一种锂电池正负极片分离装置及方法与流程

1.本发明涉及锂电池回收装置技术领域，具体涉及一种锂电池正负极片分离装置及方法。


背景技术：

2.电池的应用已日渐普及，逐步从小型的家电设备、电子设备、扩展到了大型的电动机车。尤其，近年来，新能源汽车的崛起带动了电池技术的发展。这些应用中，用于电动车辆的电池需要大的输出能量和功率，因此用量大。随着电动车辆的大规模使用，废旧电池必会大量的产生。
3.目前在锂电池物理法回收工艺中，为了提高回收率和回收纯度，最大限度回收利用各种资源，需要将锂电池的正负极片及隔离膜分离，然后分类回收。目前，电池的正负极片及隔离膜分离采用人工进行分离，效率低，劳动强度高，在极片分离时产生的废气也会危害环境和员工的健康。
4.近年来出现的半自动、全自动的极片分离设备，虽然在一定程度上，提高了工作效率，避免了对操作人员的危害；但是，这些设备的自动化程度低，容易导致分离失败，现阶段国内还未有技术成熟，可大规模工业化生产的极片分离设备。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电池正负极片分离装置及方法，本发明的装置可以实现锂电池极片的快速分离，工作效率高，且降低劳动强度，减少有害接触。
6.为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：
7.一种锂电池正负极片分离装置，包括机架、展开校平装置、极片输送装置和极片分离装置，所述展开校平装置置于机架上方，所述极片输送装置置于机架上方，并与所述展开校平装置连接，所述极片分离装置置于机架上方，并与所述极片输送装置连接。
8.进一步的技术方案为，还包括调整脚杯，所述调整脚杯设置与机架下方。
9.进一步的技术方案为，所述展开校平装置包括展平装置本体、上料台、上同步带轮组、下同步带轮组、轮组齿轮、同步带、压力弹簧、调压螺钉，上料台置于前端，并与展平装置本体相连接，上同步带轮组、下同步带轮组置于展平装置本体中间，带轮组上布置有若干带轮，带轮之间紧密排列，上同步带轮组、下同步带轮组有若干组，第一组的一端设置有轮组齿轮，通过轮组齿轮啮合实现带轮间同步及动力传输，带轮之间通过同步带连接，前一组带轮组和后一组带轮组间的同步带交叉连接，保证输送无间隙，压力弹簧置于上同步带轮组两端上方，压力弹簧上方设置有调压螺钉。
10.进一步的技术方案为，展开校平装置还包括伺服电机，主动带轮、动力同步带、伺服电机座、张紧压辊、风刀组件、风刀调节座，伺服电机座置于展平装置本体上。伺服电机与伺服电机座连接，主动带轮置于伺服电机轴上，通过动力同步带与第一组上同步带轮组连
接，两组上同步带轮组之间和两组下同步带轮组之间均设置有张紧压辊，与展平装置本体连接，张紧压辊与展平装置本体连接处设置有调节装置，风刀组件置于展平装置本体上，通过风刀调节座和展平装置本体连接。
11.展开校平装置的工作原理是：启动伺服电机，将锂电池卷心展开的四层片料头部投入上同步带轮组、下同步带轮组之间，四层片料因同步带间的摩擦产生拉力向前运动，实现卷心四层片料的展开及校平、校直。通过调节调压螺钉，调整压力弹簧压力，可以改善校平、校直。展开的四层片料通过风刀组件下方时，可以将其表面的电解液快速吹干。
12.进一步的技术方案为，所述极片输送装置包括极片输送装置本体、上同步带轮组、下同步带轮组、轮组齿轮、同步带、压力弹簧、调压螺钉、伺服电机，主动带轮、动力同步带、伺服电机座、张紧压辊，上同步带轮组、下同步带轮组置于极片输送装置本体中间，带轮组上布置有若干个带轮，带轮之间紧密排列，上同步带轮组、下同步带轮组有若干组，第一组的一端设置有轮组齿轮，带轮之间通过同步带连接，前一组带轮组和后一组带轮组间的同步带交叉连接，压力弹簧置于上同步带轮组两端上方，压力弹簧上方设置有调压螺钉。
13.进一步的技术方案为，所述极片分离装置包括极片分离装置本体、伺服电机、伺服电机座、主动带轮、动力同步带、输送带轮轴、输送同步带、张紧带轮、压紧调节螺钉、压紧弹簧、张紧托辊、第二输送带轮轴，伺服电机座置于极片分离装置本体上方，伺服电机安装在伺服电机座上，主动带轮置于伺服电机轴端，输送带轮轴设置在前段，和主动带轮通过动力同步带连接，第二输送带轮轴设置在后端，输送带轮轴和第二输送带轮轴上设置有若干同步带轮，输送同步带用于连接输送带轮轴和第二输送带轮轴，张紧带轮设置于动力同步带的一侧，输送带轮轴和第二输送带轮轴两端均设置有压紧弹簧，压紧弹簧上还设置有压紧调节螺钉，张紧托辊设置在输送带轮轴和第二输送带轮轴之间，用于张紧输送同步带。
14.进一步的技术方案为，极片分离装置还包括渡同步带、过渡张紧轮、摩擦托辊、摩擦力调节螺钉、传动同步带、传动张紧轮、分离托辊，过渡同步带将摩擦托辊和输送带轮轴连接一起，过渡张紧轮设置在过渡同步带一侧，摩擦托辊上设置有四组摩擦轮，与分离托辊接触，传输动力给分离托辊，摩擦力调节螺钉设置在摩擦托辊两端，摩擦托辊两端设有同步带轮，通过传动同步带进行两两连接，传动张紧轮设置在摩擦托辊之间的传动同步带的下侧，用于张紧传动同步带。
15.极片分离装置的工作原理是：伺服电机通过主动带轮、动力同步带、输送带轮轴带动输送同步带转动，将四层片料输送至分离托辊。同时，伺服电机通过主动带轮、动力同步带、输送带轮轴带动输送同步带转动，将四层片料输送至分离托辊。同时输送同步带将动力通过第二输送带轮轴、同步带、摩擦托辊传至分离托辊，使其转动，实现将最下层极片隔离膜从四层片料分离出来。剩余多层极片继续向前，直至正极片、中间隔离膜及负极片完全分离。
16.本发明还提供一种锂电池正负极片分离方法，具体包括如下步骤：
17.(1)卷芯上料：将卷绕类锂电池电芯展开一部分，并将展开部分放入输送校平装置内；
18.(2)卷芯展开校平：展开校平装置包括至少一组上下相对运动的皮带机构，上下皮带机构相对转动，通过摩擦力将卷绕类锂电池电芯拉伸并校平，输送至极片分离装置；
19.(3)极片分离：极片分离装置包含四组分离托辊及输送皮带，其中，分离托辊内部
形成一个正压区域和一个负压区域，经展开校平的四层卷芯输送至第一个分离托辊时，最下面一层隔离膜被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现隔离膜的分离；剩余三层卷芯输送至第二个分离托辊时，最下面一层正极片被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现正极片的分离；剩余二层卷芯输送至第三个分离托辊时，最下面一层中间隔离膜被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现中间隔离膜的分离；剩余负极片输送至第四个分离托辊时，负极片被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现中间负极片的分离。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的装置可以实现锂电池极片的快速分离，工作效率高，且降低劳动强度，减少有害接触。
附图说明
21.图1为本发明的分离装置的工作流程图；
22.图2为锂电池正负极片分离装置的整体结构示意图；
23.图3为展开校平装置的结构示意图；
24.图4为极片输送装置的结构示意图；
25.图5为极片分离装置的结构示意图。
26.其中，1-锂电池电芯，2-输送校平装置，3-极片分离装置，4-第二个分离托辊，5-第三个分离托辊，6-第四个分离托辊，7-第一个分离托辊，8-隔离膜，9-正极片，10-中间隔离膜，11-负极片，12-四层片料；
27.101-分离装置包括机架、102-展开校平装置、103-极片输送装置、104-极片分离装置、105-调整脚杯；
28.10201-展平装置本体、10202-上料台、10203-上同步带轮组、10204-下同步带轮组、10205-轮组齿轮、10206-同步带、10207-压力弹簧、10208-调压螺钉10209-伺服电机，10210-主动带轮、10211-动力同步带、10212-伺服电机座、10213-张紧压辊、10214-风刀组件、10215-风刀调节座；
29.10301-极片输送装置、10303-上同步带轮组、10304-下同步带轮组、10305-轮组齿轮、10306-同步带、10307-压力弹簧、10308-调压螺钉、10309-伺服电机，10310-主动带轮、10311-动力同步带、10312-伺服电机座、10313-张紧压辊；
30.10401-极片分离装置本体、10402-伺服电机、10403-伺服电机座、10404-主动带轮、10405-动力同步带、10406-输送带轮轴、10407-输送同步带、10408-张紧带轮、10409-压紧调节螺钉、10410-压紧弹簧、10411-张紧托辊、10412-第二输送带轮轴、10413-过渡同步带、10414-过渡张紧轮、10415-摩擦托辊、10416-摩擦力调节螺钉、10417-传动同步带、10418-传动张紧轮、10419-分离托辊。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的解释和说明。
32.实施例1
33.如图1所示，卷绕类锂电池电芯1包含有四层片料12：分别是隔离膜8、正极片9、中
间隔离膜10及负极片11，该锂电池正负极片分离方法，按照如下步骤进行分离：
34.步骤一，卷芯上料：将卷绕类锂电池电芯1展开一部分，并将展开部分放入输送校平装置2内；
35.步骤二，卷芯展开校平：展开校平装置包括至少一组上下相对运动的皮带机构，上下皮带机构相对转动，通过摩擦力将卷绕类锂电池电芯拉伸并校平，输送至极片分离装置3。
36.步骤三，极片分离：极片分离装置包含四组分离托辊及输送皮带，其中，分离托辊内部形成一个正压区域和一个负压区域，经展开校平的四层卷芯输送至第1个分离托辊时，最下面一层隔离膜8吸附在第一个分离托辊7表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现隔离膜8分离。剩余三层卷芯输送至第二个分离托辊4时，最下面一层正极片9被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现正极片9分离。剩余二层卷芯输送至第三个分离托辊5时，最下面一层中间隔离膜10被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现中间隔离膜10分离。剩余负极片11输送至第四个分离托辊6时，负极片11被吸附在分离托辊表面，并随着分离托辊旋转至正压区域，接着从分离托辊表面脱离，实现中间负极片11分离。
37.实施例2
38.如图2所示，一种锂电池正负极片分离装置包括机架101、展开校平装置102、极片输送装置103、极片分离装置104、调整脚杯105。展开校平装置102置于机架101上。极片输送装置103置于机架101上，并与展开校平装置102连接。极片分离装置104置于机架101上，并与裁切装置103连接。调整脚杯105位于机架101下方，可以支撑重量及调整高度，保证机架水平，机架101也可以采用型钢焊接等其他方式实现。
39.展开校平装置如图3所示，展开校平装置102包括展平装置本体10201、上料台10202、上同步带轮组10203、下同步带轮组10204、轮组齿轮10205、同步带10206、压力弹簧10207、调压螺钉10208。上料台10202置于前端，并与展平装置本体10201相连接，用于锂电池卷心展开的四层片料头部导向和支撑。上同步带轮组10203、下同步带轮组10204置于展平装置本体10201中间，带轮组上布置有若干个带轮，带轮之间紧密排列。上同步带轮组10203、下同步带轮组10204有若干组，第一组的一端设置有轮组齿轮10205，通过轮组齿轮10205啮合实现带轮间同步及动力传输。带轮之间通过同步带连接，前一组带轮组和后一组带轮组间的同步带交叉连接，保证输送无间隙。压力弹簧10207置于上同步带轮组10203两端上方，用于调节上同步带轮组10203和下同步带轮组10204之间的压力。压力弹簧10207上方各设置有调压螺钉10208。
40.展开校平装置102包括还包括伺服电机10209，主动带轮10210、动力同步带10211、伺服电机座10212、张紧压辊10213、风刀组件10214、风刀调节座10215。伺服电机座10212置于展平装置本体10201上。伺服电机10209与伺服电机座10212连接。主动带轮10210置于伺服电机10209轴上，通过动力同步带10211与第一组上同步带轮组10203连接。张紧压辊10213置于两组上同步带轮组10203之间，与展平装置本体10201连接。张紧压辊10213与展平装置本体10201连接处设置有调节装置，可以上下调节张紧压辊10213，实现同步带10206张紧。两组下上同步带轮组10204之间也设置有张紧压辊10213。风刀组件10214置于展平装
置本体10201，通过风刀调节座10215和展平装置本体10201。风刀调节座10215还可以调节风刀组件10214的角度。
41.展开校平装置102的工作原理是：启动伺服电机，将锂电池卷心展开的四层片料12头部投入上同步带轮组10203、下同步带轮组10204之间，四层片料因同步带10206间的摩擦产生拉力向前运动，实现卷心四层片料的展开及校平、校直。通过调节调压螺钉10208，调整压力弹簧10207压力，可以改善校平、校直。展开的四层片料通过风刀组件10214下方时，可以将其表面的电解液快速吹干。
42.极片输送装置103如图4所示，极片输送装置103包括展极片输送装置10301、上同步带轮组10303、下同步带轮组10304、轮组齿轮10305、同步带10306、压力弹簧10307、调压螺钉10308、伺服电机10309，主动带轮10310、动力同步带10311、伺服电机座10312、张紧压辊10313。上同步带轮组10302、下同步带轮组10303置于极片输送装置10301中间，带轮组上布置有若干个带轮，带轮之间紧密排列。上同步带轮组10303、下同步带轮组10304有若干组，第一组的一端设置有轮组齿轮10305，通过轮组齿轮10305啮合实现带轮间同步及动力传输。带轮之间通过同步带连接，前一组带轮组和后一组带轮组间的同步带交叉连接，保证输送无间隙。压力弹簧10307置于上同步带轮组10303两端上方，用于调节上同步带轮组10303和下同步带轮组10304之间的压力。压力弹簧10307上方各设置有调压螺钉10308。
43.极片输送装置103的工作原理和展开校平装置102类似。
44.极片分离装置如图5所示，极片分离装置104包括极片分离装置本体10401、伺服电机10402、伺服电机座10403、主动带轮10404、动力同步带10405、输送带轮轴10406、输送同步带10407、张紧带轮10408、压紧调节螺钉10409、压紧弹簧10410、张紧托辊10411、第二输送带轮轴10412。伺服电机座10403置于极片分离装置本体10401上方，伺服电机10402安装在伺服电机座10403上。主动带轮10404置于伺服电机10402轴端。输送带轮轴10406设置在前段，和主动带轮10404通过动力同步带10405连接。第二输送带轮轴10412设置在后端。输送带轮轴10406和第二输送带轮轴10412上设置有若干同步带轮。输送同步带10407用于连接输送带轮轴10406和第二输送带轮轴10412。张紧带轮10408设置动力同步带10405的一侧，用于张紧同步带10405。输送带轮轴10406和第二输送带轮轴10412两端均设置有压紧弹簧10410，压紧弹簧10410上还设置有压紧调节螺钉10409。张紧托辊10411设置在输送带轮轴10406和第二输送带轮轴10412之间，用于张紧输送同步带10407。
45.极片分离装置还包括渡同步带10413、过渡张紧轮10414、摩擦托辊10415、摩擦力调节螺钉10416、传动同步带10417、传动张紧轮10418、分离托辊10419。过渡同步带10413将摩擦托辊10415和输送带轮轴10407连接一起。过渡张紧轮10414设置在过渡同步带10413一侧，用于张紧过渡同步带10413。摩擦托辊10415上设置有四组摩擦轮，与分离托辊10419接触，传输动力给分离托辊10419。摩擦力调节螺钉10416设置在摩擦托辊10415两端，用于调节摩擦托辊10415和分离托辊10419间压力。摩擦托辊10415两端设有同步带轮，通过传动同步带10417进行两两连接，实现动力传输。传动张紧轮10418设置在摩擦托辊10415之间的传动同步带10417的下侧，用于张紧传动同步带10417。
46.极片分离装置104的工作原理是：伺服电机10402通过主动带轮10404、动力同步带10405、输送带轮轴10406带动输送同步带10407转动，将四层片料12输送至分离托辊10418。同时，伺服电机10402通过主动带轮10404、动力同步带10405、输送带轮轴10406带动输送同
步带10407转动，将四层片料12输送至分离托辊10419。同时输送同步带10407将动力通过第二输送带轮轴10412、同步带10413、摩擦托辊10415传至分离托辊10419，使其转动，实现将最下层极片隔离膜8从四层片料12分离出来。剩余多层极片继续向前，直至正极片9、中间隔离膜10及负极片11完全分离。
47.尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。