[發明專利]一種廢舊動力鋰電池電芯自動化切割設備及方法

在審

• 申請號: 201710150324.7
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106816665A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 吳峻;趙小勇;李薦
• 申請（專利權）人: 北京賽德美資源再利用研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于動力鋰電池的回收技術領域，尤其涉及廢舊動力鋰電池電芯的自動化拆解切割設備及其工藝方法。

背景技術

在我國日趨增多的電動汽車大量使用動力鋰電池的同時，動力鋰電池的無害化回收利用就成為了政府高度關注，行業亟待解決的課題。動力鋰電池單體是由正極片（在鋁箔兩面涂布上正極材料制成）、塑料隔膜、負極片（在銅箔兩面涂布上負極材料制成）逐層卷繞或疊加成圓形或方形的電芯，再裝入電池單體外殼中注入適量的電解液（六氟磷酸鋰+有機溶劑）封裝后構成。由于電芯是三種材料反復緊密卷繞或疊加在一起的特殊結構，加之三種材料均沒有透液性質，所以在廢舊動力鋰電池單體拆解回收的過程中，都會遇到電芯中正、負極片及塑料隔膜三者之間的分選困難和電解液回收困難的技術難題，現有的電芯材料分選和電解液回收技術是：1、去除電池單體外殼，將取出的電芯整體焚燒去除電解液和塑料隔膜后直接粉碎。2、去除電池單體外殼，將取出的電芯整體加熱去除電解液，用人工剝離的方法分開正、負極片及隔膜材料。3、將電池單體連同外殼一起直接整體粉碎。

專利 201410415339.8（一種新型廢舊動力電池全自動拆解設備與方法），專利201510081942.1（一種車用動力電池全自動集成拆解裝備）等主要是完成了廢舊動力鋰電池單體的外殼拆解及電芯的取出工作，沒有解決動力鋰電池單體拆解需要解決的關鍵問題——后續工序如何有效的回收電解液，如何有效分選電芯材料的問題，均是一種不完善的方法或裝備。

專利201610519880.2（一種廢舊鋰電池高效分選回收裝置），專利 201420711248.4（一種廢舊18650型鋰電池拆分預處理系統）等主要是通過某種方法拆解動力鋰電池單體外殼，取出電芯進行煅燒或加熱去除電解液，再將電芯進行整體粉碎。存在的問題是，⑴、由于電解液中的電解質六氟磷酸鋰受熱或遇空氣中的水分會分解出具有腐蝕性的氟化物有害物質，且現有技術還沒有有效的回收處理方法，因此會對水質及空氣形成環境污染，同時也造成電解液的資源浪費。⑵、拆解回收得到的將是電池芯包各材料之間相互混雜較重的分選材料。

專利 2014104600743（一種廢舊LiCoO2電池綠色拆解分離回收方法）, 專利201510496933.9（一種動力電池自動拆解回收設備和方法）是將廢舊動力鋰電池單體外殼拆解后，將電芯放入離心桶中收集電解液，人工分選正、負極片和隔膜。存在的問題是，廢舊動力鋰電池中的電解液數量很少，是呈濕潤狀粘附在電芯的正、負極片和塑料隔膜上以及眾多緊密卷繞或疊加層的細小間隙中，且電解液具有一定的粘度，加上極片和隔膜均是不能透過液體的材料，用離心方法是無法將電解液有效的收集起來的；其次人工在手套箱中分離正、負極片和隔膜的方法只能用于實驗室，無法應用于自動化生產中。

總之，現有廢舊動力鋰電池電芯的拆解分選技術存在的不足有：電池單體只拆解到外殼取出電芯，之后采用對整體電芯進行加熱或煅燒的工藝會使電芯組分中的電解液和隔膜不能回收利用，電解液中的電解質也會因受熱分解產生氟化物氣體，且因不易回收而造成環境污染，同時也形成了電解液和塑料隔膜的資源浪費，無法實現廢舊動力鋰電池單體的全組分回收；手工或設想用反繞機分開正、負極片和塑料隔膜的方法根本無法實現規模化、自動化生產；整體電芯的粉碎工藝使得正極材料、負極材料、鋁箔和銅箔之間材料混雜嚴重，無法實現電芯材料的潔凈分離分選，最終得到的只能是正、負極材料的混合粉料；以上問題的存在主要是由于廢舊動力鋰電池單體的拆解前期工序沒有一個行之有效的電芯拆解預處理設備和工藝方法所致。

發明內容

針對現有廢舊動力鋰電池拆解分選技術中的諸多不足，追其主要癥結所在，本發明提供了一種可使廢舊動力鋰電池單體拆解分選過程實現自動化和潔凈分離，同時達到全組分材料回收效果所必需的前期電芯預處理拆解設備和方法。

技術方案

1、一種廢舊動力鋰電池電芯自動化切割設備，其特征在于包括：電池單體供料箱，步進給料機構，輕型單體搬料機械手，單體定位夾緊機構，外殼切割裝置，外殼收料機構，外殼收集箱，電芯推出裝置，電芯定位夾緊機構，電芯縱向切割裝置，電芯橫向切割裝置，電芯塊收集容器，以上裝置依次通過主機體、輔助裝置和控制系統連接組成一個整體自動控制設備并形成一個密閉的加工空間，通過真空泵形成負壓低氧環境，一可收集揮發的電解液氣體，二可避免火花引發燃燒爆炸。應用以上設備可自動完成對廢舊動力鋰電池單體的上料、單體定位夾緊、單體外殼切割、電池電芯推出、外殼材料收集、電芯定位夾緊、電芯切割成塊和電芯塊收集保存這一系列的工序。