一种锂离子电池安全拆解回收方法及其装置与流程

本发明涉及锂离子动力电池回收领域，具体的涉及一种高度自动化的锂离子电池安全拆解回收方法及其装置。

背景技术：

现如今随着矿石能源的消耗，各个国家都在积极发展新能源驱动，我国也不例外，近年来我国也开始积极发展新能源汽车，而新能源汽车中所使用的动力来源介质则为锂离子电池，但是锂离子电池在使用一段时间后，都需要更换新的锂离子电池，而报废的废旧锂离子电池会对环境产生污染，所以废旧锂离子电池的处理难倒了很多企业。我国动力电池回收行业现仍处于起步时期，虽然电池自动拆解设备已有了一定研究，但由于动力电池型号各异，自动拆解设备的适应性不高，因此并未在实际生产中得到大规模应用。

因为电池的构造中，电芯是位于电池组塑料壳体内部的，塑料壳体的一端设有电极端盖，因此在拆解动力电池时，需要将硬质壳体切开，再从切口处将电池芯包取出。因废旧动力电池仍具有一定能量，并且其内部有电解液等可燃成份，所以在拆解时，切割位置产生的高温会导致局部温度达到电池中某些材料的着火点，若此时材料接触空气便会产生起火现象，同时现有的自动拆解设备大多拆解效率不佳，拆解后无法有效对废电池的壳体、碎屑、芯体和电解液进行分类回收，因此设计一种能够对锂离子电池进行回收利用的一种不同形状锂离子电池安全智能拆解技术实有必要。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池安全拆解回收方法及其装置，能有效保证废电池在拆解时的稳定性，避免切割位置产生的高温点燃电池材料发生起火，能有效提高废电池拆解效率，并对废电池的壳体、碎屑、芯体和电解液进行分类回收，并有效适用于不同形状不同尺寸废电池的拆解加工。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种锂离子电池安全拆解回收方法，包括如下步骤：

步骤一：通过减压阀调节好注入的惰性气体压力，将储气罐中的惰性气体由气管通入机体内部做保护气体；

步骤二：将锂离子电池通过废电池入口投入机体内部，通过废电池运输通道中的挡板初步限位翻转后，使得废电池平稳落在运输机构上，通过运输机构两侧的电池端盖识别器对废电池方向进行识别后，再通过相应转向挡板旋转对运输机构上废电池的运动方向进行调整，使得废电池的正极端呈统一朝向在运输机构的传送带上进行运输；

步骤三：废电池通过运输机构输送到固定机构处，通过固定机构一侧的第二电动伸缩杆带动固定机械爪伸缩，将废电池推向支架端的固定机械爪，对废电池进行固定，再启动第二电动伸缩杆一端固定机械爪上的旋转电机带动固定的废电池进行旋转，并使得切割机构通过电动滑座在滑杆上运动到废电池上方，并通过气缸伸缩带动切割座下降，使得刀架在通过滑块在电动滑轨中移动，直至双侧刀架上的切割刀片与旋转的废电池接触，对废电池进行切割，切割产生的废屑和有机溶液落入收集斗中，并由收集斗导入分料箱中，再通过分料箱中的分料座分离废屑和有机溶液，使得有机溶液进入蒸发箱进行高温蒸发，蒸发后的热蒸汽进入冷凝器中，通过冷凝器中的循环水冷却成电解液储并导入储存在电解液箱中；

步骤四：切割完成后固定机械爪松动，切割后的废电池落在挡料网板上，通过第四电动伸缩杆伸缩将固定机构翻转，将切割完成的废电池通过传送板滑落到分离机构上，再通过分离机构两端的分离机械爪分别对废电池的壳体以及芯体进行固定，再通过启动第三电动伸缩杆一端分离机械爪上的旋转电机转动，带动分离机械爪上固定的壳体以及芯体进行旋转，使得废电池的壳体以及芯体分离；

步骤五：通过第五电动伸缩杆伸缩使得分离机构倾斜，并松动连接杆一端的分离机械爪，使得废电池壳体落在分离机构上，打开分离机构上的缓冲挡板，使得分离的壳体落入壳体箱中进行收集，再通过第三电动伸缩杆伸缩带动相应端的分离机械爪移动，使得动芯体移动到下料板上方，最后松动第三电动伸缩杆一端的分离机械爪，使得芯体通过下料板滑入芯体箱中进行收集。

具体地，步骤一中所述储气罐中的惰性气体为氮气或氩气。

一种锂离子电池安全拆解回收装置，包括：机体、气体保护机构、运输机构、固定机构、切割机构、废料回收机构、传送板、分离机构、收集机构和废电池入口，所述机体的一端设有废电池入口，且机体内部横向固定有密封隔板，所述气体保护机构和废料回收机构均置于密封隔板一侧机体的内部，且气体保护机构和废料回收机构之间固定有控制器，所述运输机构置于密封隔板另一侧机体内部靠近废电池入口的一端，且固定机构置于运输机构远离废电池入口的一端，所述固定机构上方连接有切割机构，且固定机构远离运输机构的一端通过安装架固定有传送板，所述分离机构置于传送板远离固定机构的一端，且收集机构置于分离机构远离传送板的一侧；

所述气体保护机构包括减压阀、气管和储气罐，且减压阀的一端连接有气管，所述气管上固定有减压阀，且气管远离储气罐的一端延伸至密封隔板另一侧机体的内部；

所述废料回收机构包括冷凝器、电解液箱、蒸发箱和分料箱，且电解液箱、蒸发箱和分料箱依次设置，冷凝器固定于电解液箱的上方，所述冷凝器的输入端与蒸发箱的顶部相连通，冷凝器的输出端与电解液箱的顶部相连通，且冷凝器一侧的两端分别连接有进水管和出水管，进水管和出水管的一端均延伸至机体的外侧，所述分料箱的一侧设有进料口，进料口下方分料箱的内部固定有分料座，且分料座设为三角形结构，分料座的顶部设有滤网，所述分料座中央分料箱的一端设有出液口，且出液口外侧连接有管道，管道另一端与蒸发箱相连通；

所述运输机构包括第一电动伸缩杆、步进电机、调节压板和传送带，且传送带通过支撑架固定于机体的内部，所述传送带一侧支撑架的中央固定有步进电机，步进电机的输出端与传送带一端的转轴固定连接，且传送带两侧的上方均设有调节压板，一侧所述调节压板上均匀固定有支架，支架的另一端均与密封隔板固定连接，且另一侧所述调节压板外侧机体的内壁上均匀连接有第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的输出端均与该侧的调节压板固定连接，所述调节压板内侧靠近废电池入口的一端均固定有电池端盖识别器，电池端盖识别器远离废电池入口一端调节压板的内壁上均匀铰接有转向挡板，且转向挡板的一端均与调节压板中固定的电动推杆输出端铰接固定；

所述固定机构包括加工座、第二电动伸缩杆、第四电动伸缩杆、收集斗和固定机械爪，且加工座下方机体内部的底端均匀固定有第四电动伸缩杆，第四电动伸缩杆的输出端均与加工座底部的4个角铰接固定，所述加工座底部的中央固定有收集斗，收集斗的底部连接有导向管，导向管远离收集斗的一端穿过密封隔板并与进料口相连通，且导向管顶部加工座的中央固定有挡料网板，所述加工座的两侧中央均设有固定机械爪，且一侧固定机械爪的一端通过支架与密封隔板固定连接，另一侧固定机械爪的一端与机体内壁上连接的第二电动伸缩杆的输出端固定连接；

所述切割机构包括滑杆、第二电动伸缩杆、切割座、电动滑座、气缸和切割刀片，且固定机构上方密封隔板与机体的内壁之间固定有2个滑杆，所述滑杆上均滑动有电动滑座，电动滑座的底部均固定有气缸，且2个气缸输出端之间固定有切割座，所述切割座内部的两端均设有刀架，刀架的内侧均固定有切割刀片，且切割座内部顶端刀架的上方均固定电动滑轨，所述刀架顶部连接的滑块均与同一端的电动滑轨滑动连接，且电动滑轨内部均固定有弹簧，且弹簧的一端均与同一端的滑块固定连接；

所述分离机构包括第三电动伸缩杆、下料板、分离座、连接杆、缓冲挡板和分离机械爪，且分离座下方机体内部的底端分别固定有第五电动伸缩杆和固定杆，所述分离座底部靠近传送板的一端均与第五电动伸缩杆的输出端铰接固定，且分离座底部远离传送板的一端均与固定杆的顶部铰接固定，所述分离座一侧顶部的两端均铰接有缓冲挡板，且下料板通过支架固定于分离座的一端，所述分离座的两端均设有分离机械爪，且一侧分离机械爪的一端通过连接杆与密封隔板固定连接，另一侧分离机械爪的一端与机体内壁上连接的第三电动伸缩杆的输出端固定连接，所述分离机械爪和固定机械爪均通过固定爪、爪盘、压头和固定座构成，且爪盘均铰接于固定座的一侧，所述爪盘的顶部皆均匀固定有固定爪，固定爪下方的爪盘的中央均固定有压头，且分离机械爪和固定机械爪靠近第二电动伸缩杆和第三电动伸缩杆一端固定座的内部均固定有旋转电机，旋转电机的输出端均与爪盘的铰接轴固定连接；

所述收集机构包括芯体箱和壳体箱，且壳体箱置于分离座远离传送板一侧机体的内部，芯体箱置于下料板和壳体箱之间机体的内部。

具体地，所述加工座的两端均设有开口，加工座的两侧均设有限位板。

具体地，所述传送板靠近加工座一端的尺寸大于传送板靠近分离座一端的尺寸，且传送板靠近加工座一端的高度大于传送板靠近分离座一端的高度。

具体地，所述废电池入口下方机体的内壁上固定有挡板。

具体地，所述传送带上均匀设有棱条。

具体地，所述压头以及缓冲挡板的一侧均设有弹性防滑垫。

3.有益效果

(1)本发明通过采用挡板、电池端盖识别器和转向挡板，有效对置入机体内部不同形状不同尺寸的废电池进行运输方向的统一，保证废电池切割位置处于电极端盖一侧，避免电池在切割时切割位置不同对后期壳体和芯体分离的影响，便于增加装置的适用性；。

(2)本发明通过采用双侧设置的电动滑轨、滑块、刀架和切割刀片以及固定机械爪，便于通过固定机械爪内部旋转电机带动固定的废电池旋转，使得双侧切割刀片同时对废电池进行旋转切割，有效提高了电池拆解效率。

(3)本发明通过采用减压阀、气管和储气罐，使得废电池在拆解过程中，有效在切割位置形成惰性气体保护层，保证废电池拆解时的稳定性，从而避免了废电池拆解过程中切割位置产生的高温点燃电池材料发生起火的现象，增加装置的安全性。

(4)本发明通过采用芯体箱、壳体箱、冷凝器、电解液箱、蒸发箱和分料箱，有效对废电池拆解时产生的碎屑、芯体分类回收，有效对电解液进行冷凝回收，从而有效杜绝电解液等有毒物质对环境的污染，保证工作人员的安全与健康。

综上，本发明所提供的一种锂离子电池安全拆解回收方法及其装置，能有效保证废电池在拆解时的稳定性，避免切割位置产生的高温点燃电池材料发生起火，能有效提高废电池拆解效率，并对废电池的壳体、碎屑、芯体和电解液进行分类回收，并有效适用于不同形状不同尺寸废电池的拆解加工。

附图说明

图1为本发明的机体内部俯视结构示意图；

图2为本发明的机体内部侧视结构示意图；

图3为本发明的切割机构侧剖结构示意图；

图4为本发明的分料箱侧剖结构示意图；

图5为本发明的分离机械爪和固定机械爪结构示意图。

其中，1、机体；2、第一电动伸缩杆；3、步进电机；4、调节压板；5、加工座；6、滑杆；7、第二电动伸缩杆；8、切割座；9、电动滑座；10、第三电动伸缩杆；11、下料板；12、芯体箱；13、传送板；14、壳体箱；15、分离座；16、连接杆；17、冷凝器；18、进水管；19、电解液箱；20、出水管；21、蒸发箱；22、密封隔板；23、分料箱；24、控制器；25、减压阀；26、气管；27、储气罐；28、电池端盖识别器；29、废电池入口；30、传送带；31、转向挡板；32、气缸；33、第四电动伸缩杆；34、挡料网板；35、导向管；36、收集斗；37、安装架；38、第五电动伸缩杆；39、固定杆；40、刀架；41、电动滑轨；42、滑块；43、弹簧；44、切割刀片；45、分料座；46、进料口；47、滤网；48、出液口；49、固定爪；50、爪盘；51、压头；52、固定座。

具体实施方式

下面结合附图1-5和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例

一种锂离子电池安全拆解回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：通过减压阀25调节好注入的惰性气体压力，将储气罐27中的惰性气体由气管26通入机体1内部做保护气体，储气罐27中的惰性气体为氮气或氩气，有效在切割位置形成惰性气体保护层，保证废电池拆解时的稳定性，从而避免了废电池拆解过程中产生起火的现象，增加装置的安全性；

步骤二：将锂离子电池通过废电池入口29投入机体1内部，通过废电池运输通道中的挡板初步限位翻转后，使得废电池平稳落在运输机构上，通过运输机构两侧的电池端盖识别器28对废电池方向进行识别后，再通过相应转向挡板31旋转对运输机构上废电池的运动方向进行调整，使得废电池的正极端呈统一朝向在运输机构的传送带30上进行运输；

步骤三：废电池通过运输机构输送到固定机构处，通过固定机构一侧的第二电动伸缩杆7带动固定机械爪伸缩，将废电池推向支架端的固定机械爪，对废电池进行固定，再启动第二电动伸缩杆7一端固定机械爪上的旋转电机带动固定的废电池进行旋转，并使得切割机构通过电动滑座9在滑杆6上运动到废电池上方，并通过气缸32伸缩带动切割座8下降，使得刀架40在通过滑块42在电动滑轨41中移动，直至双侧刀架40上的切割刀片44与旋转的废电池接触，对废电池进行切割，切割产生的废屑和有机溶液落入收集斗36中，并由收集斗36导入分料箱23中，再通过分料箱23中的分料座45分离废屑和有机溶液，使得有机溶液进入蒸发箱21进行高温蒸发，蒸发后的热蒸汽进入冷凝器17中，通过冷凝器17中的循环水冷却成电解液储并导入储存在电解液箱19中；

步骤四：切割完成后固定机械爪松动，切割后的废电池落在挡料网板34上，通过第四电动伸缩杆33伸缩将固定机构翻转，将切割完成的废电池通过传送板13滑落到分离机构上，再通过分离机构两端的分离机械爪分别对废电池的壳体以及芯体进行固定，再通过启动第三电动伸缩杆10一端分离机械爪上的旋转电机转动，带动分离机械爪上固定的壳体以及芯体进行旋转，使得废电池的壳体以及芯体分离；

步骤五：通过第五电动伸缩杆38伸缩使得分离机构倾斜，并松动连接杆16一端的分离机械爪，使得废电池壳体落在分离机构上，打开分离机构上的缓冲挡板，使得分离的壳体落入壳体箱14中进行收集，再通过第三电动伸缩杆10伸缩带动相应端的分离机械爪移动，使得动芯体移动到下料板11上方，最后松动第三电动伸缩杆10一端的分离机械爪，使得芯体通过下料板11滑入芯体箱12中进行收集。

如图1-5所示，在本实施例中的锂离子电池安全拆解回收装置，包括：机体1、气体保护机构、运输机构、固定机构、切割机构、废料回收机构、传送板13、分离机构、收集机构和废电池入口29，机体1的一端设有废电池入口29，废电池入口29下方机体1的内壁上固定有挡板，有效通过挡板将废电池推到排序，保证废电池呈同一高度排列，便于废电池的拆解，且机体1内部横向固定有密封隔板22，气体保护机构和废料回收机构均置于密封隔板22一侧机体1的内部，且气体保护机构和废料回收机构之间固定有控制器24，运输机构置于密封隔板22另一侧机体1内部靠近废电池入口29的一端，且固定机构置于运输机构远离废电池入口29的一端，固定机构上方连接有切割机构，且固定机构远离运输机构的一端通过安装架37固定有传送板13，分离机构置于传送板13远离固定机构的一端，且收集机构置于分离机构远离传送板13的一侧；

气体保护机构包括减压阀25、气管26和储气罐27，且减压阀25的一端连接有气管26，气管26上固定有减压阀25，且气管26远离储气罐27的一端延伸至密封隔板22另一侧机体1的内部；

废料回收机构包括冷凝器17、电解液箱19、蒸发箱21和分料箱23，且电解液箱19、蒸发箱21和分料箱23依次设置，冷凝器17固定于电解液箱19的上方，冷凝器17的输入端与蒸发箱21的顶部相连通，冷凝器17的输出端与电解液箱19的顶部相连通，且冷凝器17一侧的两端分别连接有进水管18和出水管20，进水管18和出水管20的一端均延伸至机体1的外侧，分料箱23的一侧设有进料口46，进料口46下方分料箱23的内部固定有分料座45，且分料座45设为三角形结构，分料座45的顶部设有滤网47，分料座45中央分料箱23的一端设有出液口48，且出液口48外侧连接有管道，管道另一端与蒸发箱21相连通；

运输机构包括第一电动伸缩杆2、步进电机3、调节压板4和传送带30，且传送带30通过支撑架固定于机体1的内部，传送带30上均匀设有棱条，便于分离并限制单个废电池的空间，避免废电池之间产生堆积，便于对废电池进行逐个拆解加工，传送带30一侧支撑架的中央固定有步进电机3，步进电机3的输出端与传送带30一端的转轴固定连接，且传送带30两侧的上方均设有调节压板4，一侧调节压板4上均匀固定有支架，支架的另一端均与密封隔板22固定连接，且另一侧调节压板4外侧机体1的内壁上均匀连接有第一电动伸缩杆2，第一电动伸缩杆2的输出端均与该侧的调节压板4固定连接，调节压板4内侧靠近废电池入口29的一端均固定有电池端盖识别器28，电池端盖识别器28远离废电池入口29一端调节压板4的内壁上均匀铰接有转向挡板31，且转向挡板31的一端均与调节压板4中固定的电动推杆输出端铰接固定；

固定机构包括加工座5、第二电动伸缩杆7、第四电动伸缩杆33、收集斗36和固定机械爪，且加工座5下方机体1内部的底端均匀固定有第四电动伸缩杆33，第四电动伸缩杆33的输出端均与加工座5底部的4个角铰接固定，加工座5底部的中央固定有收集斗36，收集斗36的底部连接有导向管35，导向管35远离收集斗36的一端穿过密封隔板22并与进料口46相连通，且导向管35顶部加工座5的中央固定有挡料网板34，加工座5的两侧中央均设有固定机械爪，且一侧固定机械爪的一端通过支架与密封隔板22固定连接，另一侧固定机械爪的一端与机体1内壁上连接的第二电动伸缩杆7的输出端固定连接，加工座5的两端均设有开口，加工座5的两侧均设有限位板，能有效避免废电池落在加工座5上后掉落，便于废电池进行拆解操作；

切割机构包括滑杆6、第二电动伸缩杆7、切割座8、电动滑座9、气缸32和切割刀片44，且固定机构上方密封隔板22与机体1的内壁之间固定有2个滑杆6，滑杆6上均滑动有电动滑座9，电动滑座9的底部均固定有气缸32，且2个气缸32输出端之间固定有切割座8，切割座8内部的两端均设有刀架40，刀架40的内侧均固定有切割刀片44，且切割座8内部顶端刀架40的上方均固定电动滑轨41，刀架40顶部连接的滑块42均与同一端的电动滑轨41滑动连接，且电动滑轨41内部均固定有弹簧43，且弹簧43的一端均与同一端的滑块42固定连接；

分离机构包括第三电动伸缩杆10、下料板11、分离座15、连接杆16、缓冲挡板和分离机械爪，且分离座15下方机体1内部的底端分别固定有第五电动伸缩杆38和固定杆39，分离座15底部靠近传送板13的一端均与第五电动伸缩杆38的输出端铰接固定，且分离座15底部远离传送板13的一端均与固定杆39的顶部铰接固定，传送板13靠近加工座5一端的尺寸大于传送板13靠近分离座15一端的尺寸，且传送板13靠近加工座5一端的高度大于传送板13靠近分离座15一端的高度，便于保证切割后的废电池通过传送板13滑落到分离座15上进行分离加工，便于装置的使用，分离座15一侧顶部的两端均铰接有缓冲挡板，且下料板11通过支架固定于分离座15的一端，分离座15的两端均设有分离机械爪，且一侧分离机械爪的一端通过连接杆16与密封隔板22固定连接，另一侧分离机械爪的一端与机体1内壁上连接的第三电动伸缩杆10的输出端固定连接，分离机械爪和固定机械爪均通过固定爪49、爪盘50、压头51和固定座52构成，且爪盘50均铰接于固定座52的一侧，爪盘50的顶部皆均匀固定有固定爪49，固定爪49下方的爪盘50的中央均固定有压头51，压头51以及缓冲挡板的一侧均设有弹性防滑垫，便于通过弹性防滑垫有效增加压头51以及缓冲挡板的弹性和防滑型，有效保证废电池在夹紧时的防滑效果，减少对废电池的损坏，且分离机械爪和固定机械爪靠近第二电动伸缩杆7和第三电动伸缩杆10一端固定座52的内部均固定有旋转电机，旋转电机的输出端均与爪盘50的铰接轴固定连接；

所述收集机构包括芯体箱12和壳体箱14，且壳体箱14置于分离座15远离传送板13一侧机体1的内部，芯体箱12置于下料板11和壳体箱14之间机体1的内部。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。