一种电池电极的回收设备及回收方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池电极回收设备及利用该设备回收电池电极的方法。


背景技术：

2.锂离子电池的电极片通常包括基材和粉末状活性物质，活性物质(粉料)通过粘结剂的粘结作用附着于基材表面，由于电极片能够被回收再利用，因此其具有较高的回收价值。
3.相关技术中，对电极片的回收方式通常是：将电极片粉碎后再对碎屑进行分选，从而将粉料从碎屑中分离出来。然而，在对电极片粉碎的过程中产生的基材碎屑会变成杂质混入粉料中，基材本身也难以保持完整，降低了基材和粉料的回收价值。


技术实现要素：

4.本发明实施例公开了一种电池电极的回收设备，能够同时对基材和粉料进行回收，提高回收的价值。
5.为了实现上述目的，第一方面，本发明公开了一种电池电极的回收设备，所述电池电极包括基材和附着于基材表面的粉料，所述电池电极回收设备包括：
6.设备主体，所述设备主体具有工作空间，且设有连通于所述工作空间的进料口和出料口，自所述进料口至所述出料口方向为第一方向，所述工作空间具有沿所述第一方向延伸的第一空间和第二空间，沿所述设备主体的高度方向上，所述第二空间位于所述第一空间的下方且与所述第一空间连通；
7.所述第一空间用于供所述电池电极通过，所述第一空间沿所述第一方向依次设有蒸汽仓、振动辊组件以及干燥仓，所述蒸汽仓连通于所述进料口，以对进入所述蒸汽仓中的所述电池电极进行预处理，所述振动辊组件用于绕设所述电池电极并产生振动，以使所述电池电极上的粉料与基材分离，并掉落至所述第二空间，所述第二空间用于收集所述粉料，所述干燥仓用于对分离后的基材进行干燥，并通过所述出料口输送干燥后的基材。
8.通过设置蒸汽仓，能够对电池电极进行高温蒸汽喷洒的预处理，使得电池电极上的粘结剂溶胀，从而能够便于粉料与基材脱离。振动辊组件产生振动以提供振动力使粉料从基材上脱落，并掉落至第二空间，从而使粉料与基材分离，基材在干燥仓干燥后，能够被回收利用。这样，能够在不对电池电极进行粉碎的前提下，同时回收基材和粉料，不仅能够避免在粉料中掺入由于基材粉碎而引入的杂质，并避免粉料被破坏，提高粉料回收的纯度，还能保持基材的完整性，提高基材和粉料的回收价值。
9.此外，基材和粉料分别进行收集，无需再进行分拣，有利于提高回收效率。
10.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述蒸汽仓设置有两组喷头，两组所述喷头分别设置于所述蒸汽仓的顶部和底部并相向设置，每组所述喷头均具有多个蒸汽喷头，每组中的多个所述喷头沿所述第一方向间隔设置。
11.设置上下两组蒸汽喷能够对电池电极的相对的两个表面同时喷出蒸汽，使附着于该两个表面的粘结剂溶胀并使粘结力下降，便于粉料从基材表面脱落。多个喷头沿第一方向间隔设置，能够增加对电池电极的蒸汽喷射面积，提高处理效率。
12.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述振动辊组件包括多个振动辊，多个所述振动辊沿所述第一方向间隔设置，沿所述设备主体的高度方向，多个所述振动辊交错设置。
13.通过交错设置多个振动辊，一方面能够对电池电极提供更多的振动部位，有助于加速粉料从基材上脱落，提高回收的效率；另一方面，能够延长电池电极的绕设路径，并增加其倾斜角度，有助于粉料从基材的相对两个表面上脱落后掉落至第二空间。
14.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，相邻的两个所述振动辊之间的转动轴心连线与所述第一方向形成的夹角θ满足60
°
≤θ≤120
°
。
15.这样，电池电极能够以大致竖直的方向在振动辊之间绕设，能使电池电极的倾斜角度尽可能大，便于粉料掉落。
16.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述第一空间中设有至少一隔热箱，所述隔热箱形成为所述蒸汽仓和/或所述干燥仓。
17.这样，一方面有利于在蒸汽仓、干燥仓内形成相对封闭且隔热的仓内环境，避免在对电池电极进行蒸汽喷洒处理或对基材进行干燥处理的过程中仓内的热量流失，提高回收效率。另一方面，模块化的隔热箱便于直接安装至设备主体中，从而简化电池电极回收设备的结构设计并提高装配效率。
18.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述第一空间还设有卷绕辊以卷绕基材，所述卷绕辊位于所述干燥仓的出口。
19.利用卷绕辊，一方面能够为电池电极在设备主体中的移动提供张力和动力，另一方面，能够将干燥后的基材卷绕成型，便于收集和取放。
20.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述第一空间还设有第一收料框，所述第一收料框位于所述干燥仓的出口且位于所述卷绕辊的下方，用于接收从基材脱落的粉料。
21.由于电池电极在经过振动辊后能够使一部分粉料从基材上脱落，但仍存在一部分粉料未完全脱落并残留于基材上。通过设置第二收料框，能够在对基材进行卷绕回收的同时，对从基材上脱落的粉料补充收集，避免粉料的浪费。
22.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述第二空间设有第二收料框，以接收从基材脱落的粉料，所述第二收料框连接于所述出料口。
23.第二收料框能够收集电池电极在经过振动辊时由于振动而从基材上脱落的粉料，避免粉料泼洒造成浪费，便于该设备的操作并提高粉料回收效率。
24.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述第二空间还设有传送装置，所述传送装置包括传送带，所述传送带对应设于所述振动辊组件的下方并沿所述第一方向延伸，所述传送带的临近所述出料口的一端与所述第二收料框连接，以接收粉料并传送至所述第二收料框。
25.通过设置传送带，一方面，能够增加接收粉料的面积，避免粉料从振动辊洒落至第二收料框以外，提高收料的效率。另一方面，传送带能够将接收的粉料运送至第二收料框，
使粉料在第二收料框集结，提高收料的效率。
26.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述传送装置还包括挡板，所述挡板沿垂直于所述第一方向的方向设置于所述传送带的两侧。
27.通过设置挡板，能够避免粉料在传送带运输的过程中洒落至传送带以外，提高粉料运输的效率。
28.第二方面，本发明公开一种电池电极的回收方法，所述电池电极的回收方法采用如前述第一方面的电池电极的回收设备，所述电池电极的回收方法包括：
29.将电池电极自进料口输送至蒸汽仓，通过蒸汽仓对电池电极进行预处理；
30.将预处理后的电池电极输送至振动辊组件，所述振动辊振动以使粉料从基材上脱落；
31.将所述基材输送至干燥仓中进行干燥；
32.收集脱落的粉料以及干燥后的基材。
33.采用此方法回收电池电极，能够在不破坏基材和粉料的前提下同时对基材和粉料回收，提高回收的价值和效率。
34.作为一种可选的实施方式，在本技术的实施例中，所述对电池电极进行预处理包括：
35.所述蒸汽仓中的喷头向电池电极喷出蒸汽，以使基材表面的粘结剂溶胀；
36.所述蒸汽包括水蒸气和/或有机溶剂蒸汽，蒸汽温度为70～120℃，蒸汽时间为1～10min。
37.在上述温度范围和预处理时间范围内，能够具有足够的温度和时间使粘结剂有效溶胀，从而便于粉料的脱落。
38.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过在第一空间依次设置蒸汽仓、振动辊组件以及干燥仓，能够在蒸汽仓对电池电极进行高温蒸汽喷洒的预处理，使得电池电极上的粘结剂溶胀，从而能够便于粉料与基材脱离。电池电极通过绕设在振动辊组件，振动辊组件产生振动以提供振动力使粉料从基材上脱落，并掉落至第二空间，从而使粉料与基材分离，基材在干燥仓干燥后，能够被回收利用。这样，能够在不对电池电极进行粉碎的前提下，同时回收基材和粉料，第一方面，由于对电池电极粉碎处理的过程中会造成粉料破坏，例如以磷酸铁锂作为正极材料的电极，磷酸铁锂的粉碎破坏会影响其使用性能，因此，本技术的方案能够避免粉料中的电极材料被粉碎而造成性能的下降；第二方面，能够避免在粉料中掺入由于基材粉碎而引入的杂质，提高粉料回收的纯度；第三方面，能够保持基材的完整性，从而便于对回收的基材和粉料的重新利用，提高基材和粉料的回收价值。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本技术第一方面实施例提供的电池电极的回收设备结构示意图；
41.图2是本技术第二方面实施例提供的电池电极的回收方法流程图。
42.图标：1、电池电极的回收设备；100、设备主体；101、工作空间；102、进料口；103、出料口；10、第一空间；11、蒸汽仓；110、喷头；111、隔热箱；12、振动辊组件；120、振动辊；13、干燥仓；14、卷绕辊；15、第一收料框；20、第二空间；21、第二收料框；22、传送装置；220、传送带；221、挡板。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
45.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
46.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
48.下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
49.第一方面，请参阅图1，本技术提供了一种电池电极的回收设备1，用于回收电池电极，电池电极多为片状或带状，电池电极包括基材和附着于基材表面的粉料。具体地，该电池电极回收设备包括设备主体100，设备主体100具有工作空间101，且设有连通于工作空间101的进料口102和出料口103，自进料口102至出料口103方向为第一方向，工作空间101具有沿第一方向延伸的第一空间10和第二空间20，沿设备主体100的高度方向上，第二空间20位于第一空间10的下方且与第一空间10连通。第一空间10用于供电池电极通过，第一空间10沿第一方向依次设有蒸汽仓11、振动辊组件12以及干燥仓13，蒸汽仓11连通于进料口102，以对进入蒸汽仓11中的电池电极进行预处理，振动辊组件12用于绕设电池电极并产生振动，以使电池电极上的粉料与基材分离，并掉落至第二空间20，第二空间20用于收集粉料，干燥仓13用于对分离后的基材进行干燥，并通过出料口103输送干燥后的基材。
50.通过在第一空间10依次设置蒸汽仓11、振动辊组件12以及干燥仓13，能够在蒸汽仓11对电池电极进行高温蒸汽喷洒的预处理，使得电池电极上的粘结剂溶胀，便于粉料的脱落。电池电极通过绕设在振动辊组件12，振动辊组件12产生振动使粉料从基材上脱落，并掉落至第二空间20，从而使粉料与基材分离，基材在干燥仓13干燥后，能够被回收利用。这
样，能够在不对电池电极进行粉碎的前提下，同时回收基材和粉料，第一方面，由于对电池电极粉碎处理的过程中会造成粉料破坏，例如以磷酸铁锂作为正极材料的电极，磷酸铁锂的粉碎破坏会影响其使用性能，因此，本技术的方案能够避免粉料中的电极材料被粉碎而造成性能的下降；第二方面，能够避免在粉料中掺入由于基材粉碎而引入的杂质，提高粉料回收的纯度；第三方面，能够保持基材的完整性，从而便于对回收的基材和粉料重新利用，提高基材和粉料的回收价值。
51.可选地，本发明的电池电极的回收设备能够用于回收水性电极，也能用于回收油性电极。电池电极可包括正极电池电极或负极电池电极，即本方案中的回收设备能够对正极电池电极或负极电池电极进行回收。其中，回收水性电极时，蒸汽仓11用于喷出高温水蒸气，以使水性电极的粘结剂溶胀。回收油性电极时，蒸汽仓11用于喷出有机溶剂，例如丙酮、乙醇等，能够使油性电极的粘结剂溶胀。可见，采用本技术的方案，能够适用于不同电池电极种类的回收，适用范围更广。
52.一些实施例中，蒸汽仓11设置有两组喷头110，两组喷头110分别设置于蒸汽仓11的顶部和底部并相向设置，每组喷头110均具有多个蒸汽喷头，每组中的多个喷头110沿第一方向间隔设置。通过设置上下两组设置喷头110，能够对电池电极的相对的两个表面同时喷出蒸汽，有利于该两个表面上的粘结剂溶胀并使粘结力下降，便于粉料从基材表面脱落。沿第一方向间隔设置的多个喷头110，能够增加对电池电极的蒸汽喷射面积，提高对电池电极蒸汽处理的效率。当然，可以理解的是，在其他实施例中，该喷头110还可设置多组，例如三组、四组或者是更多组，具体可根据实际情况设置，本实施例对此不作具体限定。
53.一些实施例中，振动辊组件12包括多个振动辊120，多个振动辊120沿第一方向间隔排列，且沿设备主体的高度方向，多个振动辊120交错设置。例如，如图1所示，该振动辊120为5个，该5个振动辊120在设备主体100的高度方向上交错设置，即，相邻的两个振动辊120在设备主体100的高度方向上，分别至设备主体120的底部的距离不等。通过沿设备主体100的高度方向上交错设置多个振动辊120，一方面能够对电池电极提供更多的振动位置，有助于加速粉料从基材上脱落，提高回收的效率；另一方面，能够延长电池电极的绕设路径，并增加其倾斜角度，有助于粉料从基材的相对两个表面上脱落后掉落至第二空间20。
54.一些实施例中，相邻的两个振动辊120之间的转动轴心连线与第一方向形成的夹角θ满足60
°
≤θ≤120
°
，例如可以是60
°
、70
°
、80
°
、95
°
、100
°
、110
°
、120
°
等。这样，电池电极能够以大致竖直的方向在振动辊120之间绕设，能使电池电极的倾斜角度尽可能大，便于粉料掉落。
55.一些实施例中，第一空间10中设有至少一隔热箱111，隔热箱111形成为蒸汽仓11和/或干燥仓13。这样，一方面有利于在蒸汽仓11、干燥仓13内形成相对封闭且隔热的仓内环境，减少在对电池电极进行蒸汽喷洒处理或对基材进行干燥处理的过程中仓内的热量流失，从而能够提高蒸汽仓11、干燥仓13的使用性能。另一方面，模块化的隔热箱111便于直接安装至设备主体100中，从而能够简化电池电极回收设备的结构设计并提高装配效率。
56.可选地，蒸汽仓11或干燥仓13中的任一个可以为隔热箱111，又或者，蒸汽仓11和干燥仓13均为隔热箱111。隔热箱111的仓内能够提供70～120℃的高温环境。可以理解的是，隔热箱111可以设置进口和出口(未图示)，以供电池电极进入和离开隔热箱111。
57.一些实施例中，第一空间10还设有卷绕辊14以卷绕基材，卷绕辊14位于干燥仓13
的出口。利用卷绕辊14，一方面能够为电池电极在设备主体100中提供张力，使得电池电极能够顺利通过第一空间10，同时也为电池电极在设备主体100中的移动提供牵引力，以带动电池电极向出料口103方向运动；另一方面，能够将干燥后的基材卷绕成型，便于收集和取放。
58.可选地，该卷绕辊14可为一个或多个，当设置多个卷绕辊14时，其可沿第一方向间隔排列，且沿设备主体100的高度方向交错设置。这样多个卷绕辊14可以相互配合卷动，例如其中一部分卷绕辊14用于为基材提供导向，另一部分卷绕辊14用于卷绕基材，避免基材堆叠过长造成相互缠绕，从而提高卷绕辊14的卷绕效率。
59.一些实施例中，第一空间10还设有第一收料框15，第一收料框15位于干燥仓13的出口且位于卷绕辊14的下方，以接收从基材脱落的粉料。由于电池电极在经过振动辊120后能够使一部分粉料从基材上脱落，但仍存在一部分粉料未完全脱落并存留于基材上。通过设置第一收料框15，能够在对基材进行卷绕回收的同时，对从基材上脱落的粉料补充收集，避免粉料的浪费。
60.一些实施例中，第二空间20设有第二收料框21，以接收从基材脱落的粉料，第二收料框21连接于出料口103。第二收料框21能够收集电池电极在经过振动辊时由于振动而从基材上脱落的粉料，避免粉料泼洒造成浪费，便于该设备的操作并提高粉料回收效率。
61.一些实施例中，第二空间20还设有传送装置22，传送装置22包括传送带220，传送带220对应设于振动辊组件12的下方并沿第一方向延伸设置，传送带220的临近出料口103的一端与所述第二收料21框连接，以接收粉料并传送至第二收料框21。
62.通过设置传送带220，一方面，能够增加接收粉料的面积，避免粉料从振动辊洒落至第二收料框21以外，提高收料的效率。另一方面，传送带220能够将接收的粉料运送至第二收料框21，使粉料在第二收料框21集结，提高收料的效率。
63.一些实施例中，传送装置22还包括挡板221，挡板221沿垂直于第一方向的方向设置于传送带220的两侧。通过设置挡板221，能够避免粉料在传送带运输的过程中洒落至传送带220以外，提高粉料运输的效率。
64.第二方面，请参阅图2，本发明还提供了一种电池电极的回收方法，所述电池电极回收方法采用如前述第一方面的电池电极的回收设备1，所述电池电极的回收方法包括：
65.s1、将电池电极自进料口输送至蒸汽仓，通过蒸汽仓对电池电极进行预处理；
66.s2、将预处理后的电池电极输送至振动辊组件，所述振动辊组件振动以使粉料从基材上脱落；
67.s3、将所述基材输送至干燥仓中进行干燥；
68.s4、收集脱落的粉料以及干燥后的基材。
69.采用本方案的方法回收电池电极，能够在不破坏基材和粉料的前提下同时对基材和粉料回收，提高回收的价值和效率。
70.可选地，上述步骤s1中对电池电极进行预处理包括：
71.所述蒸汽仓中的喷头向电池电极喷出蒸汽，以使基材表面的粘结剂溶胀；
72.所述蒸汽包括水蒸气和/或有机溶剂蒸汽，蒸汽温度为70～120℃，蒸汽时间为1～10min。
73.在上述温度范围和预处理时间范围内，能够具有足够的温度和时间使粘结剂有效
溶胀，从而便于粉料的脱落。
74.在一些示例中，可以在蒸汽温度为120℃的条件下对电池电极处理5min，并经过振动辊振动处理，从而使全部粉料与基材脱离。
75.在另一些示例中，蒸汽温度可以设置为90℃，蒸汽时间为5min，经过振动辊振动后，能够获得粉料脱离率为80％的粉料与基材，将基材重新输送至电池电极回收设备再次进行回收处理。
76.在又一些示例中，蒸汽温度可以设置为120℃，蒸汽时间为1min，能够获得粉料脱离率为30％的粉料与基材，将基材重新输送至电池电极回收设备再次进行回收处理。
77.由上述示例可以理解的是，通过不同的蒸汽温度以及蒸汽时间组合的预处理方式，能够获得不同粉料脱离率的效果。在对电池电极回收的过程中，能够根据实际情况设定蒸汽温度和蒸汽时间，配相应的回收次数，能够同时获得经分离的粉料与基材。
78.以上对本发明实施例公开的一种电池电极的回收设备及回收方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的一种电池电极的回收设备及回收方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。