CN221046816U - 一种锂电池黑粉超声波分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池回收领域，公开了一种锂电池黑粉超声波分离设备，包括循环水系统、传送系统和超声波清洗器；传送系统包括上层网格输送带和下层网格输送带，上层网格输送带的底面和下层网格输送带的顶面配合压紧并定向传送集流片；超声波清洗器位于上层网格输送带的内侧且靠近上层网格输送带的底面；循环水系统包括喷水管，喷水管上设置有喷头，喷头向超声波清洗器喷出清洗水，解决了如何实现黑粉与集流片的分离并回收纯净的黑粉的问题。本实用新型利用超声波清洗原理，对粘结有黑粉的集流片进行超声波清洗，在集流片不发生形变的前提下实现了黑粉和集流片的完整分离，分离效果优异，黑粉回收率高。

Description

一种锂电池黑粉超声波分离设备

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池回收的领域，尤其涉及一种锂电池黑粉超声波分离设备。

背景技术

现有的锂电池，即锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液和壳体组成。在工业生产中，厂家主要使用钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料和磷酸亚铁锂等作为锂离子电池的正极材料；以天然石墨和人造石墨作为负极活性物质；采用聚偏氟己稀(PVDF)作为正极粘结剂；采用电解质六氟磷酸锂(LiPF6)和有机溶剂配置的溶液作为电解液；利用有机膜，如多孔状的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚合物作为电池的隔膜。

锂离子电池不含汞、镉、铅等有毒重金属，因而锂离子电池被普遍认为是环保无污染的绿色电池，但锂离子电池的正、负极材料，电解液等包含了钴、镍、锂、锰等金属，以及各类有机、无机化合物，如果处理不当会造成金属污染、有机物污染、粉尘污染、酸碱污染等。其中，锂离子电解质及其转化物，如六氟合砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、氢氟酸(HF)等，溶剂和水解产物如乙二醇二甲醚(DME)、甲醇、甲酸等都是有毒物质。因此，废旧锂离子电池需要经过科学的回收处理，避免对环境和人体造成严重的污染和影响。同时，锂离子电池的正极材料，即黑粉，对其回收后仍具有较高的利用价值。

目前常用的回收废旧锂电池的方法中包括对锂电池的破碎处理和热处理，即采用粉碎机粗破碎方式打散锂电池的结构，通过筛选得到粘结有黑粉的集流片。集流片为铝箔结构，对其进行煅烧可使黑粉中的粘结剂失效，随后再经过筛选过滤分离处理即可完成黑粉与集流片之间的分离并回收黑粉。

但在上述破碎过程中，锂电池的外壳及内部结构部件在粉碎机的挤压下均发生破碎，导致回收的黑粉中掺杂了大量的粒径极小的金属碎屑，这些碎屑会在后续黑粉的利用过程中成为大幅降低黑粉利用价值的杂质；另一方面，由于铝箔制成的集流片具有金属的延展特性，在破碎过程极易形成黑粉夹带，造成超过20%的黑粉损失。因此，这种回收方式有待改进。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题：如何实现黑粉与集流片的分离并完整的回收纯净的黑粉，本实用新型的目的在于提供一种锂电池黑粉超声波分离设备，利用超声波清洗原理，对经过预处理的粘结有黑粉的集流片进行超声波清洗，在集流片不发生形变的前提下实现了黑粉和集流片的完整分离，从而获得纯净度较高的黑粉，具备分离效果优异、集流片稳定不变形、无黑粉夹带问题、无碎屑杂质问题，回收率高等优点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种锂电池黑粉超声波分离设备，用于清洗粘结有黑粉的集流片，包括循环水系统、传送系统和超声波清洗器；

所述传送系统包括网格大小小于集流片的上层网格输送带和下层网格输送带，所述上层网格输送带的底面和下层网格输送带的顶面配合压紧并定向传送集流片；

所述超声波清洗器位于上层网格输送带的内侧且靠近上层网格输送带的底面；

所述循环水系统包括喷水管，所述喷水管上设置有喷头，所述喷头向超声波清洗器喷出清洗水。

本实用新型进一步设置为：所述上层网格输送带与下层网格输送带同步动作且上层网格输送带与下层网格输送带的传送速度相同。

本实用新型进一步设置为：所述传送系统还包括两个分别用于驱动上层网格输送带与下层网格输送带的驱动辊，两个所述驱动辊的外径相同，并且，两个所述驱动辊分别由一对相同且相互啮合的两个齿轮驱动。

本实用新型进一步设置为：多个所述超声波清洗器沿集流片的传送方向间隔分布。

本实用新型进一步设置为：所述循环水系统还包括水箱、水泵和水槽，所述水泵将水箱中的清洗水泵入喷水管内，所述水槽低于喷头且所述水槽高于水箱设置，所述水槽倾斜设置以使清洗水沿水槽定向流入水箱中。

本实用新型进一步设置为：所述喷水管上设置有多个沿集流片的传送方向间隔分布的喷头。

本实用新型进一步设置为：所述喷水管位于上层网格输送带的内侧，且所述喷水管位于超声波清洗器的上方。

本实用新型进一步设置为：所述喷水管有两条，所述下层网格输送带的内侧也设置有一条喷水管。

本实用新型进一步设置为：还包括箱体结构，所述箱体结构包括进料口防护壳和出料口防护壳，所述进料口防护壳用于遮挡进料口，所述出料口防护壳用于遮挡出料口。

本实用新型进一步设置为：所述箱体结构的底部位置还设置有万向轮和支撑脚。

综上所述，本实用新型实现的有益效果如下：

（1）利用超声波清洗器对粘结有黑粉的集流片进行超声波清洗，实现了黑粉与集流片的分离，清洗彻底，分离效果优异；

（2）在对集流片进行超声波清洗的过程中集流片稳定不会变形和破损，因此不会产生黑粉夹带问题以及碎屑杂质问题，不仅提高了黑粉的回收效率，还提高了回收的黑粉的纯净度，回收的黑粉的利用价值高；

（3）冲洗水经过水泵抽出后送入喷水管并从喷头喷出，在冲洗集流片过后又沿着水槽自然回流返回水箱，实现了冲洗水的循环利用，节约水资源的同时提高了冲水效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中锂电池黑粉超声波分离设备的外形结构示意图；

图2为本实用新型中锂电池黑粉超声波分离设备的进料口与出料口打开时的结构示意图；

图3为本实用新型中锂电池黑粉超声波分离设备隐藏部分箱体结构后的结构示意图；

图4为本实用新型中锂电池黑粉超声波分离设备隐藏部分箱体结构后的侧视图；

图5为图4中A部分的局部放大图。

图中：1、箱体结构；11、进料口防护壳；12、出料口防护壳；13、进料口；14、出料口；15、万向轮；16、支撑脚；2、循环水系统；21、水箱；22、水泵；23、供水管；24、喷水管；241、喷头；25、水槽；3、传送系统；31、上层网格输送带；32、下层网格输送带；33、支撑辊；34、驱动辊；4、超声波清洗器。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。为了易于说明，本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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申请和简化描述，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申请的限制。

需要说明的是，本实用新型中的实施例及实施例中所涉及的特征在不冲突的情况下可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域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。

如附图1-5所示，一种锂电池黑粉超声波分离设备，用于清洗粘结有黑粉的集流片，包括箱体结构1、循环水系统2、传送系统3和超声波清洗器4。

箱体结构1为覆盖于锂电池黑粉超声波分离设备外围的长方体状壳体，具有支撑和保护内部结构，防止碰撞和污染的作用。箱体结构1底部的四角位置均设置有万向轮15和支撑脚16，可分别在锂电池黑粉超声波分离设备需要移动或固定时起到移动或支撑超声波分离设备的作用。

箱体结构1的一端设置有一个用于遮挡进料口13的进料口防护壳11，箱体结构1的另一端设置有一个用于遮挡出料口14的出料口防护壳12，进料口防护壳11和出料口防护壳12均通过合页实现与箱体结构1的转动连接，使得进料口防护壳11和出料口防护壳12均可通过向上翻转来对应打开超声波分离设备的进料口13和出料口14。经过预处理的集流板通过进料口13进入超声波分离设备，经过清洗，完成与黑粉的分离后从出料口14离开超声波分离设备。

本实用新型中对集流板的预处理是指：要获得废旧锂电池的集流板，首先需要对锂电池进行高精度的拆解，才能得到完整的、粘结有黑粉的集流板。之后将集流板送入低温热处理设备进行预处理，集流板上残留的浸润电解液实现了分解和无害化，同时，集流板上黑粉中的粘结剂也被加热失效。经过预处理后的集流片，黑粉与集流片的粘结力大幅降低，便于对其进行分离。对集流板的预处理是现有技术中已经应用的处理方式，本实用新型中不再对其进行特别说明。

传送系统3包括网格大小小于集流片的上层网格输送带31和下层网格输送带32，以及用于支撑上层网格输送带31和下层网格输送带32的多个支撑辊33和两个分别用于驱动上层网格输送带31与下层网格输送带32的驱动辊34。

上层网格输送带31和下层网格输送带32均采用尼龙材质制成，其网格的规格大小均为10 mm *10mm。其中，上层网格输送带31由一个驱动辊34驱动转动，同时由另外三个支撑辊33支撑，形成侧面为矩形形状的输送带结构；下层网格输送带32由一个驱动辊34驱动转动，同时由另外三个支撑辊33支撑，形成侧面为平行四边形形状的输送带结构。上层网格输送带31的底面和下层网格输送带32的顶面之间留有一定的间隙，当集流片进入上层网格输送带31的底面和下层网格输送带32的顶面之间的间隙后即可被压紧固定，并随着上层网格输送带31和下层网格输送带32的传送方向定向移动。

下层网格输送带32顶部的长度大于上层网格输送带31底部的长度，因此下层网格输送带32的部分长度与上层网格输送带31重合。下层网格输送带32远离驱动辊34的一端为超声波分离设备的进料口13，集流片进入超声波分离设备后即可在下层网格输送带32的传送下进入上层网格输送带31的底面和下层网格输送带32的顶面之间的间隙。

用于支撑上层网格输送带31和下层网格输送带32的支撑辊33均为具有一定弹性的胶辊；两个驱动辊34的外径相同，并且两个驱动辊34分别由一对模数、齿数等参数均完全相同且相互啮合的两个齿轮驱动。由于两个同步动作的齿轮的转向相反且角速度完全相同，因此，上层网格输送带31与下层网格输送带32也同步动作且上层网格输送带31与下层网格输送带32的传送速度相同。

超声波清洗器4为柱状结构，通电工作后能够发出超声波，其本身为成熟的现有技术。超声波清洗利用了超声波能够引起质点振动，产生极大作用力的原理，超声波在液体中传播时发出的冲击波可对污层产生直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中。

超声波清洗器4位于上层网格输送带31的内侧且靠近上层网格输送带31的底面，以充分靠近集流片、提升对集流片的清洗效果。另外，还可以通过增加超声波清洗器4的数量，采用多个超声波清洗器4沿集流片的传送方向间隔分布来提升对集流片的清洗效果。在本实施例中，超声波清洗器4共有两个，分别位于上层网格输送带31底部的两端。

循环水系统2包括水箱21、水泵22、供水管23、喷水管24和水槽25。

水箱21内储存有一定量的清洗水，水泵22通电工作后将水箱21中的清洗水泵入供水管23内，供水管23上设置有多个开口，每个开口均可通过外接一条软管与一条喷水管24连通。

在本实施例中，喷水管24共有两条，其中一条喷水管24位于上层网格输送带31的内侧，且该喷水管24位于超声波清洗器4的正上方；另一条喷水管24位于下层网格输送带32的内侧，且该喷水管24位于超声波清洗器4的正下方。

喷水管24的长度方向与集流片的传送方向相同，且每条喷水管24上均设置有多个沿集流片的传送方向间隔分布的喷头241。在本实施例中每条喷水管24上设置有四个喷头241，喷头241不间断朝向超声波清洗器4喷出清洗水，以辅助超声波清洗器4完成对集流片的超声波清洗。

水槽25的高度低于喷头241的高度且高于水箱21设置，且水槽25倾斜设置以使从喷头241中喷出的清洗水在透过网格输送带上的网格完成对集流片上黑粉的冲洗后可沿水槽25定向流入水箱21中。

集流片上的黑粉被清洗水冲刷随清洗水一并流入水箱21，在进入水箱21之前与黑粉混合的清洗水会先进入超声波分离设备内设置的机械辅助内过滤构件，完成过滤浓缩后，黑粉被分离出来实现回收，纯净的清洗水返回水箱21实现了清洗水的循环利用，节约水资源的同时提高了冲水效率。

上述实施例的实施原理为：

在对集流板进行预处理后，集流板上黑粉中的粘结剂被加热失效，黑粉与集流片的粘结力大幅降低，便于使用本锂电池黑粉超声波分离设备对其进行分离。打开超声波分离设备的进料口防护壳11和出料口防护壳12，集流板通过进料口13进入超声波分离设备后即可在下层网格输送带32的传送下进入上层网格输送带31的底面和下层网格输送带32的顶面之间的间隙，随即被上层网格输送带31的底面和下层网格输送带32的顶面配合压紧并朝着出料口14的方向定向传送。在集流板移动的过程中，水泵22将水箱21中的清洗水泵入上、下两条喷水管24内，喷水管24上的所有喷头241不间断朝向两个超声波清洗器4喷出清洗水，辅助超声波清洗器4完成对集流片的超声波清洗。经过超声波清洗后集流片上的黑粉被清洗水冲刷下来，从而实现了黑粉与集流片的分离，清洗彻底，分离效果优异，且不存在杂质问题和黑粉夹带问题。分离下来的黑粉随清洗水一并流入水箱21，在完成过滤浓缩后，黑粉被分离出来实现回收，纯净的清洗水则返回水箱21实现了清洗水的循环利用。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种锂电池黑粉超声波分离设备，用于清洗粘结有黑粉的集流片，其特征在于，包括循环水系统（2）、传送系统（3）和超声波清洗器（4）；

所述传送系统（3）包括网格大小小于集流片的上层网格输送带（31）和下层网格输送带（32），所述上层网格输送带（31）的底面和下层网格输送带（32）的顶面配合压紧并定向传送集流片；

所述超声波清洗器（4）位于上层网格输送带（31）的内侧且靠近上层网格输送带（31）的底面；

所述循环水系统（2）包括喷水管（24），所述喷水管（24）上设置有喷头（241），所述喷头（241）向超声波清洗器（4）喷出清洗水。

2.根据权利要求1所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述上层网格输送带（31）与下层网格输送带（32）同步动作且上层网格输送带（31）与下层网格输送带（32）的传送速度相同。

3.根据权利要求2所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述传送系统（3）还包括两个分别用于驱动上层网格输送带（31）与下层网格输送带（32）的驱动辊（34），两个所述驱动辊（34）的外径相同，并且，两个所述驱动辊（34）分别由一对相同且相互啮合的两个齿轮驱动。

4.根据权利要求1所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，多个所述超声波清洗器（4）沿集流片的传送方向间隔分布。

5.根据权利要求1所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述循环水系统（2）还包括水箱（21）、水泵（22）和水槽（25），所述水泵（22）将水箱（21）中的清洗水泵入喷水管（24）内，所述水槽（25）低于喷头（241）且所述水槽（25）高于水箱（21）设置，所述水槽（25）倾斜设置以使清洗水沿水槽（25）定向流入水箱（21）中。

6.根据权利要求1所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述喷水管（24）上设置有多个沿集流片的传送方向间隔分布的喷头（241）。

7.根据权利要求1所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述喷水管（24）位于上层网格输送带（31）的内侧，且所述喷水管（24）位于超声波清洗器（4）的上方。

8.根据权利要求7所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述喷水管（24）有两条，所述下层网格输送带（32）的内侧也设置有一条喷水管（24）。

9.根据权利要求1所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，还包括箱体结构（1），所述箱体结构（1）包括进料口防护壳（11）和出料口防护壳（12），所述进料口防护壳（11）用于遮挡进料口（13），所述出料口防护壳（12）用于遮挡出料口（14）。

10.根据权利要求9所述的锂电池黑粉超声波分离设备，其特征在于，所述箱体结构（1）的底部位置还设置有万向轮（15）和支撑脚（16）。