CN218902072U - 一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，包括破碎槽和转动安装于破碎槽内的破碎轴，破碎轴上设有刀片，破碎槽连通有进水管，破碎槽连接有分选机构，分选机构包括多个通过输料泵依次连通的分选槽，破碎槽和各分选槽内均设有筛网，破碎槽和各分选槽的出料口均设有阀门。本实用新型通过破碎轴带动刀片高速旋转，能有效实现锂电池电芯的粉碎，通过筛网实现部分体积较大的物料与绝大部分体积均匀的物料分离，体积均匀的物料依次通过多个分选槽；通过多个分选槽对物料进行分选，其结构为纵向排布，具有有价组分回收率高、设备简单、作业环境好、占地面积小、低噪音和无粉尘等显著优点，且投资成本低，能耗低。

Description

一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池回收技术领域，具体涉及一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置。

背景技术

近年来，我国新能源汽车产业发展迅速，锂离子电池作为交通运输所用主要动力电池，其使用寿命一般为3-5年不等。废旧锂离子动力电池的电芯中含有高价值金属和有毒有害物质，对其进行回收再利用，不仅能够实现资源循环利用，还能减轻环境污染。

公开号为CN212396930U的中国专利公布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，能够显著提高作业效率和电芯黑粉的脱落率；该装置主要侧重粉碎过程，其在回收电芯黑粉中，但未对电芯中的其他有价组分进行综合回收。公开号为CN212142906U的中国专利公布了一种动力电池电芯集合料粉碎装置，包括进料口、上筒体、下筒体、闭风卸料器、排料口、驱动装置和转子装置，使得电芯集合料在腔体内部一次通过，并被快速、高效地粉碎；该装置主要侧重高效粉碎过程，防止集合料集聚，但并未涉及锂电池废料中隔膜、铜箔、和铝箔等有价组分的回收，也未涉及后续粉碎料中有价组分的分离，功能较为单一。此外，干法破碎的粉尘严重，严重影响工作环境卫生。

总之，目前锂电池电芯废料分选装置虽可以实现锂电池电芯粉料高效粉碎，但功能单一，未对电芯中的有价组分进行综合回收，而采用干法粉碎粉尘严重，工作环境差。

锂电池废料中碳粉等比重较轻，易漂浮在设备各处，降低碳粉的回收率。在电池完全粉碎的情况下，碳粉、隔膜和铜箔等有价组分相互混杂，分离难度大，需采用多种设备逐步分离，存在回收流程长，设备投资大，占地面积大等问题，亟需开发新的锂电池电芯废料回收提取新装置，基于高效清洁短流程的回收原则，实现锂电池电芯废料中有价组分的充分回收。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，包括破碎槽和转动安装于破碎槽内的破碎轴，所述破碎轴上设有刀片，所述破碎槽连通有进水管，所述破碎槽连接有分选机构，所述分选机构包括多个通过输料泵依次连通的分选槽，所述破碎槽和各分选槽内均设有筛网，所述破碎槽和各分选槽的出料口均设有阀门。

进一步的，所述分选机构包括与破碎槽连通的一级分选槽、二级分选槽和三级分选槽，所述二级分选槽内转动安装有搅拌轴，所述搅拌轴上设有搅拌桨。

进一步的，所述二级分选槽的出料口通过输料泵与储水槽连通，所述储水槽通过输料泵与进水管连通，所述进水管的另一端与破碎槽的顶部连通。

进一步的，所述三级分选槽的进料口与二级分选槽中部连通，所述三级分选槽的出料口通过输料泵连通有回水管，所述回水管的另一端与二级分选槽的顶部连通。

进一步的，所述三级分选槽的进料口通过连接管与二级分选槽连通，所述连接管由二级分选槽向三级分选槽倾斜向上设置。

进一步的，所述连接管的倾角为35°～60°。

进一步的，所述搅拌轴竖直设置于二级分选槽内，所述搅拌桨沿垂直于搅拌轴长度方向的长度为二级分选槽内部直径的1/3～2/5。

进一步的，所述破碎轴水平设置于破碎槽内，所述刀片沿垂直于破碎轴长度方向的长度为破碎槽内径的1/3～2/5。

进一步的，所述输料泵为隔膜泵。

进一步的，所述破碎槽的内侧底部设有表面光滑的斜面，所述斜面由破碎槽的侧壁向破碎槽的出料口倾斜向下设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型通过破碎轴带动刀片高速旋转，能有效实现锂电池电芯的粉碎，通过筛网实现部分体积较大的物料与绝大部分体积均匀的物料分离，体积均匀的物料依次通过多个分选槽；通过多个分选槽对物料进行分选，其结构为纵向排布，依据铜片、铝片、电芯渣和碳粉等有价组分粒径差异，配备不同孔径的筛网，充分利用物料重力，在一套装置内即可实现锂电池电芯废料中铜片、铝片、隔膜、碳粉和富含有价金属的电芯渣高效分离回收，具有有价组分回收率高、设备简单、作业环境好、占地面积小、低噪音和无粉尘等显著优点，且投资成本低，能耗低。

附图说明

图1为用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置的结构示意图。

图例说明：

1、破碎槽；11、破碎轴；12、刀片；13、进水管；14、筛网；15、阀门；16、斜面；2、分选机构；21、一级分选槽；22、二级分选槽；221、搅拌轴；222、搅拌桨；23、三级分选槽；231、回水管；232、连接管；3、输料泵；4、储水槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，包括破碎槽1和转动安装于破碎槽1内的破碎轴11，破碎轴11上设有刀片12，破碎槽1连通有进水管13，破碎槽1连接有分选机构2，分选机构2包括多个通过输料泵3依次连通的分选槽，破碎槽1和各分选槽内均设有筛网14，破碎槽1和各分选槽的出料口均设有阀门15。破碎槽1和各分选槽内的筛网14的孔径沿物料的流动方向逐渐变小；通过破碎轴11带动刀片12高速旋转，能有效实现锂电池电芯的粉碎，通过筛网14实现部分体积较大的物料与绝大部分体积均匀的物料分离，体积均匀的物料依次通过多个分选槽；通过多个分选槽对物料进行分选，其结构为纵向排布，依据铜片、铝片、电芯渣和碳粉等有价组分粒径差异，配备不同孔径的筛网，充分利用物料重力，在一套装置内即可实现锂电池电芯废料中铜片、铝片、隔膜、碳粉和富含有价金属的电芯渣高效分离回收，具有有价组分回收率高、设备简单、作业环境好、占地面积小、低噪音和无粉尘等显著优点，且投资成本低，能耗低。

本实施例中，分选机构2包括与破碎槽1连通的一级分选槽21、二级分选槽22和三级分选槽23，二级分选槽22内转动安装有搅拌轴221，搅拌轴221上设有搅拌桨222。初始进料为电芯渣和碳粉的混合物，经充分搅拌和抽滤分离后，一级分选槽21中主要物料为铜片、铝片和隔膜；二级分选槽22中最终物料为富含有价金属的电芯渣；浆料在二级分选槽22经搅拌桨222搅动，比重大的沉积在二级分选槽22底部，比重轻的漂浮在二级分选槽22上方。

本实施例中，二级分选槽22的出料口通过输料泵3与储水槽4连通，储水槽4通过输料泵3与进水管13连通，进水管13的另一端与破碎槽1的顶部连通。通过配备储水槽4，不仅能实现电芯渣与水溶液的高效分离，还能充分利用储水槽的蓄水功能，将水溶液返回破碎腔中循环使用，实现水溶液的充分利用，可有效节省水资源，降低生产成本。

本实施例中，三级分选槽23的进料口与二级分选槽22中部连通，三级分选槽23的出料口通过输料泵3连通有回水管231，回水管231的另一端与二级分选槽22的顶部连通。通过回水管231将物料循环通过三级分选槽23进行分选，从而提高了碳粉收集效率。

本实施例中，三级分选槽23的进料口通过连接管232与二级分选槽22连通，连接管232由二级分选槽22向三级分选槽23倾斜向上设置。通过倾斜设置的连接管232，能使物料中上浮的隔膜和碳粉通过连接管232缓慢进入三级分选槽23，从而提高了隔膜和碳粉分选效率。

本实施例中，连接管232的倾角为35°～60°。由于电芯渣和碳粉比重差异，采用合适倾斜的连接管232，可有效防止电芯渣进入三级分选槽23。

本实施例中，搅拌轴221竖直设置于二级分选槽22内，搅拌桨222沿垂直于搅拌轴221长度方向的长度为二级分选槽22内部直径的1/3～2/5。电芯渣和碳粉的混合物，经充分搅拌和过滤分离后比重大的物料主要集中在二级分选槽22的下部，因此搅拌轴221的上段可不用设置搅拌桨222，从而降低了制作成本。

本实施例中，破碎轴11水平设置于破碎槽1内，刀片12沿垂直于破碎轴11长度方向的长度为破碎槽1内径的1/3～2/5。刀片12能在较大的破碎范围内，对物料进行破碎，从而提高了破碎效率。

本实施例中，输料泵3为隔膜泵。利用隔膜泵引流作用，碳粉能在三级分选槽23高效富集，电芯渣在二级分选槽22高效富集，能在低能耗条件下即可实现铝片、铜片、隔膜与电芯渣的高效分离。

本实施例中，破碎槽1的内侧底部设有表面光滑的斜面16，斜面16由破碎槽1的侧壁向破碎槽1的出料口倾斜向下设置。斜面16的倾斜角度在15-35°之间，该角度下有利于粉碎物料从破碎槽1的出料口流出，且不会因角度过大造成流动速度太快堵塞筛网14和粉碎物料在筛网14上大量堆积。

本装置中与物料直接接触的各设件均为耐酸耐腐蚀钛合金材料。

具体操作过程为：

锂电池电芯废料由进料口加入破碎槽1中，由进水管13加入适量水，启动电机驱动破碎轴11带动刀片12高速转动，使锂电池电芯废料充分破碎。破碎完成后，降低破碎轴11的转速，开启破碎槽1的出料口连接的阀门15和输料泵3，物料经光滑的斜面16通过破碎槽1的筛网14，粒径较大的物料仍停留在破碎槽1中的筛网14上方，继续破碎。粒径相对较小的物料进入一级分选槽21中。待物料初步分离完成后，关闭破碎槽1的出料口连接的阀门15和输料泵3，打开一级分选槽21的出料口连接的阀门15和输料泵3，铜片、铝片和隔膜无法通过一级分选槽21的筛网14，停留在一级分选槽21中，电芯渣和碳粉通过一级分选槽21的筛网14，进入二级分选槽22中。

启动电机驱动搅拌轴221带动搅拌桨222转动，物料在二级分选槽22内转动，打开二级分选槽22的出料口的阀门15，二级分选槽22中上层浆料进入三级分选槽23中，碳粉无法通过三级分选槽23筛网14，水溶液通过三级分选槽23的筛网14通过回水管231返回至二级分选槽22中，不用额外添加水溶液，通过内部水循环即可实现碳粉高效分离回收。待二级分选槽22中上层溶液无明显黑色碳粉，打开二级分选槽22的出料口连接的阀门15和输料泵3，电芯渣无法穿过二级分选槽22的筛网14，水溶液穿过二级分选槽22的筛网14进入储水槽4中，在储水槽4连接的输料泵3引流作用下，储水槽4中的水溶液进水管13和输料泵3返回破碎槽1中，实现整个回收过程中水的充分回用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，包括破碎槽(1)和转动安装于破碎槽(1)内的破碎轴(11)，所述破碎轴(11)上设有刀片(12)，其特征在于，所述破碎槽(1)连通有进水管(13)，所述破碎槽(1)连接有分选机构(2)，所述分选机构(2)包括多个通过输料泵(3)依次连通的分选槽，所述破碎槽(1)和各分选槽内均设有筛网(14)，所述破碎槽(1)和各分选槽的出料口均设有阀门(15)。

2.根据权利要求1所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述分选机构(2)包括与破碎槽(1)连通的一级分选槽(21)、二级分选槽(22)和三级分选槽(23)，所述二级分选槽(22)内转动安装有搅拌轴(221)，所述搅拌轴(221)上设有搅拌桨(222)。

3.根据权利要求2所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述二级分选槽(22)的出料口通过输料泵(3)与储水槽(4)连通，所述储水槽(4)通过输料泵(3)与进水管(13)连通，所述进水管(13)的另一端与破碎槽(1)的顶部连通。

4.根据权利要求3所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述三级分选槽(23)的进料口与二级分选槽(22)中部连通，所述三级分选槽(23)的出料口通过输料泵(3)连通有回水管(231)，所述回水管(231)的另一端与二级分选槽(22)的顶部连通。

5.根据权利要求4所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述三级分选槽(23)的进料口通过连接管(232)与二级分选槽(22)连通，所述连接管(232)由二级分选槽(22)向三级分选槽(23)倾斜向上设置。

6.根据权利要求5所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述连接管(232)的倾角为35°～60°。

7.根据权利要求2所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述搅拌轴(221)竖直设置于二级分选槽(22)内，所述搅拌桨(222)沿垂直于搅拌轴(221)长度方向的长度为二级分选槽(22)内部直径的1/3～2/5。

8.根据权利要求1所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述破碎轴(11)水平设置于破碎槽(1)内，所述刀片(12)沿垂直于破碎轴(11)长度方向的长度为破碎槽(1)内径的1/3～2/5。

9.根据权利要求1所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述输料泵(3)为隔膜泵。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于锂电池电芯废料分离的多级分选装置，其特征在于，所述破碎槽(1)的内侧底部设有表面光滑的斜面(16)，所述斜面(16)由破碎槽(1)的侧壁向破碎槽(1)的出料口倾斜向下设置。

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