KR101999677B1 - 폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법 - Google Patents

폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일측에 구비된 모터에 의하여 구동되는 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트 상에 폐배터리가 일정 간격으로 안착되며 상기 폐배터리를 일측으로 이동시키는 이송부; 상기 이송부 일측에 배치되고, 상기 이송부에서 전달되는 폐배터리의 일측을 가압하여 상기 폐배터리를 절단위치까지 이송하는 푸쉬바와, 상기 폐배터리의 양 단면을 파지하여 수직 또는 수평 방향으로 이송할 수 있는 그립퍼와, 상기 그립퍼에 파지되어 이송되는 폐배터리가 직하 위치에 도달되면 하강하며 상기 폐배터리 외부의 양단면을 컷팅하여 상기 폐배터리의 외부케이스를 분리하는 복수개의 컷팅유닛과, 상기 복수개의 컷팅유닛 사이에 배치되고 상기 폐배터리의 진행 방향을 전환시키는 방향전환유닛과, 상기 외부케이스가 분리되어 노출된 폴리머셀을 일측으로 이송하는 푸쉬유닛을 구비하는 상부프레임과, 상기 상부프레임 하측에 배치되고 상기 컷팅유닛에 의해 분리되어 낙하하는 외부케이스가 모이도록 중심을 향하여 경사지게 구비된 경사판이 배치된 하부프레임을 구비하는 컷팅부; 및 일단이 상기 컷팅부 하측에 배치되며 타단이 상승되고 경사지게 구비되어 상기 컷팅부에서 분리된 외부케이스 또는 폴리머셀이 안착되면 이를 일 방향으로 이송하는 복수개의 배출컨베이어가 배치된 배출부;를 포함하는 폐배터리 해체장치에 관한 것이다.

Description

폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법{Apparatus for disassembling wasted battery and method for disassembling wasted battery}
본 발명은 폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐배터리의 외부케이스와 폴리머셀을 분리하여 회수할 수 있는 폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법에 관한 것이다.
통상적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 셀룰라 폰, 랩탑 컴퓨터, 캠코더와 같은 소형의 모바일 디바이스나, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(Uninterruptible Power Supply, UPS) 등과 같은 중대형의 디바이스의 에너지원으로 사용된다.
대표적인 이차 전지인 리튬 이차 전지는 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 폴리머 전해질 전지로 분류할 수 있다.
상기 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 폴리머 전지라 하고, 폴리머 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
한편 리튬 이차 전지는 전극 조립체가 수용되는 케이스의 형상에 따라서 원통형 및 각형으로 된 캔 타입 이차 전지와, 유연성을 가지는 파우치 타입 이차 전지로 구분할 수 있다.
파우치 타입 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능하고 가격경쟁이 높은 장점이 있으나, 파손에 약한 문제점이 부각되고 있다.
한편 캔 타입 이차 전지는 내구성이 우수하여 신뢰성이 높고, 대량생산이 용이한 장점이 있다.
최근 전기자동차(EV) 내지 하이브리드 전기자동차(HEV)의 생산이 증가함에 따라 자동차용 리튬 이차 전지의 사용이 증가하고 있으며, 자동차용 리튬 이차 전지는 파우치 타입에서 캔 타입으로 전환되는 추세에 있다.
향후 전기자동차 등에서 폐기되는 캔 타입 리튬 이차전지 역시 급격히 증가할 것으로 예상되지만 캔 타입 폐배터리의 처리방법에 대해서는 그 연구가 미비한 실정이다.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1764382호 (공고일: 2017.08.14.)에 개시된 폐 리튬 배터리 처리장치가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1764382호 (공고일: 2017.08.14.)
따라서, 본 발명은 폐기되는 캔 타입 배터리를 안전하게 해체하여 외부케이스와 내부의 폴리머셀을 효과적으로 분리하는 폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 일측에 구비된 모터에 의하여 구동되는 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트 상에 폐배터리가 일정 간격으로 안착되며 상기 폐배터리를 일측으로 이동시키는 이송부;
상기 이송부 일측에 배치되고, 상기 이송부에서 전달되는 폐배터리의 일측을 가압하여 상기 폐배터리를 절단위치까지 이송하는 푸쉬바와, 상기 폐배터리의 양 단면을 파지하여 수직 또는 수평 방향으로 이송할 수 있는 그립퍼와, 상기 그립퍼에 파지되어 이송되는 폐배터리가 직하 위치에 도달되면 하강하며 상기 폐배터리 외부의 양단면을 컷팅하여 상기 폐배터리의 외부케이스를 분리하는 복수개의 컷팅유닛과, 상기 복수개의 컷팅유닛 사이에 배치되고 상기 폐배터리의 진행 방향을 전환시키는 방향전환유닛과, 상기 외부케이스가 분리되어 노출된 폴리머셀을 일측으로 이송하는 푸쉬유닛을 구비하는 상부프레임과, 상기 상부프레임 하측에 배치되고 상기 컷팅유닛에 의해 분리되어 낙하하는 외부케이스가 모이도록 중심을 향하여 경사지게 구비된 경사판이 배치된 하부프레임을 구비하는 컷팅부; 및
일단이 상기 컷팅부 하측에 배치되며 타단이 상승되고 경사지게 구비되어 상기 컷팅부에서 분리된 외부케이스 또는 폴리머셀이 안착되면 이를 일 방향으로 이송하는 복수개의 배출컨베이어가 배치된 배출부;를 포함하는 폐배터리 해체장치를 제공한다.
또한 상기 폐배터리는 상기 폴리머셀의 외부면을 알루미늄으로 이루어진 다각형 외부케이스가 감싸는 캔 타입 배터리일 수 있다.
또한 상기 이송부는 상기 컨베이어 벨트 상부에 일정 간격으로 이격되어 상기 폐배터리가 끼워져 고정되는 복수개의 고정가이드바가 구비될 수 있다.
또한 상기 그립퍼는 상기 상부프레임의 중심부에 배치되는 이송레일을 따라 수평이동하고 복수개가 구비되며, 상기 폐배터리를 파지하여 일 방향으로 이송하고 상기 직하 위치에서 상승하여 상기 폐배터리를 수직방향으로 이동시킬 수 있다.
또한 상기 컷팅유닛은 상부에 구비되는 체인버퍼에 연결되어 간격이 조절되는 두 개의 회전칼날이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 폐배터리가 직하 위치에 도달하면 하강하여 상기 폐배터리의 양단면을 절삭하여 외부케이스 중 마주하는 양단면을 탈락시키는 제1컷팅유닛과, 상기 제1컷팅유닛의 일측에 배치되고, 상부에 구비되는 체인버퍼에 연결되어 간격이 조절되는 두 개의 회전칼날이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 방향전환유닛에 의해 90도 회전된 상기 폐배터리가 직하 위치에 도달하면 하강하여 상기 외부케이스 중 탈락되지 않은 양단면을 절삭하여 폐배터리의 외부케이스를 전부 탈락시키는 제2컷팅유닛을 구비할 수 있다.
또한 상기 푸쉬유닛은 상기 컷팅유닛의 일측에 배치되어 사면의 외부케이스가 탈락되어 노출된 상기 폴리머셀을 상기 배출컨베이어의 수직위치로 이송시켜, 상기 폴리머셀을 낙하시킬 수 있다.
또한 상기 배출컨베이어는 상기 경사판 직하 위치에 배치되어 상기 외부케이스를 포집하여 이송하는 케이스배출컨베이어와, 상기 케이스배출컨베이어 일측에 배치되며 상기 푸쉬유닛에 의하여 낙하하는 상기 폴리머셀이 안착되어 이송하는 셀배출컨베이어로 구비될 수 있다.
또한 상기 케이스배출컨베이어와 상기 셀배출컨베이어는 일단이 상기 하부프레임의 하측에 배치되고, 경사지게 구비되어 타단이 상승되며, 내측에 에프런 팬이 구비되어 상기 외부케이스 및 폴리머셀이 안착되어 이송될 수 있다.
또한 상기 상부프레임은 외측면을 따라 상부프레임을 감싸는 투명한 폴리카보네이트 커버가 설치되며, 상기 상부프레임 일측에 구비되는 힌지에 상기 폴리카보네이트 커버가 연결되어 일 방향으로 개방될 수 있다.
또한 상기 컷팅부는 일측에 집진기가 배치되고, 상기 집진기는 상기 컷팅부와 자바라연통으로 연결되어 상기 컷팅부에서 발생하는 분진을 포집할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 (a) 컨베이어 벨트 상부에 일정 간격으로 이격된 복수개의 고정가이드바에 폐배터리를 끼워 고정하고 이송하는 단계;
(b) 이송된 상기 폐배터리를 컷팅부에 도입하고, 일측에 배치된 푸쉬바가 상기 폐배터리를 컷팅유닛 하부까지 이송하는 단계;
(c) 상기 폐배터리를 그립퍼로 파지하여 상승시키고, 상기 컷팅유닛의 회전칼날을 하강시켜 상기 폐배터리의 양단면을 절삭하고 외부케이스 중 일부를 하측으로 탈락시키는 단계;
(d) 외부케이스의 일부면이 탈락된 상기 폐배터리를 회전시켜 진행방향을 전환하고 양단면을 절삭하여 잔류된 외부케이스를 하측으로 탈락시켜 상기 폐배터리 내부의 폴리머셀을 노출시키는 단계; 및
(e) 상기 폴리머셀을 이송하고 일정 위치에서 일측으로 밀어서 낙하시키는 단계를 포함하는 폐배터리 해체방법을 제공한다.
또한 상기 (c) 및 (d) 단계는 상기 폐배터리가 파지되어 이송되며, 일측의 컷팅유닛이 하강하여 양단면을 우선 절삭하여 외부케이스를 탈락시키고, 상기 폐배터리를 직진시키면 타측의 컷팅유닛이 하강하여 잔류된 외부케이스의 양단면을 절삭하여 탈락 시킬 수 있다.
또한 상기 (c) 및 (d) 단계는 하측으로 탈락되는 외부케이스를 포집하는 케이스배출컨베이어를 배치하고, 포집된 상기 외부케이스를 일측으로 이송하고 저장탱크에 저장할 수 있다.
또한 상기 (e) 단계는 낙하되는 폴리머셀이 안착되는 셀배출컨베이어를 배치하고 폴리머셀을 포집하여 일측으로 이송하고 저장탱크에 저장할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다량으로 폐기되나 재활용이 용이하지 않은 자동차용 캔 타입 배터리를 일관공정으로 해체하여 외부케이스와, 리튬 등을 포함하고 있는 내부의 폴리머셀을 효과적으로 분리하여 회수할 수 있다.
또한 도입되는 폐배터리를 일 방향으로 진행시키면서 상기 폐배터리의 폭과 길이에 대응하여 자동으로 절단면을 조정하여 외부케이스만 정확하게 절삭하여 배출하고, 노출된 폴리머셀을 일 방향으로 이송하여 외부케이스와 분리 배출하여 폐배터리의 해체 효율을 매우 증가시킬 수 있다.
또한 부주의한 해체 시 폭발의 위험성이 존재하는 캔 타입 리튬 이온 전지의 외부케이스를 먼저 효과적으로 분리하여 유용금속으로 회수하여 재사용할 수 있으며, 처리 시 주의가 요구되는 폴리머셀을 따로 분리하여 저장한 이후에 재생공정에 도입할 수 있으므로, 캔 타입 배터리의 해체 및 이를 활용한 이차 전지의 재활용 공정의 안전성을 크게 증가시킨다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐배터리 해체장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 폐배터리 해체장치의 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐배터리 해체장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 따른 폐배터리 해체장치의 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폐배터리(10) 해체장치(1000)는 이송부(100), 컷팅부(200), 및 배출부(300)를 포함한다.
상기 이송부(100)는 일측에 구비된 모터에 의하여 구동되는 컨베이어 벨트(110)와 상기 컨베이어 벨트(110) 상에 폐배터리(10)가 일정 간격으로 안착되며 상기 폐배터리(10)를 일측으로 이동시킨다.
상기 컨베이어 벨트(110) 상에 캔 타입 폐배터리(10)를 일정 간격으로 배치하여 연속으로 상기 폐배터리(10)를 공급할 수 있다.
상기 폐배터리(10)는 상기 폴리머셀(11)의 외부면을 알루미늄으로 이루어진 다각형 외부케이스(12)가 감싸는 캔 타입 배터리일 수 있다.
상기 폐배터리(10)는 외주면이 직사각형 캔에 폴리머셀(11)이 삽입된 형태일 수 있다.
상기 폐배터리(10)의 외주면이 직선으로 이루어진 캔 타입 배터리인 경우 상기 컷팅부(200)에서 외부케이스(12)의 절삭이 매우 용이하다.
상기 이송부(100)는 상기 컨베이어 벨트(110) 상부에 일정 간격으로 이격되어 상기 폐배터리(10)가 끼워져 고정되는 복수개의 고정가이드바(120)가 구비된다.
상기 고정가이드바(120)는 일정 간격으로 이격되어 폐배터리(10)가 안착될 수 있는 공간을 제공하며, 일정 높이를 가져서 상기 폐배터리(10)가 이송 중에도 상기 컨베이어 벨트(110)에서 탈락되지 않도록 한다.
상기 컷팅부(200)는 푸쉬바(210), 그립퍼(220), 컷팅유닛, 방향전환유닛(260), 및 푸쉬유닛(270)을 구비하는 상부프레임(280)과, 경사판(291)이 배치된 하부프레임(290)을 포함한다.
상기 상부프레임(280)은 푸쉬바(210), 그립퍼(220), 컷팅유닛, 방향전환유닛(260), 및 푸쉬유닛(270)이 부착되어 고정되는 공간을 제공한다.
상기 하부프레임(290)은 상기 상부프레임(280)을 지상에서 일정 간격으로 이격되도록 지지하며, 내부에 형성되는 공간에 경사판(291)이 배치된다.
상기 푸쉬바(210)는 상기 이송부(100) 일측에 배치되고, 상기 이송부(100)에서 전달되는 폐배터리(10)의 일측을 가압하여 상기 폐배터리(10)를 상기 그립퍼(220) 위치까지 이송한다.
상기 폐배터리(10)는 상기 이송부(100)에서 상기 컷팅부(200)로 전달되고 컷팅부(200) 일측에 안착되면 상기 푸쉬바(210)가 상기 폐배터리(10)를 상기 컷팅유닛(240, 250)을 향하여 이동시킬 수 있다.
상기 푸쉬바(210)는 일단에 실린더로드가 구비되고, 타단에는 완충부재 또는 압력이 조절되는 고무흡판이 구비될 수 있다.
상기 푸쉬바(210)는 내측에 상기 폐배터리(10)가 안착되는 공간이 형성되며, 상기 공간에 폐배터리(10)가 안착되면 폐배터리(10)의 후면을 밀어서 위치를 조정한다.
상기 푸쉬바(210)는 상기 그립퍼(220)가 상기 폐배터리(10)를 파지할 수 있는 위치까지 일정 거리를 이동시키며, 상기 폐배터리(10)를 빠르게 연속으로 이송할 수 있어서 폐배터리 해체공정의 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 그립퍼(220)는 상기 폐배터리(10)의 양 단면을 파지하여 수직 또는 수평 방향으로 이송한다.
상기 폐배터리(10)가 상기 컷팅부(200)의 일측에 도입되고, 상기 푸쉬바(210)가 상기 폐배터리(10)를 상기 그립퍼(220) 위치까지 이송하면, 상기 그립퍼(220)는 상기 폐배터리(10)의 양단면을 파지하여 상기 컷팅유닛(240, 250)의 직하 위치로 이송한다.
상기 그립퍼(220)는 상기 상부프레임(280)의 중심부에 배치되는 이송레일(230)을 따라 수평이동하고 복수개가 구비되며, 상기 폐배터리(10)를 파지하여 일 방향으로 이송하고 상기 직하 위치에서 상승하여 상기 폐배터리(10)를 수직방향으로 이동시킨다.
상기 그립퍼(220)는 상기 이송레일(230)을 따라 수평 이동이 가능하고, 상기 폐배터리(10)를 파지하여 상기 컷팅유닛(240, 250)의 직하 위치까지 이송한 후 상기 컷팅유닛(240, 250)이 상기 폐배터리(10)의 외부케이스(12) 중 양단면을 절삭하는 동안 상기 폐배터리(10)를 파지하여 고정한다.
상기 그립퍼(220)는 상기 폐배터리(10)의 다각면 중 마주하는 양단면을 파지하여 이송하여 파지되지 않은 양단면이 상기 컷팅유닛(250)에 의하여 절삭되도록 한다.
상기 그립퍼(220)는 상기 폐배터리(10)의 다각면 중 마주하는 양단면을 파지하고, 양단면 사이의 거리를 측정하여 상기 폐배터리의 길이 또는 폭을 상기 컷팅유닛(240, 250)에 전달할 수 있다.
상기 그립퍼(220)는 복수개로 구비되어 상기 이송레일(230)에는 하나 이상의 그립퍼(220)가 배치되어 복수개의 폐배터리(10)를 상기 컷팅유닛(240, 250)의 직하 위치까지 이송하여 컷팅부(200)의 절삭 공정을 연속으로 수행하도록 할 수 있다.
상기 컷팅유닛(240, 250)은 상기 그립퍼(220)에 파지되어 이송되는 폐배터리(10)가 직하 위치에 도달되면 하강하며, 상기 폐배터리(10) 외부의 양단면을 컷팅하여 상기 폐배터리(10)의 외부케이스(12)를 분리한다.
상기 컷팅유닛(240, 250)은 복수개로 구비된다.
구체적으로 상기 컷팅유닛(240, 250)은 상부에 구비되는 체인버퍼에 연결되어 간격이 조절되는 두 개의 회전칼날이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 폐배터리(10)가 직하 위치에 도달하면 하강하여 상기 폐배터리(10)의 양단면을 절삭하여 외부케이스(12) 중 마주하는 양단면을 탈락시키는 제1컷팅유닛(240)과, 상기 제1컷팅유닛(240)의 일측에 배치되고, 상부에 구비되는 체인버퍼에 연결되어 간격이 조절되는 두 개의 회전칼날이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 방향전환유닛(260)에 의해 90도 회전된 상기 폐배터리(10)가 직하 위치에 도달하면 하강하여 상기 외부케이스(12) 중 탈락되지 않은 양단면을 절삭하여 폐배터리(10)의 외부케이스(12)를 전부 탈락시키는 제2컷팅유닛(250)을 구비한다.
상기 제1컷팅유닛(240)은 상기 폐배터리(10)의 양단면을 우선 절삭하여 탈락시키고, 상기 제2컷팅유닛(250)은 상기 폐배터리(10)에 잔류하는 외부케이스(12)를 절삭하고 탈락시켜 상기 폐배터리(10)의 사면의 외부케이스(12)를 전부 절삭하여 탈락시킨다.
상기 경사판(291)은 제1컷팅유닛(240) 및 제2컷팅유닛(250)의 하부에 배치된다.
상기 경사판(291)은 중심을 향하여 서로 경사지게 구비되어, 탈락된 외부케이스(12)는 중력에 의하여 경사판(291)의 중심을 향하여 모이게 된다.
상기 경사판(291)의 중심은 배출홀(미도시)이 형성되어 상기 경사판(291)의 중심을 향하여 모인 외부케이스(12)는 상기 배출부(300)에 전달된다.
상기 컷팅유닛(240, 250)은 상기 그립퍼(220)에서 측정된 양단면 사이의 거리에 따라 상기 체인버퍼에 연결된 두 개의 회전칼날의 간격을 조절한다.
상기 그립퍼(220)는 상기 폐배터리(10)의 세로 및 가로면의 길이를 측정하기 위하여 파지하는 과정에서 양단면의 거리를 2회 이상 측정하여 상기 컷팅유닛(240, 250)에 전달할 수 있다.
상기 그립퍼(220)가 폐배터리(10)를 파지하면서 상기 외부케이스(12)의 마주보는 단면간의 거리를 측정하여 상기 컷팅유닛에 전달하는 경우 상기 외부케이스(12)를 정확하게 절삭하여 탈락시키고, 폴리머셀(11)을 안전하게 회수할 수 있다.
상기 회전칼날(241, 242)의 간격이 상기 폐배터리(10)의 양단면의 폭으로 조절되면 상기 그립퍼(220)는 상기 폐배터리(10)를 상기 회전칼날의 하강 위치까지 이송하여 상기 폐배터리(10)의 양단면이 상기 회전칼날(241, 242)에 의하여 정확하게 절삭되도록 하여 양단면의 외부케이스(12)를 분리하여 탈락시킨다.
상기 방향전환유닛(260)은 상기 복수개의 컷팅유닛(240, 250) 사이에 배치되고 상기 폐배터리(10)의 진행 방향을 전환시킨다.
상기 제1컷팅유닛(240)이 상기 폐배터리(10)의 양단면을 우선 절삭하고, 상기 그립퍼(220)는 양단면이 절작된 상기 폐배터리(10)를 상기 방향전환유닛(260)에 전달한다.
상기 방향전환유닛(260)은 폐배터리(10)가 안착되는 공간을 구비하며, 상기 폐배터리(10)를 90 회전시켜 다시 상기 제2컷팅유닛(250) 방향으로 배출한다.
상기 방향전환유닛(260)은 상기 폐배터리(10)를 진행방향에 대하여 회전시켜, 제1컷팅유닛(240)에 의하여 절삭되지 않은 외부케이스(12)를 상기 제2컷팅유닛(250)이 하강하여 절삭할 수 있도록 한다.
상기 방향전환유닛(260)은 상기 폐배터리(10)의 진행방향을 전환시켜 마주하는 모든 면을 절삭할 수 있도록 하며, 상기 방향전환유닛(260)을 배치하는 경우 제1컷팅유닛(240)과 제2컷팅유닛(250)을 일렬로 배치할 수 있으므로, 직각하는 면을 절삭하기 위하여 제2컷팅유닛(250)의 방향을 재배치할 필요가 없어서 공간 배치의 효율이 증가되며, 상기 컷팅유닛(240, 250)을 일렬로 배치하는 경우 컷팅유닛(240, 250)의 공정속도를 매우 증가시킬 수 있다.
상기 푸쉬유닛(270)은 상기 외부케이스(12)가 분리되어 노출된 폴리머셀(11)을 일측으로 이송한다.
상기 푸쉬유닛(270)은 상기 제2컷팅유닛(250)의 일측에 배치되어 사면의 외부케이스(12)가 탈락되어 노출된 상기 폴리머셀(11)을 상기 배출컨베이어의 수직위치로 이송시켜, 상기 폴리머셀(11)을 낙하시킨다.
상기 푸쉬유닛(270)은 일측에 폴리머셀(11)을 밀어내는 가이드바가 구비되어 상기 폴리머셀(11)을 일측으로 밀어서 이동시킬 수 있다.
상기 배출부(300)는 일단이 상기 컷팅부(200) 하측에 배치되며 타단이 상승되고 경사지게 구비되어 상기 컷팅부(200)에서 분리된 외부케이스(12) 또는 폴리머셀(11)이 안착되면 이를 일방향으로 이송하는 복수개의 배출컨베이어가 배치된다.
상기 배출컨베이어는 케이스배출컨베이어(310)와 셀배출컨베이어(320)를 포함한다.
상기 케이스배출컨베이어(310)는 상기 경사판(291) 직하 위치에 배치되어 상기 외부케이스(12)를 포집하여 이송한다.
상기 경사판(291)의 배출홀을 따라 배출된 외부케이스(12)는 상기 케이스배출컨베이어(310)에 안착되고, 상기 케이스배출컨베이어(310)는 알루미늄으로 이루어진 외부케이스(12)를 포집하여 배출할 수 있다.
상기 케이스배출컨베이어(310)의 일측에는 케이스저장탱크가 더 구비될 수 있으며, 상기 케이스저장탱크가 구비되어 외부케이스(12)를 포집하여 재활용 공정으로 효과적으로 전달할 수 있다.
상기 셀배출컨베이어(320)는 상기 케이스배출컨베이어(310) 일측에 배치되며 상기 푸쉬유닛(270)에 의하여 낙하하는 상기 폴리머셀(11)이 안착되어 이송된다.
상기 셀배출컨베이어(320) 일측에는 셀저장탱크가 더 구비될 수 있으며, 이 때 상기 셀저장탱크는 밀폐되어 방폭효과가 구비된 것일 수 잇다.
상기 폴리머셀(11)은 리튬을 포함하고 있으며, 부주의한 취급에 의하여 폭발이나 화재의 위험이 있으므로 상기 셀저장탱크에 저장하는 경우 폴리머셀의 재활용 작업의 안전성을 증가시킬 수 있다.
상기 케이스배출컨베이어(310) 및 상기 셀배출컨베이어가(320) 서로 분리되어 구비되어 탈락된 외부케이스(12) 및 노출된 폴리머셀(11)을 서로 분리하여 효과적으로 이송할 수 있다.
한편 상기 케이스배출컨베이어(310) 및 상기 셀배출컨베이어가(320)는 일단이 상기 하부프레임(290)의 하측에 배치되고, 경사지게 구비되어 타단이 상승되며, 내측에 에프런 팬이 구비되어 상기 외부케이스(12) 및 폴리머셀(11)이 안착되어 이송할 수 있다.
상기 케이스배출컨베이어(310) 및 상기 셀배출컨베이어가(320)의 타단을 상승시키는 경우 상기 케이스저장탱크 및 상기 셀저장탱크에 외부케이스(12) 및 폴리머셀(11)을 이송하여 저장하기에 매우 유리하다.
상기 에프런 팬은 경사면을 따라 케이스배출컨베이어 및 상기 셀배출컨베이어가 이동하는 동안 일정각도를 유지하여 외부케이스(12) 및 폴리머셀(11)이 이탈되지 않도록 안착시킬 수 있으므로 이송하는 외부케이스(12) 및 폴리머셀(11)이 경사면을 따라 다시 이탈되지 않도록 하여 매우 효과적이다.
상기 상부프레임(280)은 외측면을 따라 상부프레임(280)을 감싸는 투명한 폴리카보네이트 커버(281)가 설치되며, 상기 상부프레임(280) 일측에 구비되는 힌지(282)에 상기 폴리카보네이트 커버(281)가 연결되어 일방향으로 개방된다.
상기 폴리카보네이트 커버(281)는 상기 컷팅유닛(240, 250)의 상기 회전칼날(241, 242, 251, 252)의 회전에 따라 비산되는 절삭 찌거기를 차단하여 작업의 안정성을 매우 높일 수 있다.
상기 폴리카보네이트 커버(281)는 투명으로 구비되어 상기 컷팅부(200)의 내부를 확인할 수 있는 장점을 갖으며, 일측에 구비되는 힌지(282)에 연결되어 일 방향으로 개방된다.
상기 폴리카보네이트 커버(281)가 개방되는 경우에는 하여 상기 컷팅부(200)의 정비 및 유지의 편의성이 증가된다.
한편 상기 컷팅부(200)는 일측에 집진기(400)가 배치된다.
상기 집진기(400)는 상기 컷팅부(200)와 자바라연통(410)으로 연결되어 상기 컷팅부(200)에서 발생하는 분진을 포집한다.
상기 집진기가 상기 컷팅부(200)에서 발생하는 분진을 포집하는 경우 작업환경을 쾌적하게 유지하고, 작업자의 안전을 도모할 수 있어서 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 상술하는 폐배터리 해체장치를 이용한 폐배터리 해체방법을 제공한다.
상기 폐배터리 해체방법은 (a) 컨베이어 벨트 상부에 일정 간격으로 이격된 복수개의 고정가이드바에 폐배터리를 끼워 고정하고 이송하는 단계;
(b) 이송된 상기 폐배터리를 컷팅부에 도입하고, 일측에 배치된 푸쉬바가 상기 폐배터리를 컷팅유닛 하부까지 이송하는 단계;
(c) 상기 폐배터리를 그립퍼로 파지하여 상승시키고, 상기 컷팅유닛의 회전칼날을 하강시켜 상기 폐배터리의 양단면을 절삭하고 외부케이스 중 일부를 하측으로 탈락시키는 단계;
(d) 외부케이스의 일부면이 탈락된 상기 폐배터리를 회전시켜 진행방향을 전환하고 양단면을 절삭하여 잔류된 외부케이스를 하측으로 탈락시켜 상기 폐배터리 내부의 폴리머셀을 노출시키는 단계; 및
(e) 상기 폴리머셀을 이송하고 일정 위치에서 일측으로 밀어서 낙하시키는 단계를 포함한다.
우선 컨베이어 벨트(110) 상부에 일정 간격으로 이격된 복수개의 고정가이드바(120)에 폐배터리(10)를 끼워 고정한다.
이 때 상기 고정가이드바(120)가 복수개로 구비되어 복수개의 폐배터리(10)를 연속으로 공급할 수 있다.
이송된 상기 폐배터리(10)를 컷팅부(200)에 도입하고, 일측에 배치된 푸쉬바(210)가 상기 폐배터리(10)를 컷팅유닛(240)의 하부까지 이송한다.
상기 컷팅부(200)에 도입되는 폐배터리(10)를 푸쉬바(210)를 사용하여 일측으로 이송하며, 상기 푸쉬바(210)를 사용하여 폐배터리(10)의 이송속도를 증가시켜 전체 공정의 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 폐배터리(10)를 그립퍼(220)로 파지하여 상승시키고, 상기 컷팅유닛(240)의 회전칼날(241, 242)을 하강시켜 상기 폐배터리(10)의 양단면을 절삭하고 외부케이스(12) 중 일부를 하측으로 탈락시킨다.
상기 외부케이스(12)의 일부면이 탈락된 상기 폐배터리(10)를 회전시켜 진행방향을 전환하고 양단면을 절삭하여 잔류된 외부케이스를 하측으로 탈락시켜 상기 폐배터리(10) 내부의 폴리머셀(11)을 노출시킨다.
이 때 상기 폐배터리(10)가 파지되어 이송되며, 일측의 컷팅유닛(240)이 하강하여 양단면을 우선 절삭하여 외부케이스(12)를 탈락시키고, 상기 폐배터리(10)를 직진시키면 타측의 컷팅유닛(250)이 하강하여 잔류된 외부케이스(12)의 양단면을 절삭하여 탈락시킬 수 있다.
상기 폐배터리(10)의 양단면이 절삭되어 탈락되며, 진행방향을 90도 회전시켜, 절삭되지 않은 양단면이 상기 컷팅유닛(250)에 의하여 절삭되도록 한다.
따라서 상기 컷팅유닛(240, 250)을 일렬로 배치하고 연속으로 상기 폐배터리(10)가 컷팅유닛(240, 250)을 통과하면서 순서대로 외부케이스(12)를 절삭하도록 하여 외부케이스(12)와 폴리머셀(11)의 분리 속도를 증가시키고, 폐배터리(10) 해체 효율을 매우 증가시킬 수 있다.
상기 폐배터리(10)의 외부케이스(12)가 절삭되고 하측으로 탈락되면, 상기 케이스배출컨베이어(310)를 상기 컷팅유닛(240, 250)의 하측에 배치하여 연속으로 이송시킨다.
한편 하측으로 탈락되는 외부케이스(12)를 포집하는 케이스배출컨베이어(310)를 배치하고, 상기 케이스배출컨베이어(310)를 통하여 상기 외부케이스(12)를 일측으로 이송하고 저장탱크에 저장할 수 있다.
마지막으로 상기 폴리머셀(11)을 이송하고 일정 위치에서 일측으로 밀어서 낙하시킨다.
낙하되는 상기 폴리머셀(11)이 안착되는 셀배출컨베이어(320)를 배치하고 폴리머셀(11)을 포집하여 일측으로 이송하고 저장탱크에 저장한다.
따라서, 본 발명에 따른 폐배터리 해체 장치는 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 다량으로 사용되는 캔 타입 배터리를 대상으로 알루미늄으로 이루어진 외부케이스와 리튬을 포함하는 폴리머셀로 효과적으로 분리하여 회수할 수 있다.
다각형의 외부케이스를 가지는 캔 타입 배터리에 외부케이스를 절삭하여 분리하되, 컷팅부의 회전칼날의 거리를 정확하게 조절하여 폴리머셀을 유지하면서 외부케이스를 절삭하여 분리할 수 있으며, 연속공정으로 외부케이스와 폴리머셀을 분리 회수할 수 있어서, 폐배터리 해체장치의 해체효율을 크게 증가시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 폐배터리 해체장치 및 이를 이용한 폐배터리 해체방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 폐배터리 11: 폴리머셀
12 : 외부케이스
100 : 이송부 110 : 컨베이어 벨트
120 : 고정가이드바 200 : 컷팅부
210 : 푸쉬바 220 : 그립퍼
230 : 이송레일 240 : 제1컷팅유닛
250 : 제2컷팅유닛 241, 242, 251, 252 : 회전칼날
260 : 방향전환유닛 270 : 푸쉬유닛
280 : 상부프레임 281 : 폴리커보네이트 커버
282 : 힌지
290 : 하부프레임 291 : 경사판
300 : 배출부 310 : 케이스배출컨베이어
320 : 셀배출컨베이어 311, 321 : 에프런 팬
400 : 집진기 410 : 자바라연통
1000 : 폐배터리 해체장치

Claims (14)

  1. 일측에 구비된 모터에 의하여 구동되는 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트 상에 폐배터리가 일정 간격으로 안착되며 상기 폐배터리를 일측으로 이동시키는 이송부;
    상기 이송부 일측에 배치되고, 상기 이송부에서 전달되는 폐배터리의 일측을 가압하여 상기 폐배터리를 절단위치까지 이송하는 푸쉬바와, 상기 폐배터리의 양 단면을 파지하여 수직 또는 수평 방향으로 이송할 수 있는 그립퍼와, 상기 그립퍼에 파지되어 이송되는 폐배터리가 직하 위치에 도달되면 하강하며 상기 폐배터리 외부의 양단면을 컷팅하여 상기 폐배터리의 외부케이스를 분리하는 복수개의 컷팅유닛과, 상기 복수개의 컷팅유닛 사이에 배치되고 상기 폐배터리의 진행 방향을 전환시키는 방향전환유닛과, 상기 외부케이스가 분리되어 노출된 폴리머셀을 일측으로 이송하는 푸쉬유닛을 구비하는 상부프레임과, 상기 상부프레임 하측에 배치되고 상기 컷팅유닛에 의해 분리되어 낙하하는 외부케이스가 모이도록 중심을 향하여 경사지게 구비된 경사판이 배치된 하부프레임을 구비하는 컷팅부; 및
    일단이 상기 컷팅부 하측에 배치되며 타단이 상승되고 경사지게 구비되어 상기 컷팅부에서 분리된 외부케이스 또는 폴리머셀이 안착되면 이를 일 방향으로 이송하는 복수개의 배출컨베이어가 배치된 배출부;를 포함하되,
    상기 컷팅유닛은 상부에 구비되는 체인버퍼에 연결되어 간격이 조절되는 두 개의 회전칼날이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 폐배터리가 상기 직하 위치에 도달하면 하강하여 상기 폐배터리의 양단면을 절삭하여 외부케이스 중 마주하는 양단면을 탈락시키는 제1컷팅유닛과,
    상기 제1컷팅유닛의 일측에 배치되고, 상부에 구비되는 체인버퍼에 연결되어 간격이 조절되는 두 개의 회전칼날이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 방향전환유닛에 의해 90도 회전된 상기 폐배터리가 상기 직하 위치에 도달하면 하강하여 상기 외부케이스 중 탈락되지 않은 양단면을 절삭하여 폐배터리의 외부케이스를 전부 탈락시키는 제2컷팅유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폐배터리는
    상기 폴리머셀의 외부면을 알루미늄으로 이루어진 다각형 외부케이스가 감싸는 캔 타입 배터리인 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는
    상기 컨베이어 벨트 상부에 일정 간격으로 이격되어 상기 폐배터리가 끼워져 고정되는 복수개의 고정가이드바가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그립퍼는
    상기 상부프레임의 중심부에 배치되는 이송레일을 따라 수평이동하고 복수개가 구비되며, 상기 폐배터리를 파지하여 일 방향으로 이송하고 상기 직하 위치에서 상승하여 상기 폐배터리를 수직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 푸쉬유닛은
    상기 컷팅유닛의 일측에 배치되어 사면의 외부케이스가 탈락되어 노출된 상기 폴리머셀을 상기 배출컨베이어의 수직위치로 이송시켜, 상기 폴리머셀을 낙하시키는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배출컨베이어는
    상기 경사판의 직하 위치에 배치되어 상기 외부케이스를 포집하여 이송하는 케이스배출컨베이어와,
    상기 케이스배출컨베이어 일측에 배치되며 상기 푸쉬유닛에 의하여 낙하하는 상기 폴리머셀이 안착되어 이송하는 셀배출컨베이어로 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 케이스배출컨베이어와 상기 셀배출컨베이어는
    일단이 상기 하부프레임의 하측에 배치되고, 경사지게 구비되어 타단이 상승되며, 내측에 에프런 팬이 구비되어 상기 외부케이스 및 상기 폴리머셀이 안착되어 이송되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부프레임은
    외측면을 따라 상기 상부프레임을 감싸는 투명한 폴리카보네이트 커버가 설치되며, 상기 상부프레임 일측에 구비되는 힌지에 상기 폴리카보네이트 커버가 연결되어 일 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 컷팅부는
    일측에 집진기가 배치되고, 상기 집진기는 상기 컷팅부와 자바라연통으로 연결되어 상기 컷팅부에서 발생하는 분진을 포집하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체장치.
  11. (a) 컨베이어 벨트 상부에 일정 간격으로 이격된 복수개의 고정가이드바에 폐배터리를 끼워 고정하고 이송하는 단계;
    (b) 이송된 상기 폐배터리를 컷팅부에 도입하고, 일측에 배치된 푸쉬바가 상기 폐배터리를 컷팅유닛 하부까지 이송하는 단계;
    (c) 상기 폐배터리를 그립퍼로 파지하여 상승시키고, 상기 컷팅유닛의 회전칼날을 하강시켜 상기 폐배터리의 양단면을 절삭하고 외부케이스 중 일부를 하측으로 탈락시키는 단계;
    (d) 외부케이스의 일부면이 탈락된 상기 폐배터리를 회전시켜 진행방향을 전환하고 양단면을 절삭하여 잔류된 외부케이스를 하측으로 탈락시켜 상기 폐배터리 내부의 폴리머셀을 노출시키는 단계; 및
    (e) 상기 폴리머셀을 이송하고 일정 위치에서 일측으로 밀어서 낙하시키는 단계를 포함하되,
    상기 (c) 및 (d) 단계는 상기 폐배터리가 파지되어 이송되며, 일측의 컷팅유닛이 하강하여 양단면을 우선 절삭하여 외부케이스를 탈락시키고, 상기 폐배터리를 직진시키면 타측의 컷팅유닛이 하강하여 잔류된 외부케이스의 양단면을 절삭하여 탈락시키는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (c) 및 (d) 단계는
    하측으로 탈락되는 외부케이스를 포집하는 케이스배출컨베이어를 배치하고, 포집된 상기 외부케이스를 일측으로 이송하고 저장탱크에 저장하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    낙하되는 폴리머셀이 안착되는 셀배출컨베이어를 배치하고 폴리머셀을 포집하여 일측으로 이송하고 저장탱크에 저장하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 해체방법.
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