CN220475439U - 一种连续密闭的动力电池放电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源汽车动力电池放电技术领域，尤其是涉及一种连续密闭的动力电池放电系统，包括：电池模块/电芯上料系统、密闭式放电系统和电池模块/电芯下料系统；密闭式放电系统的进料口和排料口分别设置有第一星型卸料器和第二星型卸料器；密闭式放电系统内部设置有放电槽，放电槽中添加有液态放电介质；放电槽内设置有多层皮带输送机，多层皮带输送机的输入端位于第一星型卸料器的出口下方，多层皮带输送机的输出端位于第二星型卸料器的入口上方；电池模块/电芯上料系统连接第一星型卸料器；电池模块/电芯下料系统连接第二星型卸料器。本实用新型能够减少放电废气的外泄，显著改善工作环境，提高放电系统的机械化水平和工作效率。

Description

一种连续密闭的动力电池放电系统

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车动力电池放电技术领域，尤其是涉及一种连续密闭的动力电池放电系统。

背景技术

据中国汽车工业协会统计数据显示，2022年我国新能源汽车持续爆发式增长，产销量分别为705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9％和93.4％，连续8年保持全球第一，预计2023年销量突破900万辆。当新能源汽车动力电池容量低于80％时，动力电池就无法满足电动汽车的要求，相关机构预测2023年退役动力电池将达60万吨，2028年后动力电池退役将进入巨量时代，预计每年退役动力电池量将达百万吨级，动力电池回收市场规模将超过1000亿元。

新能源汽车用动力电池的电压一般为380V以上，退役后残留的电量极易造成人身伤害，为了安全、高效的开展废旧动力电池回收利用工作，首先须对动力电池进行放电处理，放电至安全电压以下方可进行拆解。

新能源汽车的电池管理系统(BMS)由车企自主研发，其通讯协议一般不对外开放，导致电池回收企业无法对电池包安全放电，需人工将电池包拆解成电池模块/电芯后再放电。目前废旧动力电池的放电方式主要包括物理放电法和化学放电法两种，物理放电方式包括回馈式放电、电子负载电阻放电、低温放电和穿刺放电法等；化学放电方式主要以氯化钠等盐溶液浸泡放电为主。

现有电池放电技术在动力电池回收企业中应用较多，但仍存在一些缺点：1)回馈式放电法和低温放电法所需设备成本高，外接负载放电时间长，发热量大有火灾风险，穿刺放电为短路放电方式，瞬间释放较高的热量，特别是残余电量高时易发生爆炸；2)NaCl溶液放电时引入氯离子，易导致电池外壳腐蚀，造成电解液泄漏，产生废气、废水等二次污染问题，不利于人身健康，而且残留的氯离子会造成后续作业设备及管道表面腐蚀，缩短设备的使用寿命；与物理放电法相比，NaCl溶液放电法放电成本低，放电更彻底，电压不反弹，但所需放电时间更长；3)现有的物理放电方式一般由人工接线，化学放电方式中电池模块和单体电芯的上下料也需人工操作，劳动强度大，工作效率低，且存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种连续密闭的动力电池放电系统，该系统能够解决上述背景技术中提到的现有废旧动力电池放电工艺技术存在的问题。

本实用新型提供一种连续密闭的动力电池放电系统，包括：电池模块/电芯上料系统、密闭式放电系统和电池模块/电芯下料系统；所述密闭式放电系统的进料口和排料口分别设置有第一星型卸料器和第二星型卸料器；所述密闭式放电系统内部设置有放电槽，所述放电槽中添加有液态放电介质；所述放电槽内设置有多层皮带输送机，所述多层皮带输送机的输入端位于第一星型卸料器的出口下方，所述多层皮带输送机的输出端位于第二星型卸料器的入口上方；所述电池模块/电芯上料系统连接第一星型卸料器；所述电池模块/电芯下料系统连接第二星型卸料器。

优选的，放电工序采用盐溶液放电法，液态放电介质可选用硫酸钠、硫酸铜或硫酸锌等；介质浓度为2％-10％之间，优选浓度范围是4％-7％；放电时间为6-48小时，优选放电时间是12-24小时。放电完成后电池模块的电压应为2-4V以下，单体电芯的电压为0.5V以下。

优选的，液态放电介质需淹没顶层输送带上的电池模块/电芯，电池上表面的浸没高度H0为10-40mm。

优选的，所述密闭式放电系统外部设置有调温水套，进水口和排水口设计在放电系统的中上部，且位于系统两侧，进排水口可与常温自来水管相通，也可采用冷却塔降温后的循环水。此外，当环境温度和放电介质温度较低时需给水套接入热水，用于给放电槽加热。

优选的，第一星型卸料器和第二星型卸料器采用变频调速设计，根据需要调节物料进出速度，可满足不同处理量和放电时间的电池放电需求。第一星型卸料器和第二星型卸料器用于电池物料进出且隔绝外部空气，避免放电时气体外泄。

优选的，所述密闭式放电系统的顶端设置有放电介质补加口，用于添加液态放电介质，当介质使用一段时间后因杂质含量高，或电池表面腐蚀破损后电解液进入放电介质中，浓度较高时影响放电效率需及时更换新的介质，连续使用时一般3-5个月彻底更换一次。

优选的，所述密闭式放电系统的底端设置有放电介质排空口，用于排出介质。

优选的，所述密闭式放电系统的顶端设置有第一排气口和第二排气口，且第一排气口和第二排气口分别位于放电介质补加口的两侧。

优选的，放电系统内置皮带输送机的输送带为多层，设计有隔板、裙边，输送带的表面有漏液孔，可为圆形、椭圆形或方形。输送带的有效宽度B比常规电池模块/电芯的长度大50-100mm，隔板的高度H1为常规电池模块/电芯的高度的30％-60％，隔板的间距L比常规电池模块/电芯的宽度大10-30mm。输送带可变频调速，根据电池电量情况调节带速，以控制电池在液态放电介质中的浸没时间。

优选的，所述密闭式放电系统一侧的排料口设计有斜板，便于放电后电池模块/电芯表面的液态放电介质返回放电系统，斜板倾角α一般为3-15°，优选倾角α为5-10°。

优选的，所述电池模块/电芯下料系统包括：皮带输送机、滚筒输送机或AGV系统中的任一种。

优选的，所述电池模块/电芯上料系统包括：皮带输送机、滚筒输送机或AGV系统中的任一种。

有益效果：

本实用新型的技术方案通过在微负压环境下不间断进行动力电池的放电，电池模块/电芯进出料都经星型卸料器完成，确保放电槽始终处于密封状态，减少放电废气的外泄；连续的密闭放电系统可显著改善周边的工作环境，减少有毒废气对人体伤害，大大降低了人工参与度，明显提高放电系统的机械化水平和工作效率。

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为本实用新型提供的连续密闭的动力电池放电系统结构示意图；

图2为本实用新型提供的多层皮带输送机的输送带结构示意图。

附图标记说明：1、电池模块/电芯上料系统；2、第一星型卸料器；3、密闭式放电系统；4、进水口；5、液态放电介质；6、调温水套；7、多层皮带输送机；8、介质排空口；9、排水口；10、第一排气口；11、介质补加口；12、第二排气口；13、电池模块/电芯下料系统；14、第二星型卸料器；15、电池模块/电芯；16、漏液孔。

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"、"竖直"、"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所示，本实施例提供一种连续密闭的动力电池放电系统，包括：电池模块/电芯上料系统1、密闭式放电系统3和电池模块/电芯下料系统13；密闭式放电系统3的进料口和排料口分别设置有第一星型卸料器2和第二星型卸料器14；密闭式放电系统3内部设置有放电槽，放电槽中添加有液态放电介质5；放电槽内设置有多层皮带输送机7，多层皮带输送机7的输入端位于第一星型卸料器2的出口下方，多层皮带输送机7的输出端位于第二星型卸料器14的入口上方；电池模块/电芯上料系统1连接第一星型卸料器2；电池模块/电芯下料系统13连接第二星型卸料器14，实现有序下料且起密封作用，保证放电槽始终处于微负压(压力为0至-300pa)环境中。通过在微负压环境下不间断进行动力电池的放电，电池模块/电芯15进出料都经星型卸料器完成，确保放电槽始终处于密封状态，减少放电废气的外泄；连续的密闭放电系统可显著改善周边的工作环境，减少有毒废气对人体伤害，大大降低了人工参与度，明显提高放电系统的机械化水平和工作效率。

本实施例中，放电工序采用盐溶液放电法，液态放电介质5可选用硫酸钠、硫酸铜或硫酸锌等；介质浓度范围是4％-7％；放电时间为12-24小时。放电完成后电池模块的电压应为2-4V以下，单体电芯的电压为0.5V以下。

本实施例中，液态放电介质5需淹没顶层输送带上的电池模块/电芯15，电池上表面的浸没高度H0为30mm。

本实施例中，密闭式放电系统3外部设置有调温水套6，确保放电槽内部温度稳定。调温水套6的进水口4和排水口9位于密闭式放电系统3的中上部且位于密闭式放电系统3的两侧。进排水口可与常温自来水管相通，也可采用冷却塔降温后的循环水。此外，当环境温度和放电介质温度较低时需给水套接入热水，用于给放电槽加热。

本实施例中，第一星型卸料器2和第二星型卸料器14采用变频调速星型卸料器。根据需要调节物料进出速度，可满足不同处理量和放电时间的电池放电需求。第一星型卸料器2和第二星型卸料器14用于电池物料进出且隔绝外部空气，避免放电时气体外泄。

本实施例中，密闭式放电系统3的顶端设置有放电介质补加口11，用于添加液态放电介质5，当介质使用一段时间后因杂质含量高，或电池表面腐蚀破损后电解液进入放电介质中，浓度较高时影响放电效率需及时更换新的介质，连续使用时一般3-5个月彻底更换一次。

本实施例中，密闭式放电系统3的底端设置有放电介质排空口8，用于排出介质。

本实施例中，密闭式放电系统3的顶端设置有第一排气口10和第二排气口12，且第一排气口10和第二排气口12分别位于放电介质补加口11的两侧。

本实施例中，多层皮带输送机7的输送带设置有隔板、裙边和漏液孔16。具体的，放电系统内置皮带输送机的输送带为多层，设计有隔板、裙边，输送带的表面有漏液孔16(如图2所示)，漏液孔16可为圆形、椭圆形或方形。输送带的有效宽度B比常规电池模块/电芯的长度大50-100mm，隔板的高度H1为常规电池模块/电芯的高度的30％-60％，隔板的间距L比常规电池模块/电芯的宽度大10-30mm。输送带可变频调速，根据电池电量情况调节带速，以控制电池在液态放电介质5中的浸没时间。

本实施例中，密闭式放电系统3的排料口设置有斜板，斜板的倾角为5-10°，以便更好的排料。

本实施例中，电池模块/电芯下料系统13包括：皮带输送机、滚筒输送机或AGV系统中的任一种。

本实施例中，电池模块/电芯上料系统包括：皮带输送机、滚筒输送机或AGV系统中的任一种。

本实用新型的工作过程和原理：

带电的电池模块/电芯15经电池模块/电芯上料系统1和第一星型卸料器2进入密闭式放电系统3的多层皮带输送机7上，皮带输送机可变频调速，使得电池模块/电芯15在液态放电介质5中浸没足够的时间。放电过程中根据密闭式放电系统3的放电槽内部温度适时调节调温水套6的进水口4、排水口9阀门，控制水流大小，放电完成后的电池模块/电芯15经多层皮带输送机7输送至电池模块/电芯下料系统13，进入仓库货架储存。液态放电介质5可通过介质补加口11适时添加，需要更换时经介质排空口8排空。放电过程中产生的废气经密闭式放电系统3的顶端第一排气口10和第二排气口12进入废气处理系统净化，具体描述如下：

1)上料工序：带电的电池模块/电芯15通过电池模块/电芯上料系统1完成上料作业，为了确保电池上升时不与相邻模块/电芯互相碰撞而滑落，在输送带上设计有隔板及裙边以固定模块/电芯。

2)放电工序：带电的电池模块/电芯15通过电池模块/电芯上料系统1及第一星型卸料器2进入密闭式放电系统3内的多层皮带输送机7上，电池模块/电芯15的正负极浸没在液态放电介质5中，浸没一定时间后完成放电(至安全电压以下即可)。放电系统的进料口和排料口均通过星型卸料器实现密闭式卸料，放电过程始终处于在微负压环境下，产生的废气经引风机抽送至废气处理系统净化处理，不产生环境污染。此外，为了确保模块/电芯升降输送时不滑落碰撞，在输送带上设计隔板及裙边，而且输送带的底面设计有漏液孔16，便于排出输送带上的液态放电介质5。

3)下料工序：放电完成并沥干表面液态放电介质5后的电池模块/电芯15由第二星型卸料器14排出，经电池模块/电芯下料系统13送入仓库货架储存。

综上，本实用新型设计了新型的动力电池放电系统与工艺技术，该系统在微负压环境下不间断进行动力电池的放电，放电产生的废气经引风机抽送废气处理系统净化处理，减少环境二次污染，同时确保系统内部处于微负压状态，避免气体外泄；电池表面的液态放电介质沥干后卸料，减少放电介质损耗。电池模块/电芯进出料都经星型卸料器完成，确保放电槽始终处于密封状态，减少放电废气的外泄。连续的密闭放电系统可显著改善周边的工作环境，减少有毒废气对人体伤害，大大降低了人工参与度，明显提高放电系统的机械化水平和工作效率。

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)

1.一种连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，包括：电池模块/电芯上料系统、密闭式放电系统和电池模块/电芯下料系统；

所述密闭式放电系统的进料口和排料口分别设置有第一星型卸料器和第二星型卸料器；

所述密闭式放电系统内部设置有放电槽，所述放电槽中添加有液态放电介质；

所述放电槽内设置有多层皮带输送机，所述多层皮带输送机的输入端位于第一星型卸料器的出口下方，所述多层皮带输送机的输出端位于第二星型卸料器的入口上方；

所述电池模块/电芯上料系统连接第一星型卸料器；所述电池模块/电芯下料系统连接第二星型卸料器。

2.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述液态放电介质包括：硫酸钠、硫酸铜或硫酸锌中的任一种。

3.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述密闭式放电系统外部设置有调温水套。

4.根据权利要求3所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述调温水套的进水口和排水口位于密闭式放电系统的中上部且位于密闭式放电系统的两侧。

5.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述第一星型卸料器和第二星型卸料器采用变频调速星型卸料器。

6.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述密闭式放电系统的顶端设置有放电介质补加口，所述密闭式放电系统的底端设置有放电介质排空口。

7.根据权利要求6所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述密闭式放电系统的顶端设置有第一排气口和第二排气口，且第一排气口和第二排气口分别位于放电介质补加口的两侧。

8.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述多层皮带输送机的输送带设置有隔板、裙边和漏液孔。

9.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述密闭式放电系统的排料口设置有斜板，所述斜板的倾角为3-15°。

10.根据权利要求1所述的连续密闭的动力电池放电系统，其特征在于，所述电池模块/电芯下料系统包括：皮带输送机、滚筒输送机或AGV系统中的任一种。