固定于夹持底座511的长度方向L上的一端，活动夹持体513设置于夹持底座511上并沿夹持底座511的长度方向L能够滑动，活动夹持体513与传动装置514连接，第二驱动装置515用于驱动传动装置514带动活动夹持体513在夹持底座511上滑动。传动装置514为螺杆传动装置514，螺杆传动装置514包括：传动螺杆5141，一端连接于第二驱动装置515、另一端连接于活动夹持体513；以及传动螺母5142，固定于夹持底座511并套设于传动螺杆5141上，与传动螺杆5141螺纹配合。第二驱动装置515可为旋转手柄。采用固定夹持体512和活动夹持体513这样一端固定一端移动的可调的夹持结构使满充电池能被精准定位，提高拆解的准确度，防止对满充电池的电极组件造成破坏，保证极片等可正常回收并再利用。

打磨装置52包括砂轮521和第二电机522。第二电机522驱动砂轮521 快速转动切割满充电池的外壳，使电极组件暴露从而得到负极片。根据实际性价比、控制精度、驱动力大小等参数，第二电机522可以选用普通三相交流异步电机、同步电机、直流电机、步进电机、伺服电机等。

图2的满充电池拆解模块5适用于罐型电池。对于袋型电池可以采用其他合适的手段，例如剪开封装膜的手段，即可实现极片的拆解。

下面将说明实施图1和图2所示的满充电池负极片处理装置的实施例的操作过程。在湿度<2％的环境中，拆解满充状态(即SOC值为100％)下的方形电池120AH，尺寸为39mm*200mm*167mm，将该方形电池倒置夹持在夹持装置51上，调整方形电池的顶盖到砂轮521的距离之后，旋转作为第二驱动装置515的旋转手柄，缓慢移动活动夹持体513，使方形电池紧固夹持于固定夹持体512和活动夹持体513之间。打开第二电机522，开始切割方形电池。完成拆解后，挑出负极片。打开进料口11，将拆解完毕后得到的负极片丢入反应腔室1内，并锁紧进料口11。设置湿度发生装置21，设定程序如下：10％湿度持续10min；50％湿度持续10min；80％湿度持续10min。湿度检测装置22实时检测反应腔室1内的湿度。完成设置后，启动第一驱动装置41，将搅拌桨43转速设置为10circle/min，此时负极片在反应腔室1 中开始和空气中的水蒸气发生反应，由于反应过程中产生热量和氢气，作为氢气监测装置31的氢气探测器会实时显示当前的氢气浓度，温度测量仪会实时显示当前的温度，另外，若氢气浓度超过8000ppm或者温度超过80℃，满充电池负极片处理装置自动进入安全模式，湿度监控发生模块2会停止对有湿度的空气的注入，直接将外界空气注入反应腔室1(外界湿度<2％)，直到氢气浓度和温度达到安全阈值以下。待设定程序运行结束后，打开出料口12，将负极片取出，此时负极片已经失去活性，可以安全回收给供应商。在这里补充说明，前述的湿度为相对湿度，是指空气实际所含水蒸气密度和同温下饱和水蒸气密度的百分比值。

本实用新型的满充电池负极片处理装置可针对满充电池在进行处理时实际SOC值状态，来设定不同程序。SOC值越低，处理负极片的时间越短。

在本实用新型的满充电池负极片处理装置中，将满充电池具有较高活性的负极片置于反应腔室1内与具有湿度的空气发生缓慢的反应，使负极片失去活性，湿度监控发生模块2监控反应腔室1内的湿度，安全监控模块3监控反应过程中产生的氢气的浓度和反应腔室1内的温度，防止负极片自燃造成安全隐患，最终实现对满充电池的负极片方便安全的处理，以二次回收利用。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种满充电池负极片处理装置，其特征在于，包括：

反应腔室(1)，用于收容拆解满充电池后得到的负极片，反应腔室(1)的侧壁(10)设置有用于负极片的投放和取出的开口；

湿度监控发生模块(2)，设置于反应腔室(1)的侧壁(10)，用于为反应腔室(1)提供具有湿度的空气并监控反应腔室(1)内的湿度；

安全监控模块(3)，设置于反应腔室(1)的侧壁(10)，用于监控反应腔室(1)内的温度和氢气的浓度。

2.根据权利要求1所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，湿度监控发生模块(2)包括：

湿度发生装置(21)，固定于反应腔室(1)的侧壁(10)，用于产生并向反应腔室(1)提供具有湿度的空气；以及

湿度检测装置(22)，固定于反应腔室(1)的侧壁(10)，与湿度发生装置(21)通信连接，用于检测并控制反应腔室(1)内的湿度。

3.根据权利要求2所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，湿度发生装置(21)为加湿器。

4.根据权利要求3所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，湿度发生装置(21)包括雾化器(211)和水箱(212)，雾化器(211)与水箱(212)通过连接管(213)连接。

5.根据权利要求2所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，湿度检测装置(22)为湿度仪。

6.根据权利要求1所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，安全监控模块(3)包括：

氢气监测装置(31)，固定于反应腔室(1)的侧壁(10)，用于监控反应腔室(1)内产生的氢气的浓度；以及

温度监测装置(32)，固定于反应腔室(1)的侧壁(10)，用于监控反应腔室(1)内的温度。

7.根据权利要求1所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，满充电池负极片处理装置还包括搅拌模块(4)，用于搅拌反应腔室(1)内的负极片。

8.根据权利要求7所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，搅拌模块(4)为机械搅拌模块。

9.根据权利要求1所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，满充电池负极片处理装置还包括满充电池拆解模块(5)，用于拆解满充电池得到负极片。

10.根据权利要求9所述的满充电池负极片处理装置，其特征在于，满充电池拆解模块(5)包括：夹持装置(51)和打磨装置(52)。