一种锂电池电芯拆解装置及分类系统的制作方法

1.本实用新型涉及废旧锂电池回收技术领域，具体为一种锂电池电芯拆解装置及分类系统。


背景技术：

[0002]“废弃材料再利用”是一个伴随着自然资源急剧消耗和废弃材料急剧增加的新命题。锂离子电池(lib)作为从移动电话到电动汽车(ev)的供能电源，其使用结束之后造成的大量浪费正在以惊人的速度增加。据预测，到2030年全球报废的锂离子电池将达到1100万吨以上，相比之下，仅有5％不到的废弃电池可以回收。如果废弃电池得不到良好解决，其不仅对人类的健康发展有害，并且会破坏自然生态环境。
[0003]
现有技术中对于锂电池的回收处理主要是整体粉碎、分选以及筛分来完成的；通过上述形式处理后得到的材料，如铜、铝筛分处理后纯度不够后续处理过程成本较大以及工艺复杂，进一步地，无法将正极片上的磷酸铁锂(lifepo4)粉与负极片上的石墨粉进行分离，大大浪费了材料，使其无法实现回收再利用。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、设计合理、通过辊轴形式对锂电池电芯进行开卷处理，使正负极片实现有效分离，为后续工艺回收正极材料、负极材料、磷酸铁锂粉与石墨粉奠定了基础，提供了材料分类回收再利用率的锂电池电芯拆解装置及分类系统和分类拆解方法。
[0005]
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0006]
一种锂电池电芯拆解装置，该拆解装置包括用于锂电池电芯压紧旋转的压紧旋转单元，压紧旋转单元的底部设有用于压紧极片和/或隔膜的拆卸单元，所述压紧旋转单元和拆卸单元之间设有用破开电池电芯的刀片装置。
[0007]
优选的，所述压紧旋转单元包括设置在锂电池电芯顶部能够上下移动用于压紧锂电池电芯的压板，以及设置在锂电池电芯下部两侧用于支撑和带动压紧锂电池电芯旋转的滚轴。
[0008]
优选的，所述的刀片装置为倾斜设置，刀片装置的顶部设置在滚轴之间。
[0009]
优选的，所述的拆卸单元包括两个能够相对旋转的夹紧滚轴。
[0010]
优选的，所述的刀片装置的外侧设有导向挡板，导向挡板为倾斜设置，导向挡板的上部设置在刀片装置的顶部和滚轴之间，导向挡板的下部设置在两个夹紧滚轴之间。
[0011]
优选的，所述压紧旋转单元、拆卸单元以及刀片装置和导向挡板的两端分别与拆解支架相连，拆解支架的内侧上部设有用于与压板相连的第一伸缩装置；压紧旋转单元和拆卸单元与拆解支架相对应的外侧分别设有用于带动滚轴和夹紧滚轴旋转的第一电机和第二电机。
[0012]
本实用新型还提供了一种分类系统，包括上述的锂电池电芯拆解装置，锂电池电
芯拆解装置的正表面下部设有带支架的传送带，传送带的顶部设有真空吸盘，传送带的外侧设有用于放置正极片的正极片储存箱，所述传送带的末端设有负极片及隔膜存储箱，锂电池电芯拆解装置中拆解支架的下部设有涂敷层粉末收集箱。
[0013]
优选的，所述传送带前端的上部设有分类支架，分类支架的中上部设有导轨，导轨与支撑架上的滑块相适配，支撑架的外侧设有第二伸缩装置，第二伸缩装置的末端与真空吸盘的一侧固定相连。
[0014]
按照上述方案制成的一种锂电池电芯拆解装置及分类系统，通过设置压紧旋转单元、拆卸单元以及刀片装置的配合能够实现对锂电池电芯进行有效的拆解，上述拆解能够有效避免因传统的整体粉碎、分选以及筛分而造成后续工序回收难度大和成本高的问题，以及由此带来的正极片和负极片纯度低和涂敷层无法回收的窘境；具体的说，本实用新型使用压紧旋转单元和刀片装置配合实现了对锂电池电芯的开卷(破开)，通过拆卸单元实现对锂电池电芯的整体进行拆卸；需要注意的是，本实用新型中所述的刀片装置的角度能够实现调整以及固定，采用的方式可以但不局限于采用螺杆穿装刀片装置的末端，并在刀片装置末端两侧安装螺母的形式进行固定；进一步地，本实用新型中拆解的锂电池电芯的外形优选为圆柱型结构，更加优选的为18650锂电池的电芯；本实用新型中压板用于压紧锂电池电芯防止因刀片装置与锂电池电芯接触时锂电池电芯弹开的问题，同时通过滚轴带动锂电池电芯旋转，以达到方便刀片装置找寻极片开口的特点，本实用新型通过对锂电池电芯开卷的方式对其进行拆解，便于后续的分类，避免了传统工艺中破碎和筛分方式；具有结构简单、设计合理、通过辊轴形式对锂电池电芯进行开卷处理，使正负极片实现有效分离，为后续工艺回收正极材料、负极材料、磷酸铁锂粉与石墨粉奠定了基础，提供了材料分类回收再利用率的优点。
附图说明
[0015]
图1为本实用新型的结构示意图。
[0016]
图2为本实用新型后部的结构示意图。
[0017]
图3为本实用新型压紧旋转单元、拆卸单元以及刀片装置的位置关系示意图。
具体实施方式
[0018]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]
参看图1-3：本实用新型为一种锂电池电芯拆解装置及分类系统，该拆解装置包括用于锂电池电芯压紧和旋转的压紧旋转单元，压紧旋转单元的底部设有用于压紧极片和/或隔膜的拆卸单元，所述压紧旋转单元和拆卸单元之间设有用破开电池电芯的刀片装置1。本实用新型中所述的拆解装置为锂电池电芯的拆解提供了一种不同于传统破碎方式的拆解思路，其通过压紧旋转单元实现了对锂电池电芯的压紧以及旋转，上述压紧和旋转的配合为刀片装置1对电芯开卷创造了条件，在此基础上通过拆卸单元使正极片、负极片以及隔
膜实现完全展开，为整体分类奠定了基础。
[0020]
进一步地，所述压紧旋转单元包括设置在锂电池电芯顶部能够上下移动用于压紧锂电池电芯的压板2，以及设置在锂电池电芯下部两侧用于支撑和带动压紧锂电池电芯旋转的滚轴3。本实用新型中所述的压板2的形状可以为但不包括板状、轴状等，如为：轴状可以为旋转或不动的形式对锂电池电芯压紧，本实用新型中的滚轴3两个其作用包括支撑锂电池电芯以及带动锂电池电芯旋转的目的，基于此，上述两个滚轴3可以为两个同时旋转或者其中之一旋转即可，进一步地如：同时旋转时优选的为向同一方向旋转，能够在摩擦力的作用下带动锂电池电芯旋转即可。
[0021]
进一步地，所述的刀片装置1为倾斜设置，刀片装置1的顶部设置在滚轴3之间。刀片装置1的目的为对锂电池电芯进行开卷，基于此刀片装置1可以设置为固定或可活动的形式，当为固定形式可通过焊接、铆接或螺栓等形式进行固定，当为可活动形式时，即刀片装置1可旋转，但同时需要设置限位装置以防止其在工作时刀片装置1产生位移，其可采用但不局限于在刀片装置1末端穿装丝杆，刀片装置1的两侧丝杆上安装螺母等形式。
[0022]
进一步地，所述的拆卸单元包括两个能够相对旋转的夹紧滚轴4。本实用新型通过夹紧滚轴4对正极片、负极片、隔膜、或者将正极片、负极片和隔膜作为整体进行夹紧，夹紧后带动其进行展开，以实现完全拆解的目的。
[0023]
进一步地，所述的刀片装置1的外侧设有导向挡板5，导向挡板5为倾斜设置，导向挡板5的上部设置在刀片装置1的顶部和滚轴3之间，导向挡板5的下部设置在两个夹紧滚轴4之间。本实用新型中所述的导向挡板5主要用于对开卷后的极片和/或隔膜进行导向，优选的刀片装置1进行开卷后，极片和/或隔膜位于刀片装置1和导向挡板5之间，极片和/或隔膜在导向挡板5的引导下进入两个夹紧滚轴4之间完成拆解。
[0024]
进一步地，所述压紧旋转单元、拆卸单元以及刀片装置1和导向挡板5的两端分别与拆解支架6相连，拆解支架6的内侧上部设有用于与压板2相连的第一伸缩装置7；压紧旋转单元和拆卸单元与拆解支架6相对应的外侧分别设有用于带动滚轴3和夹紧滚轴4旋转的第一电机8和第二电机9。本实用新型中的第一伸缩装置7能够实现伸缩并带动压板2上下移动并压紧锂电池电芯即可，而本实用新型中所述的第一电机8主要目的适用于带动滚轴3旋转，而第二电机9的目的是带动夹紧滚轴4旋转，上述电机带动相应的轴旋转，其之间的连接关系可采用公知常识中的联轴器、皮带传动、齿轮传动以及链条传动等等，其不是本实用新型要求保护的重点，因此不再赘述。
[0025]
本实用新型还提供了一种分类系统，包括上述的锂电池电芯拆解装置，锂电池电芯拆解装置的正表面下部设有带支架的传送带10，传送带10的顶部设有真空吸盘11，传送带10的外侧设有用于放置正极片的正极片储存箱12，所述传送带10的末端设有负极片及隔膜存储箱17，锂电池电芯拆解装置中拆解支架6的下部设有涂敷层粉末收集箱18。本实用新型中所述的分类系统是基于上述锂电池电芯的上述开卷方式而进行设计的，其主要目的是为了对展开后的极片和隔膜进行初步的回收，便于后期分类回收再利用。
[0026]
进一步地，所述传送带10前端的上部设有分类支架13，分类支架13的中上部设有导轨14，导轨14与支撑架15上的滑块相适配，支撑架15的外侧设有第二伸缩装置16，第二伸缩装置16的末端与真空吸盘11的一侧固定相连。上述设置是针对回收价值较高的正极片进行设置的，通过上述设置能够实现正极片与负极片和隔膜的彻底分离，便于后期的回收再
利用。
[0027]
本实用新型还提供了一种分类系统的分类拆解方法，该分类拆解方法包括如下步骤：
[0028]
步骤1：将待拆解锂电池电芯放置在两个滚轴3之间，启动第一伸缩装置7，使第一伸缩装置7的下端伸出并通过压板2压紧待拆解锂电池电芯的上部；所述的第一伸缩装置7选自气动、电动或液压伸缩推杆之一；
[0029]
步骤2：启动第一电机8使滚轴3旋转，滚轴3旋转的过程中带动待拆解锂电池电芯旋转；第一电机8与滚轴3的端部之间通过联轴器、传动皮带或齿轮的形式传动；
[0030]
步骤3：调整刀片装置1的角度，使刀片装置1与待拆解锂电池电芯的外表面接触，接触的过程中涂敷层粉末在重力的作用下进入涂敷层粉末收集箱18内；
[0031]
步骤4：进一步启动第一伸缩装置7，使压板2对锂电池电芯进行再次压紧，第一电机8持续运行，刀片装置1对锂电池电芯进行开卷；锂电池电芯开卷时，开卷的正极片、负极片以及隔膜处于向下状态；
[0032]
步骤5：当向下状态的正极片、负极片以及隔膜在导向挡板5的引导下与夹紧滚轴4之间处于水平状态时，第一伸缩装置7和第一电机8停止运行；
[0033]
步骤6：将正极片、负极片以及隔膜放置在夹紧滚轴4之间，启动第二电机9带动夹紧滚轴相对旋转为锂电池电芯开卷提供动力；第二电机9与夹紧滚轴4的端部之间通过联轴器、传动皮带或齿轮的形式传动；
[0034]
步骤7：夹紧滚轴4对锂电池电芯持续开卷的过程中，正极片、负极片以及隔膜持续下行并进入传送带10的前端，在夹紧滚轴4和传送带10的共同作用下带动正极片、负极片以及隔膜向传送带10的末端运行；
[0035]
步骤8：在步骤7的运行过程中，通过人工或电动的形式使支撑架15中的滑块沿导轨14移动，带动真空吸盘11处于传送带10的正上方，启动第二伸缩装置16使真空吸盘11吸住正极片后向上运动，在摩擦力和重力的作用下使正极片与负极和隔膜进行分离；上述第二伸缩装置16选自气动、电动或液压伸缩推杆之一；
[0036]
步骤9：当正极片与负极和隔膜进行分离后，负极和隔膜在传送带10的带动下由传送带10的末端进入负极片及隔膜存储箱17中；
[0037]
步骤10：真空吸盘11在滑块和导轨14的配合下将正极片输送至正极片储存箱12的上部，对真空吸盘11进行充气，使正极片进入正极片储存箱12内。
[0038]
进一步地，所述步骤2中待拆解锂电池电芯沿顺时针旋转；刀片装置1向右侧的滚轴3一侧倾斜，且导向挡板5设置在刀片装置1的右侧；所述步骤6中夹紧滚轴4和传送带10的前端之间设有斜坡型导向支撑板19，用于对正极片、负极片以及隔膜的支撑和导向。
[0039]
本实用新型中的锂电池电芯拆解装置主要用于对锂电池电芯以开卷的方式进行拆解，该拆解方式为后期的简单分类奠定了基础，而本实用新型中的分类系统主要目的是在开卷方式分解的基础上将正极片与其他材料进行分离以便于后续处理，本实用新型克服了传统技术中简单粗暴的整体粉碎、分选和筛分的形式，本实用新型是根据电池电芯中的结构，对其零部件进行整体回收，避免后期分选、筛分以及通过上述方式造成相应材料纯度不够的缺陷，其不仅能够便于后期分类回收再利用，同时还能够降低因破碎、分选和筛分带来的电能耗费量大以及粉尘污染较大的问题。
[0040]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0041]
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。