CN212396930U - 一种动力锂电池电芯粉碎装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力锂电池电芯粉碎装置，包括给料口、电芯破碎机、振动筛、卸料器、循环返料机和返料口；所述给料口设置在电芯破碎机腔体上，所述电芯破碎机设置在所述电芯破碎机腔体内，所述电芯破碎机腔体与振动筛腔体连接；所述振动筛设置在所述振动筛腔体内；所述振动筛腔体与所述卸料器连接；所述返料口设置在所述循环返料机上；所述循环返料机的一端与所述振动筛腔体连接，另一端通过返料口与所述电芯破碎机腔体连接。本实用新型装置稳定可靠、易于操作，能够显著提高作业效率和电芯黑粉的脱落率。

Description

一种动力锂电池电芯粉碎装置

技术领域

本实用新型涉及废旧锂电池回收利用技术领域，尤其涉及一种动力锂电池电芯粉碎装置。

背景技术

自2017年起中国新能源汽车产销量，连续3年超过全球总量的50％，而动力锂电池2018年便迎来第一波退役高峰，理论退役量将达6.6GWh、重量约10万吨，远高于企业的回收产能，加之锂电池的回收流通环节不畅，多数退役的废旧锂电池无法到达正规的回收企业。锂电池电芯由正极、负极、隔膜和电解液构成，正极由铝箔及涂敷在铝箔上的正极材料组成，负极由铜箔及涂敷在铜箔上的负极材料组成，隔膜一般是PE或PP材料，电解液主要是电解质和溶剂构成。以三元锂电池为例，其正极材料中含有Ni，Co，Li和Mn等多种金属元素，具有巨大的经济价值，若没有得到有效回收不仅造成资源浪费，而且会导致土壤污染，甚至污染地下水。电解液中常用电解质六氟磷酸锂(LiPF₆)在空气中由于水蒸气的作用而迅速分解，放出PF₅而产生HF烟雾，腐蚀性强，对人体损害较大。回收再利用废旧锂电池不仅可以缓解Co，Li矿产资源严重依赖国外进口的难题，实现矿产资源的良性循环利用，而且可以减少环境污染，实现绿色可持续发展。

动力锂电池进入再生利用环节后，先放电至安全电压以内，再将电池包拆解成模组、然后再拆解成单体电芯，单体电芯则继续进行粉碎处理，目前主要是通过破碎、热解和分选工艺流程后得到冶金用黑粉原材料。现有的单体电芯破碎机有锤式破碎机、刀式破碎机等，破碎机底部设计有筛网，粒度合格物料通过筛孔排出，不合格物料在破碎机内反复破碎，直至合格为止。

现有的单体电芯破碎机在动力锂电池再生利用中应用许多，但是仍存在一些缺点：1)电池物料在破碎腔内驻留时间长，破碎效率低，易引起腔内高温发热问题；2)破碎机的筛网经常堵塞和更换，设备停机频繁，增大设备的运行和维护成本，降低了设备作业率和可靠性；3)破碎机的筛网对物料起到拦截和强制筛分作用，容易导致电芯的铝壳、铜箔或者铝箔折叠，夹带正负极粉料，不利于后续的分选作业，也会降低正负极粉料的回收率；4)现有破碎机的转子刀具易造成粉碎后的物料成团，粉料包裹现象严重，不利于正负极粉料的分离。

实用新型内容

本实用新型致力于解决现有锂电池单体电芯破碎装置的设计和使用问题，以解决破碎机筛网堵塞、损坏和更换难，以及破碎后物料成团、包裹黑粉的问题，提高设备的作业率，进而提高设备的可靠性和稳定性。

本实用新型提供一种动力锂电池电芯粉碎装置，包括给料口、电芯破碎机、振动筛、卸料器、循环返料机和返料口；所述给料口设置在电芯破碎机腔体上，所述电芯破碎机设置在所述电芯破碎机腔体内，所述电芯破碎机腔体与振动筛腔体连接；所述振动筛设置在所述振动筛腔体内；所述振动筛腔体与所述卸料器连接；所述返料口设置在所述循环返料机上；所述循环返料机的一端与所述振动筛腔体连接，另一端通过返料口与所述电芯破碎机腔体连接。

优选的，还包括给料器，所述给料器设置在所述给料口与所述电芯破碎机腔体之间，所述返料口与所述给料器连接。

优选的，还包括抽风口，所述抽风口与所述电芯破碎机腔体连接。

优选的，所述电芯破碎机包括：传动系统、转子轴和转子组件；所述传动系统与所述转子轴连接；所述转子组件与所述转子轴连接。

优选的，所述传动系统包括：电机、皮带轮和配重轮；所述电机与所述皮带轮连接，所述转子轴一端与所述皮带轮连接，另一端与所述配重轮连接。

优选的，所述转子组件包括：转子焊接件、转子动刀和定刀组件；所述转子动刀通过所述转子焊接件与所述转子轴连接；所述转子动刀通过螺栓组件与转子焊接件连接。

优选的，所述转子组件有多个，且均布在所述转子轴上。

优选的，所述定刀组件包括：破碎定刀和定刀支架，所述破碎定刀和所述定刀支架之间用可调节螺栓连接。

优选的，所述循环返料机包括输送带和返料腔，所述输送带设置在所述返料腔内，所述输送带底端与所述振动筛腔体一侧连通，所述输送带顶端通过设置在所述返料腔上的开口与所述返料口连接。

优选的，所述输送带长度方向设置有物料分隔板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在振动筛腔体和破碎机之间设置循环返料机以及返料口，使得振动筛腔体内的大块物料通过循环返料机和返料口再次进入电芯破碎机内反复多次破碎，解决现有技术中破碎机筛网堵塞、损坏和更换难，以及破碎后物料成团、包裹黑粉的问题，提高设备的作业率，进而提高设备的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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一种动力锂电池电芯粉碎装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例传动系统示意图；

图3为本实用新型实施例转子组件结构示意图；

图4为本实用新型实施例转子动刀矩形齿示意图；

图5为本实用新型实施例转子动刀与定刀组件示意图；

图6为本实用新型实施例循环返料机输送带结构简图。

附图标记说明：

1：循环返料机；2：返料口；3：给料口；4：给料器；5：电芯破碎机；5-1：转子焊接件；5-2：转子动刀；5-3：破碎定刀；5-4：定刀支架；6：振动筛；7：卸料器；8：透明观察口；9：皮带轮；10：抽风口；11：配重轮。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图4所示，本实用新型提供一种动力锂电池电芯粉碎装置，包括给料口3、电芯破碎机5、振动筛6、卸料器7、循环返料机1和返料口2；给料口3设置在电芯破碎机腔体上，电芯破碎机5设置在电芯破碎机腔体内，电芯破碎机腔体与振动筛腔体连接；振动筛6设置在振动筛腔体内；振动筛腔体与卸料器7连接；返料口2设置在循环返料机1上；循环返料机1的一端与振动筛腔体连接，另一端通过返料口2与电芯破碎机腔体连接。给料口3和返料口2均设计为倾斜式，给料口3用于投放无电单体电芯，返料口2与电芯破碎机腔体密闭连接。振动筛6采用单层振动筛，筛孔一般为圆形，也可以为方形或者菱形，筛孔当量直径范围在19毫米至37.5毫米之间。本实用新型中筛孔直径优选25毫米。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，还包括给料器4，给料器4设置在给料口3与电芯破碎机腔体之间，返料口2与给料器4密闭连接。给料器4设计为旋转式，旋转方向为逆时针、变频调速，使单体电芯在给料时缓慢进入电芯破碎机腔体中，给料速度可控。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，还包括抽风口10，抽风口10与电芯破碎机腔体连接。抽风口10用于抽吸破碎期间产生的刺激性气体和腔体内的空气。

在一个更优选的实施例中，电芯破碎机5包括：传动系统、转子轴和转子组件；传动系统与转子轴连接；转子组件与转子轴连接。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，传动系统包括：电机、皮带轮9和配重轮11；转子轴一端与皮带轮9连接，另一端与配重轮11连接。本实用新型中传动系统也可以采用电机和减速机组合的传动方式，此种方式下不需要使用配重轮11。

如图2和图3所示，在一个更优选的实施例中，转子组件包括：转子焊接件5-1、转子动刀5-2和定刀组件；转子动刀5-2通过螺栓组件与所述转子焊接件5-1连接。转子焊接件5-1交错布置，安装时交错相位角优选20°，交错布置的设计使得不同时间进入电芯破碎机腔体内的电芯被不同的转子动刀5-2剪切，缩短电芯在电芯破碎机腔体内的等待时间，而且有助于转子轴上不同位置受力均衡，利于提高设备的整体使用寿命。本实用新型中，转子动刀5-2优选矩形齿形状，数个矩形齿彼此相连形成矩形刀。相邻矩形齿的间距为B，间距B的取值范围为15毫米至40毫米，本实用新型优选的矩形齿间距B为25毫米。转子动刀5-2通过螺栓连接在转子焊接件5-1的动刀支架上，转子动刀5-2磨损后可更换刀片。转子动刀5-2的边缘线速度为10m/s至30m/s，在本实用新型中，转子动刀5-2的线速度优选20m/s。

如图2所示，在一个更优选的实施例中，转子组件有多个，且均布在转子轴上。本实用新型中，转子组件优选6个，即在转子轴上相邻的转子组件夹角为60°。

如图3所示，在一个更优选的实施例中，定刀组件包括：破碎定刀5-3和定刀支架5-4，破碎定刀5-3和定刀支架5-4之间用可调节螺栓连接。转子动刀5-2与破碎定刀5-3间隙为b，可以根据刀具磨损情况、物料大小和破碎力度需要调整转子动刀5-2与破碎定刀5-3的间隙b,间隙b取值范围在3毫米至8毫米。本实用新型中，间隙b优选5毫米。

在一个更优选的实施例中，循环返料机1包括输送带和返料腔，输送带设置在返料腔内，输送带底端与振动筛腔体一侧连通，输送带顶端通过设置在返料腔上的开口与返料口2连接。

如图4所示，在一个更优选的实施例中，输送带长度方向设置有物料分隔板，便于垂直输送时物料托运。物料分隔板与返料腔内壁间隙不宜太大，一般为5-10mm。本实用新型中，间隙优选6毫米。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，循环返料机1还包括透明观察口8，透明观察口8位于循环返料机1底端，既可以观察输送带的工作状态，也可用于清理掉落的电芯破碎料。

无电锂电池电芯经给料口3进入给料器4，通过给料器4逆时针旋转将电芯送入电芯破碎机5中，单体电芯经电芯破碎机5的转子动刀和破碎定刀5-3高速剪切，破碎后的物料下落到振动筛6上筛分，筛上物经循环返料机1输送返回至顶部的返料口2，下落至给料器4中继续参与下一个破碎过程。尺寸合格的筛下物进入卸料器7排出，并进入后续分选作业。给料器4和卸料器7可以减少进入破碎机中的空气，抽风口10与外部风管及引风机等连接，及时把破碎腔内气体和粉尘抽出，始终确保破碎腔中处于负压状态，避免破碎过程中的刺激性气体和粉尘外泄，减少破碎热量聚集，提高设备的安全性和可靠性。

本实用新型提供的动力锂电池电芯粉碎装置设计有单轴矩形刀转子，电芯进入转子中被矩形的转子动刀5-2和破碎定刀5-3高速剪切，一次性通过，该装置无常规筛网，避免物料在电芯破碎腔内反复挤压，揉搓，降低了物料成团、成球的概率，也避免了筛网堵塞并停机更换的难题，装置稳定可靠、易于操作，显著提高了设备作业率和电芯黑粉的脱落率。

本实用新型不仅适合于方壳电池电芯，也适合软包或者圆柱电芯的破碎。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，包括给料口(3)、电芯破碎机(5)、振动筛(6)、卸料器(7)、循环返料机(1)和返料口(2)；所述给料口(3)设置在电芯破碎机腔体上，所述电芯破碎机(5)设置在所述电芯破碎机腔体内，所述电芯破碎机腔体与振动筛腔体连接；所述振动筛(6)设置在所述振动筛腔体内；所述振动筛腔体与所述卸料器(7)连接；所述返料口(2)设置在所述循环返料机(1)上；所述循环返料机(1)的一端与所述振动筛腔体连接，另一端通过返料口(2)与所述电芯破碎机腔体连接。

2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，还包括给料器(4)，所述给料器(4)设置在所述给料口(3)与所述电芯破碎机腔体之间，所述返料口(2)与所述给料器(4)连接。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，还包括抽风口(10)，所述抽风口(10)与所述电芯破碎机腔体连接。

4.根据权利要求3所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述电芯破碎机(5)包括：传动系统、转子轴和转子组件；所述传动系统与所述转子轴连接；所述转子组件与所述转子轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述传动系统包括：电机、皮带轮(9)和配重轮(11)；所述电机与所述皮带轮(9)连接，所述转子轴一端与所述皮带轮(9)连接，另一端与所述配重轮(11)连接。

6.根据权利要求4所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述转子组件包括：转子焊接件(5-1)、转子动刀(5-2)和定刀组件；所述转子动刀(5-2)通过螺栓组件与所述转子焊接件(5-1)连接。

7.根据权利要求6所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述转子组件有多个，且均布在所述转子轴上。

8.根据权利要求6所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述定刀组件包括：破碎定刀(5-3)和定刀支架(5-4)，所述破碎定刀(5-3)和所述定刀支架(5-4)之间用可调节螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述循环返料机(1)包括输送带和返料腔，所述输送带设置在所述返料腔内，所述输送带底端与所述振动筛腔体一侧连通，所述输送带顶端通过设置在所述返料腔上的开口与所述返料口(2)连接。

10.根据权利要求9所述的一种动力锂电池电芯粉碎装置，其特征在于，所述输送带长度方向设置有物料分隔板。

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