WO2024139202A1 - 一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置 - Google Patents

Abstract

一种基于锂电池梯次利用的分选装置，其结构包括用于插入安放、串联组装若干个电芯（a）的圆管（1），设置在圆管（1）上、并用于漏下过细电芯（a-1）的下方长度向开口（2），以及设置在圆管（1）下方位置处、并用于先通电检测所有电芯（a）再撑开下方长度向开口（2）的升降板单元（3）。通过圆管（1）、下方长度向开口（2）及升降板单元（3）的配合使用使得：过粗电芯放不进去，过细电芯（a-1）可以直接漏下，保证单一直径规格电芯的筛选效果；直径筛选之后，再进行电芯是否有效的批量检测，给有效电芯的分选操作提供了一个高效的基础。

Description

一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置 技术领域

本发明属于锂电池回收用装置技术领域，尤其涉及一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置。

背景技术

锂电池梯次利用，指的是动力锂电池在容量、性能显著下降之后，取下回收，改用在对性能要求相对较低的其他场景，例如家庭电量储备。

上述回收再利用方式相对简单，无需对换下来的旧锂电池进行检测、维修等。而在技术层面上，锂电池梯次利用则包括电池拆解、电芯分选、正负极材料回收、电池重新组装等多个具体步骤。

换言之，锂电池梯次利用需要在众多不同型号、不同规格、不同品牌的废旧锂电池之间，选出同一规格的有效电芯，然后辅以新的，或旧的但仍然有效的电池配件，最终组装成完整的一个可以“降级使用”的新锂电池。其中，在电芯分选时，既要分开不同直径的各种电芯，又要剔除故障、无效的电芯，此时就需要用到上述电芯分选装置。

另一方面，现有常见的锂电池电芯，一般都是圆柱状的，其直径一般有以下几个常见的规格：14mm、18mm、21mm、26mm，以及32mm。而电芯分选装置则至少需要将同一直径的有效电芯选出汇总。

专利公告号为CN214865339U、公告日为2021.11.26的中国实用新型专利，公开了一种具有筛选功能的锂电池回收梯次利用装置，包括支撑架，支撑架外表面固定连接有挡板，挡板的相对面设置有传送带，传送带外表面开设有凹凸槽，传送带内壁活动连接有转轴。

该实用新型专利中的梯次利用装置，其大体的结构原理如下：一排电芯在凹凸槽上逐个分布并向前移动，依次通过2个导电铁片之间，此时电芯如果有效，则灯泡亮、活动板旋转，电芯斜向下进入收集箱的“有效区”，而如果电芯失效，则灯泡不亮、活动板也不旋转，电芯直接下落，进入“失效区”，以此来实现电芯筛分目的。

但是，该梯次利用装置在实际筛分使用过程中，则至少还存在以下2个不足之处。换言之，即为本发明所要解决的技术问题。

第一、只能筛分有效和失效的电芯，不能筛分粗细不一的各类电芯。

第二、在通电筛分选取有效电芯时，也只能逐个筛分，因此效率相对较低。

所以综上所述，现在急需一种既可以筛分有效和失效电芯，又可以筛分较粗和较细电芯的高效型电芯分选装置，以用在锂电池的梯次利用领域。

发明内容

本发明提供一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其能通过将圆管、下方长度向开口，以及升降板单元配合使用的方式，使得：1、过粗电芯放不进去，过细电芯可以直接漏下，保证单一直径规格的电芯筛选效果；2、直径筛选之后，再进行是否有效的批量检测，给有效电芯的分选操作提供了一个高效的基础。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，结构包括用于插入安放、串联组装若干个电芯的圆管，设置在所述圆管上、并用于漏下过细电芯的下方长度向开口，以及设置在所述圆管下方位置处、并用于先通电检测所有电芯再撑开所述下方长度向开口的升降板单元。

进一步优选的技术方案在于：所述圆管的内径为19mm，所述下方长度向开口的宽度为16mm。

进一步优选的技术方案在于：所述升降板单元包括伸缩气缸，设置在所述伸缩气缸上、且平行于所述圆管的底板，分别设置在所述底板两端位置处的2个端头板，设置在所述端头板相对内侧面上、并用于接触端头位置的2个电芯的弹性导电片，设置在所述底板下表面上、且导线连接所述弹性导电片的灯泡，以及设置在所述底板上、并用于撑开所述下方长度向开口的2个竖板。

进一步优选的技术方案在于：所述升降板单元还包括设置在所述底板上、并用于安装成对的所述竖板的横板。

进一步优选的技术方案在于：所述升降板单元还包括设置在所述底板上表面和横板上表面上、并用于滚落电芯的三角形条板。

进一步优选的技术方案在于：所述圆管的外环面上还设有旋转轴，所述圆管的一端位置处还设有用于支撑直径合格电芯的弦向底板。

进一步优选的技术方案在于：所述圆管的另一端位置处还设有用于下放电芯的圆台状筒体。

进一步优选的技术方案在于：所述下方长度向开口的两个侧边上都设有用于被所述竖板顶起撑开的倾斜板。

进一步优选的技术方案在于：所述旋转轴上还设有支撑用孔板，所述支撑用孔板上还设有用于驱动所述旋转轴的伺服电机。

进一步优选的技术方案在于：所述支撑用孔板设置在矩形底板上，所述矩形底板的另一端位置处还设有用于支撑所述圆管的2个弧形槽侧板。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中旋转轴和圆台状筒体的位置形状示意图。

图3为本发明中直径合格电芯固定、过细电芯掉落的检测方式示意图。

图4为本发明中电芯下放时，圆管的倾斜抬起方式示意图。

图5为本发明中升降板单元的位置结构示意图。

图6为本发明中倾斜板的使用方式示意图。

图7为本发明中悬吊绳的位置示意图。

图8为本发明中弧形槽侧板支撑在圆管下半部分的使用方式示意图。

附图中，各标号所代表的含义如下：

电芯a、过细电芯a-1、直径合格电芯a-2、圆管内径的测量位置b、下方长度向开口宽度的测量位置c；

圆管1、下方长度向开口2、升降板单元3、伸缩气缸301、底板302、端头板303、弹性导电片304、灯泡305、竖板306、横板307、三角形条板308、旋转轴4、弦向底板5、圆台状筒体6、倾斜板7、支撑用孔板8、伺服电机9、矩形底板10、弧形槽侧板11、弧形槽11a、悬吊绳12。

实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

如附图1-8所示，一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，结构包括用于插入安放、串联组装若干个电芯a的圆管1，设置在所述圆管1上、并用于漏下过细电芯a-1的下方长度向开口2，以及设置在所述圆管1下方位置处、并用于先通电检测所有电芯a再撑开所述下方长度向开口2的升降板单元3。

在本实施例中，上述“高效”字样主要体现在以下3个方面。

第一、该分选装置既可以剔除过粗、过细的电芯，又可以粗略地检测出失效电芯所在的批次，配合后续现有的逐个检测方法，就可以最终剔除失效的电芯。

第二、在失效电芯比例相对较低的一大批旧电芯中，上述分批检测方法的效率、价值更高。

第三、只要更换所述圆管1的直径参数、下方长度向开口2的宽度参数，则可以对市面上常见的所有电芯进行单一规格的快速筛选，直径统一的有效电芯，可以直接投入到锂电池梯次利用的后续步骤中去。

所述圆管1的内径为19mm，所述下方长度向开口2的宽度为16mm。

在本实施例中，所述圆管1的竖向截面的外侧轮廓形状为优弧弓，上述尺寸关系为其一，还可以再更换为如下数值组：

1、所述圆管1的内径为15mm，所述下方长度向开口2的宽度为12mm；

2、所述圆管1的内径为22mm，所述下方长度向开口2的宽度为19mm；

3、所述圆管1的内径为27mm，所述下方长度向开口2的宽度为24mm；

4、所述圆管1的内径为34mm，所述下方长度向开口2的宽度为30mm。

上述尺寸关系，要求：第一、有且仅有一种直径规格的电芯a得以装入所述圆管1；第二、所述下方长度向开口2被适当、小幅撑开后，上述直径合格电芯a-2可以全部落下。

所述升降板单元3包括伸缩气缸301，设置在所述伸缩气缸301上、且平行于所述圆管1的底板302，分别设置在所述底板302两端位置处的2个端头板303，设置在所述端头板303相对内侧面上、并用于接触端头位置的2个电芯a的弹性导电片304，设置在所述底板302下表面上、且导线连接所述弹性导电片304的灯泡305，以及设置在所述底板302上、并用于撑开所述下方长度向开口2的2个竖板306。

在本实施例中，所述圆管1例如单次检测10个直径合格电芯a-2，则其长度比10个电芯总长度再大1-2cm，然后所述圆管1水平放稳，此时所述伸缩气缸301向上伸出，让所述弹性导电片304去接触最左边和最右边的1个直径合格电芯a-2，此时如果所述灯泡305亮起，则10个电芯全部为有效电芯，反之这10个电芯还需要进行后续的逐个检测，这比一开始就逐个检测的现有方法来说，效率显著提升。

接着，所述伸缩气缸301继续向上伸出，所述弹性导电片304可以越过并离开电芯，此时所述竖板306插入到所述下方长度向开口2内的两侧位置处，使得所述下方长度向开口2变形、扩口，最终10个电芯全部落下，最后所述伸缩气缸301向下彻底缩回，恢复到最初的最低点位置处。

所述升降板单元3还包括设置在所述底板302上、并用于安装成对的所述竖板306的横板307。

在本实施例中，所述横板307的作用是适当分开成对的所述竖板306，使得2个竖板306之间的宽度，略小于所述下方长度向开口2的宽度，使得所述竖板306在直径合格电芯a-2和下方长度向开口2侧边之间的缝隙处插入。

其中，所述竖板306的数量为2或3对，在所述底板302上均匀间隔分布，保证所述下方长度向开口2的扩口幅度尽量处处相等，而所述横板307则垂直于所述底板302。

所述升降板单元3还包括设置在所述底板302上表面和横板307上表面上、并用于滚落电芯a的三角形条板308。

在本实施例中，如果没有所述三角形条板308，则一开始掉落的过细电芯a-1和最后掉落的直径合格电芯a-2，都可能停留在底板302或横板307上，这就十分麻烦了，还需要操作人员去手动取下，因此这就是所述三角形条板308的作用，为的是所述底板302和横板307的上表面不能是平的。

所述圆管1的外环面上还设有旋转轴4，所述圆管1的一端位置处还设有用于支撑直径合格电芯a-2的弦向底板5。

在本实施例中，所述圆管1内凑齐10个直径合格电芯a-2的过程，大概率需要上下摆动多次，即所述圆管1的没有设置弦向底板5的一端先向上翘起，放入10个电芯a，然后该端再慢慢下放，此时可能会漏下例如3个过细电芯a-1，然后该端再向上翘起，剩下7个直径合格电芯a-2聚拢串联，然后再放3个电芯a，假设这3个电芯a都是直径合格的，则所述圆管1放稳至水平后就可以检测是否失效了，否则电芯掉几个就需要再补充几个。

所以在上述过程中，所述弦向底板5是下端限位点，不能让直径合格电芯a-2沿着圆管1的长度方向掉落。

此外，所述弦向底板5的“弦向”字样，指的是所述弹性导电片304才是在直径合格电芯a-2的中间径向位置，以保证充分的接触效果，因此所述弦向底板5需要避开所述弹性导电片304，才有了弦向设置的位置特点。

换言之，所述圆管1旋转翘起时的下端，无需、不能完全封闭，必须让最侧边的直径合格电芯a-2的端头电极片露出。

所述圆管1的另一端位置处还设有用于下放电芯a的圆台状筒体6。

在本实施例中，所述圆台状筒体6的较小端设置在所述圆管1侧面上，较小端的内外径与圆管1都相等。

换言之，所述圆管1的内径为19mm、下方长度向开口2的宽度为16mm时，21mm、26mm，以及32mm的电芯在所述圆台状筒体6内就直接堵住下不去了，这些需要取出并使用另一台仅有参数更换的该分选装置来检测筛选。

而14mm的电芯，在所述圆管1向下放倒至水平时，或者在这之前就已经从所述下方长度向开口2处掉落了，该掉落的电芯，同样是使用另一台仅有参数更换的该分选装置来检测筛选，因为可能还有直径更小的旧电芯混入其中。

因此，所述圆台状筒体6就是所有电芯的过大筛选用下料口。而且如果没有所述圆台状筒体6，则所述圆管1内的电芯装填操作相对更难，需要每个电芯都对准圆管1的管口，所以反之这就是所述圆台状筒体6的第二个作用。

所述下方长度向开口2的两个侧边上都设有用于被所述竖板306顶起撑开的倾斜板7。

在本实施例中，所述竖板306的上述使用方法，其精度要求是相对较高的，需要尽量插在下方长度向开口2侧边和直径合格电芯a-2之间的缝隙处。

但是设置了所述倾斜板7之后，所述竖板306可以顶在所述倾斜板7下表面上的大部分区域，此时前者继续上升，上述顶起动作的分力之一，即可“掰开、撑开”所述下方长度向开口2，使得全部的直径合格电芯a-2掉落

因此在材质选择上，所述圆管1应该选用具有一定弹性的树脂，所述倾斜板7应该选用刚性强度较大的金属。

所述旋转轴4上还设有支撑用孔板8，所述支撑用孔板8上还设有用于驱动所述旋转轴4的伺服电机9。

在本实施例中，所述伺服电机9是实现所述圆管1可控旋转、且旋转过程中停住的方式之一，之二就是所述悬吊绳12加上其上端处的卷绕电机。

最终，所述圆管1的圆台状筒体6一端，向上旋转翘起例如60°时，用于装填电芯a，然后旋转下放至该端翘起例如5°时，过细电芯a-1就已经全部落下了，接着再向上旋转翘起至60°，补充落下数量的电芯a，按需可能重复多次，直至10个直径合格电芯a-2全部位于所述圆管1内，此时直径筛选完成，所述升降板单元3启用，开始接下来的有效性检测。

所以，所述旋转轴4是必须的，所述伺服电机9和悬吊绳12可以择一使用，其中伺服电机9的电机轴与旋转轴4之间设有联轴器，所述旋转轴4自身架在所述支撑用孔板8的圆形孔上，所述支撑用孔板8上还有伺服电机9安装用的横板。

此外，所述旋转轴4也可以适当向中间靠拢，以降低所述伺服电机9的旋转动作强度。

所述支撑用孔板8设置在矩形底板10上，所述矩形底板10的另一端位置处还设有用于支撑所述圆管1的2个弧形槽侧板11。

在本实施例中，所述弧形槽11a位于所述圆管1横向直径的下方，为的是不能阻挡所述圆管1的向上旋转动作，而且还要稳定支撑，其数量为2个，在所述圆管1，即升降板单元3的两侧。

最后，本实施例中的高效分选装置，其优点总结如下。

第一、该装置可以先检测筛选电芯的直径，再粗略筛选出失效电芯所在的批次，后续需要再配合逐个筛选操作，最终保证整个锂电池梯次利用的筛选操作更加高效。

第二、所述下方长度向开口2的宽度适当小于圆管1的内径，保证上述直径筛选操作有效、快速。

第三、失效电芯的最常见表现即为不通电，此时所述升降板单元3可以对一批多个电芯a进行相对粗略的有效性检测，给整个电芯有效性检测操作提供一个基础，大大缩短检测时间。

第四、所述升降板单元3既有通电检测功能，又有下方长度向开口2撑开功能，保证直径合格电芯a-2在完成有效性检测之后，可以顺利落下。

第五、所述圆管1旋转上翘之后用于装填电芯a、旋转下放之后用于落下剔除过细电芯a-1，整个旋转使用操作十分稳定、高效。

第六、数量满额的直径合格电芯a-2得以在所述圆管1内稳定地首尾串联，保证所述弹性导电片304加灯泡305的通电检测结构有效，所述灯泡305亮起则所有电芯均为有效，不亮则至少有一个电芯是失效的，该批所有电芯需要后期逐个筛选，该方式相较于一开始就逐个筛选的方法，效率更高。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1. 一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：结构包括用于插入安放、串联组装若干个电芯（a）的圆管（1），设置在所述圆管（1）上、并用于漏下过细电芯（a-1）的下方长度向开口（2），以及设置在所述圆管（1）下方位置处、并用于先通电检测所有电芯（a）再撑开所述下方长度向开口（2）的升降板单元（3）。
2. 根据权利要求1所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述圆管（1）的内径为19mm，所述下方长度向开口（2）的宽度为16mm。
3. 根据权利要求1所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述升降板单元（3）包括伸缩气缸（301），设置在所述伸缩气缸（301）上、且平行于所述圆管（1）的底板（302），分别设置在所述底板（302）两端位置处的2个端头板（303），设置在所述端头板（303）相对内侧面上、并用于接触端头位置的2个电芯（a）的弹性导电片（304），设置在所述底板（302）下表面上、且导线连接所述弹性导电片（304）的灯泡（305），以及设置在所述底板（302）上、并用于撑开所述下方长度向开口（2）的2个竖板（306）。
4. 根据权利要求3所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述升降板单元（3）还包括设置在所述底板（302）上、并用于安装成对的所述竖板（306）的横板（307）。
5. 根据权利要求4所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述升降板单元（3）还包括设置在所述底板（302）上表面和横板（307）上表面上、并用于滚落电芯（a）的三角形条板（308）。
6. 根据权利要求1所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述圆管（1）的外环面上还设有旋转轴（4），所述圆管（1）的一端位置处还设有用于支撑直径合格电芯（a-2）的弦向底板（5）。
7. 根据权利要求6所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述圆管（1）的另一端位置处还设有用于下放电芯（a）的圆台状筒体（6）。
8. 根据权利要求3所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述下方长度向开口（2）的两个侧边上都设有用于被所述竖板（306）顶起撑开的倾斜板（7）。
9. 根据权利要求6所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述旋转轴（4）上还设有支撑用孔板（8），所述支撑用孔板（8）上还设有用于驱动所述旋转轴（4）的伺服电机（9）。
10. 根据权利要求9所述的一种基于锂电池梯次利用的高效分选装置，其特征在于：所述支撑用孔板（8）设置在矩形底板（10）上，所述矩形底板（10）的另一端位置处还设有用于支撑所述圆管（1）的2个弧形槽侧板（11）。