CN212551007U - 废旧动力电池单体全组分回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废旧动力电池单体全组分回收系统，包括：单体放电系统、破碎系统、电解液回收系统、隔膜回收系统、裂解系统、尾气净化系统和分选系统，能对电池中的电解液、隔膜纸、电池粉和金属物料进行全组分回收。废旧动力电池经过放电、破碎、电解液回收、隔膜纸回收、裂解、分选等工序得到最终产物，整套系统各工序首尾相连，能实现连续化生产、减少物料周转、显著降低了人工及能耗成本；能将电池全组分进行回收；电池经过放电后再进行破碎，工艺安全可靠。去除电池破碎料中的隔膜及电解液后，再采用裂解工艺处理电池破碎料，使得裂解反应更加简单，且有效避免了隔膜熔融造成物料粘接性问题，使电池正负极粉末与集流体分离更加彻底。

Description

废旧动力电池单体全组分回收系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池回收系统领域，特别涉及一种废旧动力电池单体全组分回收系统。

背景技术

2017年以来，中国市场纯电动乘用车产品的电池包平均能量密度每年都有显著提高，到2019年已达到整体144.07Wh/kg的高水平。2020年3月31日，为促进汽车消费，国务院会议中确定了新能源汽车购置补贴延长2年的“救市”政策。电池能量密度的提高及积极新能源政策的颁布，将带动动力电池需求量的增长。此外，中国电动汽车百人会《动力电池全生命周期资产运营管理》课题报告显示，2018年后我国的新能源汽车动力电池进入规模化报废期，预计2023年报废量将达48.09万吨，届时会产生大量废旧动力锂电池，由于废旧电池中含有有价金属镍钴锰锂，因此具有很大的回收再利用价值。

废旧动力电池单体由外壳、电解液、隔膜和正负极组成，它是构成电池模组的基本单元。现有技术处理废旧动力电池单体，先将电池单体盐水放电之后破碎成碎料，然后采用低温焚烧法处理电解液、隔膜，热处理后的物料进行破碎分选得到产品。以上处理方式放电时间长、电解液和隔膜无法回收、且电池粉和金属物料回收率及纯度低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种废旧动力电池单体全组分回收系统，能够将电池全组分进行回收。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

根据本实用新型的第一方面实施例的废旧动力电池单体全组分回收系统，包括：

单体放电系统，包括上料机、放电柜和第一皮带输送机；

破碎系统，包括依次连接的粗破机、第一细破机和第二皮带输送机，所述粗破机与所述第一皮带输送机连接；

电解液回收系统，包括带式炉、第三皮带输送机、冷冻机、冷凝器和储液罐，所述带式炉与所述破碎系统连接，所述带式炉包括与所述冷凝器连接的气体出口、以及与所述第三皮带输送机连接的固体出口，所述冷凝器、所述储液罐分别和所述冷凝器连接；

隔膜回收系统，包括气流分选筛、隔膜收纳箱、第四皮带输送机、第三引风机和第二布袋收尘器，所述气流分选筛的进料端和出料端分别与所述第三皮带输送机、第四皮带输送机连接，所述气流分选筛的隔膜出口依次连接所述隔膜收纳箱、所述第三引风机和所述第二布袋收尘器；

裂解系统，与所述第四皮带输送机连接，包括裂解炉和热风炉，所述裂解炉包括回转窑和热风夹套，所述热风夹套的进风口和所述热风夹套连接，所述热风炉包括助燃风机、能源燃烧器和热风箱，所述能源燃烧器包括天然气燃烧器和裂解气燃烧器；

尾气净化系统，包括和所述回转窑连接的裂解气净化系统、以及和所述热风夹套的出风口连接的热风尾气净化系统，所述裂解气净化系统包括依次连接的旋风除尘器、换热器、第三布袋收尘器和第四引风机，所述第四引风机和所述裂解气燃烧器相连，所述热风尾气净化系统包括依次连接的喷淋塔、第二气液分离器、第四布袋收尘器和第五引风机，所述第五引风机末端和大气相通；

分选系统，包括依次连接的第一螺旋输送机、第一筛分机、第二螺旋输送机、第二细破机、第三螺旋输送机、第二筛分机、第五皮带输送机和涡电流分选机，所述第一螺旋输送机和所述回转窑的出料口连接。

根据本实用新型实施例的废旧动力电池单体全组分回收系统，至少具有如下有益效果：通过电解液回收系统、隔膜回收系统、裂解系统和分选系统，处理废旧动力电池单体，能对电池中的电解液、隔膜纸、电池粉和金属物料进行全组分回收。废旧动力电池经过放电、破碎、电解液回收、隔膜纸回收、裂解、分选等工序得到最终产物，整套系统各工序首尾相连，能实现连续化生产、减少物料周转、显著降低了人工及能耗成本。能将电池全组分进行回收。电池经过放电后再进行破碎，工艺安全可靠。去除电池破碎料中的隔膜及电解液后，再采用裂解工艺处理电池破碎料，使得裂解反应更加简单，且有效避免了隔膜熔融造成物料粘接性问题，使电池正负极粉末与集流体分离更加彻底。

根据本实用新型的一些实施例，所述单体放电系统还包括上料平台和散热风机，所述散热风机安装在所述放电柜旁。

根据本实用新型的一些实施例，所述粗破机为双轴撕碎机，所述第一细破机锤式破碎机。

根据本实用新型的一些实施例，所述破碎系统还包括第一引风机和第一布袋收尘器；所述第一布袋收尘器通过吸风罩分别和所述粗破机、所述第一细破机、所述带式炉相连；所述第一引风机和所述第一布袋收尘器连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述带式炉的炉内气氛为欠氧气氛，所述带式炉的进料端和出料端均设有第一双插板阀。

根据本实用新型的一些实施例，所述电解液回收系统还包括第一气液分离器和第二引风机；所述第一气液分离器连接在所述冷凝器、所述第二引风机之间，所述第一气液分离器的底端和所述储液罐连接；所述第二引风机和所述热风箱连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔膜收纳箱设有两个箱柜；所述的第三引风机的进气端与所述隔膜收纳箱、所述第二细破机相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述回转窑的窑内气氛为无氧气氛，所述回转窑的进料端和出料端设有第二双插板阀。

根据本实用新型的一些实施例，所述的回转窑内设有有氧气含量检测仪、压力监测仪、温度监测仪和紧急泄压装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一筛分机为直线筛形式，所述第二筛分机为圆振筛形式，所述第二细破机为锤式破碎机。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的整体示意图；

图2是本实用新型的单体放电系统示意图；

图3是本实用新型的破碎系统示意图；

图4是本实用新型的电解液回收系统示意图；

图5是本实用新型的隔膜回收系统示意图；

图6是本实用新型的裂解系统示意图；

图7是本实用新型的尾气净化系统示意图；

图8是本实用新型的分选系统示意图。

附图标记：单体放电系统100；上料机110；放电柜120；第一皮带输送机130；破碎系统200；粗破机210；第一细破机220；第二皮带输送机230；电解液回收系统300；带式炉310；第三皮带输送机320；冷冻机330；冷凝器340；储液罐350；气体出口341；固体出口342；隔膜回收系统400；气流分选筛410；隔膜收纳箱420；第四皮带输送机430；第三引风机440；第二布袋收尘器450；隔膜出口411；裂解系统500；裂解炉510；热风炉520；回转窑511；热风夹套512；助燃风机530；能源燃烧器540；热风箱550；天然气燃烧器560；裂解气燃烧器570；尾气净化系统600；裂解气净化系统610；热风尾气净化系统620；旋风除尘器611；换热器612；第三布袋收尘器613；第四引风机614；喷淋塔621；第二气液分离器622；第四布袋收尘器623；第五引风机624；分选系统700；第一螺旋输送机710；第一筛分机720；第二螺旋输送机730；第二细破机740；第三螺旋输送机750；第二筛分机760；第五皮带输送机770；涡电流分选机780；上料平台140；散热风机150；第一引风机240；第一布袋收尘器250；吸风罩260；第一双插板阀311；第一气液分离器360；第二引风机370；第二双插板阀580。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1，一种废旧动力电池单体全组分回收系统，包括：单体放电系统100、破碎系统200、电解液回收系统300、隔膜回收系统400、裂解系统500、尾气净化系统600和分选系统700。

参照图1和图2，单体放电系统100，包括上料机110、放电柜120和第一皮带输送机130，废旧动力电池通过上料机110进行上料，进入放电柜120，采用放电柜120对废旧动力电池进行单体放电，相比盐水放电，放电柜120为物理式放电，无废气废水产生，放电后通过第一皮带输送机130往后工序输送。

参照图1和图3，破碎系统200，包括依次连接的粗破机210、第一细破机220和第二皮带输送机230，粗破机210与第一皮带输送机130连接，废旧动力电池在放电之后再通过粗破机210和第一细破机220进行第一次破碎，放电后进行破碎不会有闪爆风险，消除传统的带电破碎过程中存在的安全隐患。

参照图1和图4，电解液回收系统300，包括带式炉310、第三皮带输送机320、冷冻机330、冷凝器340和储液罐350，带式炉310与破碎系统200连接，带式炉310包括与冷凝器340连接的气体出口341、以及与第三皮带输送机320连接的固体出口342，冷凝器340、储液罐350分别和冷凝器340连接，废旧动力电池经过第一次破碎后形成破碎料进入带式炉310，破碎料在带式炉310内一边运输一边进行加热，破碎料内的电解液受热后变成气态，气态电解液通过带式炉310的气体出口341输送到冷凝器340内，冷凝器340与冷冻机330连接，通过冷凝器340将气态电解液进行冷凝降温重新变成液态的电解液，冷凝后的电解液再输送到储液罐350内进行储存，完成电解液的回收，破碎料在带式炉310内分离电解液后，通过带式炉310的固体出口342落到第三皮带输送机320上往后工序输送。

参照图1和图5，隔膜回收系统400，包括气流分选筛410、隔膜收纳箱420、第四皮带输送机430、第三引风机440和第二布袋收尘器450，气流分选筛410的进料端和出料端分别与第三皮带输送机320、第四皮带输送机430连接，气流分选筛410的隔膜出口411依次连接隔膜收纳箱420、第三引风机440和第二布袋收尘器450，电解液回收后的破碎料通过第三皮带输送机320进入气流分选筛410内，气流分选筛410将破碎料中的隔膜和其他固体碎料进行分离，分离出来的隔膜进入隔膜收纳箱420内，第三引风机440对隔膜收纳箱420内进行抽气，将内部的粉尘进行抽离隔膜，粉尘通过第二布袋收尘器450进行回收，从而完成对隔膜的回收，分离隔膜后剩余破碎料经过气流分选筛410的出料端落到第四皮带输送机430。

参照图1和图6，裂解系统500，与第四皮带输送机430连接，包括裂解炉510和热风炉520，裂解炉510包括回转窑511和热风夹套512，热风夹套512的进风口和热风炉520连接，热风炉520包括助燃风机530、能源燃烧器540和热风箱550，能源燃烧器540包括天然气燃烧器560和裂解气燃烧器570，能源燃烧器540接入外部天然气进行燃烧，产生热能进入热风箱550，利用助燃风机530增加燃烧天然气的燃烧充分性，热风箱550的热能进入热风夹套512，利用热风夹套512对裂解炉510进行加热，分离隔膜后的破碎料通过第四皮带输送机430进入裂解炉510内，此时裂解炉510内的破碎料已经除去电解液和隔膜，因此该裂解过程是简单的粘结剂分解反应，将粘结剂等有机成分除去，有效减少裂解过程中的副反应，破碎料的局部不会产生过多的化学反应热，有效规避了反应热失控的风险，降低破碎料内铜铝氧化变脆的风险，且极大降低铝和正极材料反应发生的可能性；同时解决了传统工艺上裂解反应中还存在隔膜，由于隔膜裂解不完全，局部会将电池粉和金属料包裹在一起，导致后续的分选过程不会分离，影响产品回收品质，铝和正极材料可能发生氧化还原反应，铝和镍钴等有价金属生成新化合物，无法分离等问题。

参照图1和图7，尾气净化系统600，包括和回转窑511连接的裂解气净化系统610、以及和热风夹套512的出风口连接的热风尾气净化系统620，裂解气净化系统610包括依次连接的旋风除尘器611、换热器612、第三布袋收尘器613和第四引风机614，第四引风机614和裂解气燃烧器570相连，热风尾气净化系统620包括依次连接的喷淋塔621、第二气液分离器622、第四布袋收尘器623和第五引风机624，第五引风机624末端和大气相通；破碎料在回转窑511内进行裂解反应，产生的裂解气依次通过旋风除尘器611、换热器612、第三布袋收尘器613进行除尘处理，除尘后的裂解气通过第四引风机614回流至裂解气燃烧器570内进行燃烧，裂解气为有机废气，热值高，燃烧后进入热风箱550为裂解系统500供能；进入热风夹套512的热风供能后，通过热风夹套512的出风口依次经过喷淋塔621、第二气液分离器622、第四布袋收尘器623进行降温除尘，然后通过第五引风机624往外环境排放。

参照图1和图8，分选系统700，包括依次连接的第一螺旋输送机710、第一筛分机720、第二螺旋输送机730、第二细破机740、第三螺旋输送机750、第二筛分机760、第五皮带输送机770和涡电流分选机780，第一螺旋输送机710和回转窑511的出料口连接，经过裂解后的破碎料通过回转窑511的出料口第一螺旋输送机710，然后通过第一筛分机720、第二螺旋输送机730、第二细破机740、第三螺旋输送机750、第二筛分机760对破碎料中的电池粉进行分离回收，然后再通过涡电流分选机780对剩余的破碎料中分离出铜和铝，从而完成废旧动力电池的回收。传统常规的裂解、多级破碎分选分离电池粉和金属物料，粘结剂等有机成分未除去，会造成湿法过程萃取剂中毒，多级破碎之后，为使绝大部分电池粉从集流体上脱落，部分金属物料被破碎成极小的片状甚至粉状，此时会产生许多金属屑，分选过程金属屑会进入电池粉中，影响产品品质，金属铝活性高，当破碎成极小的片状或粉状时，会有铝粉爆炸风险，不利于安全生产；本系统产出的电池粉及铜铝产品品质高，同时还能上述传统常规系统中存在的问题。

本系统通过电解液回收系统300、隔膜回收系统400、裂解系统500和分选系统700，处理废旧动力电池单体，能对电池中的电解液、隔膜纸、电池粉和金属物料进行全组分回收。废旧动力电池经过放电、破碎、电解液回收、隔膜纸回收、裂解、分选等工序得到最终产物，整套系统各工序首尾相连，能实现连续化生产、减少物料周转、显著降低了人工及能耗成本。能将电池全组分进行回收。电池经过放电后再进行破碎，工艺安全可靠。去除电池破碎料中的隔膜及电解液后，再采用裂解工艺处理电池破碎料，使得裂解反应更加简单，且有效避免了隔膜熔融造成物料粘接性问题，使电池正负极粉末与集流体分离更加彻底。

参照图2，在本实用新型的一些具体实施例中，单体放电系统100还包括上料平台140和散热风机150，散热风机150安装在放电柜120旁；废旧动力电池放置仔上料平台140，通过吊装方式逐个将废旧动力电池单体放置到上料机110进行输送，散热风机150对放电柜120进行散热。

参照图3，在本实用新型的一些具体实施例中，粗破机210为双轴撕碎机，第一细破机220锤式破碎机，能够对废旧动力电池单体充分破碎。

参照图3，在本实用新型的一些具体实施例中，破碎系统200还包括第一引风机240和第一布袋收尘器250；第一布袋收尘器250通过吸风罩260分别和粗破机210、第一细破机220、带式炉310相连；第一引风机240和第一布袋收尘器250连接，通过第一风机的抽风作用，将粗破机210、第一细破机220、带式炉310工作时产生的粉尘进行吸收。

参照图4，在本实用新型的一些具体实施例中，带式炉310的炉内气氛为欠氧气氛，带式炉310的进料端和出料端均设有第一双插板阀311，欠氧气氛能避免破碎料里面的各成分在加热过程中发生氧化，第一双插板阀311能保证带式炉310的密封性。

参照图4，在本实用新型的一些具体实施例中，电解液回收系统300还包括第一气液分离器360和第二引风机370；第一气液分离器360连接在冷凝器340、第二引风机370之间，第一气液分离器360的底端和储液罐350连接；第二引风机370和热风箱550连接；气态电解液通过冷凝器340冷凝呈液态后，通过第一气液分离器360对气流进行气液分离，使得电解液尾气通过第二引风机370通入到热风箱550，一方面直接对电解液尾气进行了处理，另一方面电解液尾气为有机废气，热值高，进一步为裂解系统500供能，电解液回收产生的废气和裂解过程产生的裂解气通过热风炉520燃烧给裂解系统500供热，具有节能、环境友好、热能利用率高等特点。

参照图5，在本实用新型的一些具体实施例中，隔膜收纳箱420设有两个箱柜；的第三引风机440的进气端与隔膜收纳箱420、第二细破机740相连，两个箱柜为一备一用形式使用，利用第三引风机440同时对隔膜收纳箱420、第二破碎机进行洗尘处理，提高效率。

参照图6，在本实用新型的一些具体实施例中，回转窑511的窑内气氛为无氧气氛，回转窑511的进料端和出料端设有第二双插板阀580，无氧气氛能避免破碎料加热过程中发生氧化反应，第二双插板阀580能保证回转窑511的气密性。

在本实用新型的一些具体实施例中，的回转窑511内设有有氧气含量检测仪、压力监测仪、温度监测仪和紧急泄压装置，氧气含量检测仪、压力监测仪、温度监测仪分别用于检测回转窑511内的氧气情况、压力大小、温度高低，压力过高的情况下利用紧急泄压装置进行泄压，能实时监测系统情况，及时进行参数调整，保证使用安全性。

参照图7，在本实用新型的一些具体实施例中，第一筛分机720为直线筛形式，第二筛分机760为圆振筛形式，第二细破机740为锤式破碎机，从而保证筛分和破碎效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一些具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于，包括：

单体放电系统(100)，包括上料机(110)、放电柜(120)和第一皮带输送机(130)；

破碎系统(200)，包括依次连接的粗破机(210)、第一细破机(220)和第二皮带输送机(230)，所述粗破机(210)与所述第一皮带输送机(130)连接；

电解液回收系统(300)，包括带式炉(310)、第三皮带输送机(320)、冷冻机(330)、冷凝器(340)和储液罐(350)，所述带式炉(310)与所述破碎系统(200)连接，所述带式炉(310)包括与所述冷凝器(340)连接的气体出口(341)、以及与所述第三皮带输送机(320)连接的固体出口(342)，所述冷凝器(340)、所述储液罐(350)分别和所述冷凝器(340)连接；

隔膜回收系统(400)，包括气流分选筛(410)、隔膜收纳箱(420)、第四皮带输送机(430)、第三引风机(440)和第二布袋收尘器(450)，所述气流分选筛(410)的进料端和出料端分别与所述第三皮带输送机(320)、第四皮带输送机(430)连接，所述气流分选筛(410)的隔膜出口(411)依次连接所述隔膜收纳箱(420)、所述第三引风机(440)和所述第二布袋收尘器(450)；

裂解系统(500)，与所述第四皮带输送机(430)连接，包括裂解炉(510)和热风炉(520)，所述裂解炉(510)包括回转窑(511)和热风夹套(512)，所述热风夹套(512)的进风口和所述热风夹套(512)连接，所述热风炉(520)包括助燃风机(530)、能源燃烧器(540)和热风箱(550)，所述能源燃烧器(540)包括天然气燃烧器(560)和裂解气燃烧器(570)；

尾气净化系统(600)，包括和所述回转窑(511)连接的裂解气净化系统(610)、以及和所述热风夹套(512)的出风口连接的热风尾气净化系统(620)，所述裂解气净化系统(610)包括依次连接的旋风除尘器(611)、换热器(612)、第三布袋收尘器(613)和第四引风机(614)，所述第四引风机(614)和所述裂解气燃烧器(570)相连，所述热风尾气净化系统(620)包括依次连接的喷淋塔(621)、第二气液分离器(622)、第四布袋收尘器(623)和第五引风机(624)，所述第五引风机(624)末端和大气相通；

分选系统(700)，包括依次连接的第一螺旋输送机(710)、第一筛分机(720)、第二螺旋输送机(730)、第二细破机(740)、第三螺旋输送机(750)、第二筛分机(760)、第五皮带输送机(770)和涡电流分选机(780)，所述第一螺旋输送机(710)和所述回转窑(511)的出料口连接。

2.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述单体放电系统(100)还包括上料平台(140)和散热风机(150)，所述散热风机(150)安装在所述放电柜(120)旁。

3.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述粗破机(210)为双轴撕碎机，所述第一细破机(220)锤式破碎机。

4.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述破碎系统(200)还包括第一引风机(240)和第一布袋收尘器(250)；所述第一布袋收尘器(250)通过吸风罩(260)分别和所述粗破机(210)、所述第一细破机(220)、所述带式炉(310)相连；所述第一引风机(240)和所述第一布袋收尘器(250)连接。

5.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述带式炉(310)的炉内气氛为欠氧气氛，所述带式炉(310)的进料端和出料端均设有第一双插板阀(311)。

6.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述电解液回收系统(300)还包括第一气液分离器(360)和第二引风机(370)；所述第一气液分离器(360)连接在所述冷凝器(340)、所述第二引风机(370)之间，所述第一气液分离器(360)的底端和所述储液罐(350)连接；所述第二引风机(370)和所述热风箱(550)连接。

7.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述隔膜收纳箱(420)设有两个箱柜；所述的第三引风机(440)的进气端与所述隔膜收纳箱(420)、所述第二细破机(740)相连。

8.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述回转窑(511)的窑内气氛为无氧气氛，所述回转窑(511)的进料端和出料端设有第二双插板阀(580)。

9.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述的回转窑(511)内设有有氧气含量检测仪、压力监测仪、温度监测仪和紧急泄压装置。

10.根据权利要求1所述的废旧动力电池单体全组分回收系统，其特征在于：所述第一筛分机(720)为直线筛形式，所述第二筛分机(760)为圆振筛形式，所述第二细破机(740)为锤式破碎机。

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