电芯拆解分类回收方法及使用该方法拆解回收电芯的装置

摘要

本发明涉及电芯拆解分类回收方法及使用该方法拆解回收电芯的装置，将电芯上的塑料隔膜从本体中拉出，伸展拉起塑料隔膜的伸出端从挡板上设置的宽度可供塑料隔膜通过而使正、负极片受到阻挡并从塑料隔膜上剥落的狭缝穿出并将其黏贴卷绕在芯筒上；旋转芯筒，使塑料隔膜连续卷绕在芯筒上，塑料隔膜上黏附的正、负极片被狭缝周围的挡板挡止剥落。并提出一种拆解回收电芯的装置，包括机架，机架上设有可绕自身轴线转动用于卷绕塑料隔膜的芯筒，机架上设有挡板，挡板上设置有宽度可供塑料隔膜通过而使正、负极片受到阻挡并从塑料隔膜上剥落的狭缝。本发明的操作方法简便，装置结构简单，通用性强，适用于卷绕式和叠片式的锂离子动力电池的分类回收。

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电芯拆解分类回收方法及使用该方法拆解回收电芯的装置。

背景技术

锂离子动力电池是近年来迅速发展起来的一种新型储能电池，并由国家“十二五”计划中新能源项目的政策推动，锂离子动力电池的应用将在近5年之内迅速扩大，应用领域涉及纯电动汽车、混合动力车及风光储能等，由于锂离子动力电池的寿命有限，国内锂电池循环寿命最高不及3000次，因此就意味着5年后国内将面临大量的废旧电池处理问题。锂离子动力电池无法降解，电池内的电解液流入土地中会对环境造成严重污染，而且锂离子动力锂电池的电芯富含昂贵的单态铜和铝金属，以及正负极活性物质分别含锂元素与石墨，电芯材料具有回收价值，而且意义重大。

锂离子电池的回收与普通的电池不同，锂离子电池的结构比较特殊，外壳为镀镍钢壳或铝壳，内部电芯为卷绕式或叠片式结构，负极为碳粉与铜箔集流体，正极为钴酸锂与铝箔集流体，正负极片之间有塑料隔膜，电解液一般是LiPF₆，可溶于EC（乙烯碳酸酯）和DMC（二甲基碳酸酯）或DEC（二乙基碳酸酯）等有机溶剂中。

目前，国内外对锂离子动力电池回收的研究甚少，目前尚未有专门的机械装置进行对其进行分类回收。现在采用的方法有物理法和化学法，物理法是根据电池中各组分的物理特性，如密度差、溶解性、热稳定性等来对电池的各组分进行分离，但一般还需要进行后续的化学处理才能得到目标产物。针对手机锂离子电池的回收均采用压碎方式，但是该方法无法将电池的各部分分类回收，尤其是正负的极活性物质及集流体混合在一起，后续处理也无法将正负极活性物质分别提取出来。废旧电池经过多次充放电使用，其电芯的正、负极片粘附在隔膜上，偶尔会由于内短路而出现极片与隔膜粘连的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种可对锂离子动力电池的正、负极片和塑料隔膜进行分类回收的电芯拆解分类回收方法。还提供一种使用上述方法对电芯拆解回收的装置。

为解决上述问题，本发明中电芯拆解分类回收方法采用的技术方案是：

一种电芯拆解分类回收方法，包括以下步骤，

步骤一，将电芯上的塑料隔膜从本体中拉出，伸展拉起塑料隔膜的伸出端从挡板上设置的宽度可供塑料隔膜通过而使正、负极片受到阻挡并从塑料隔膜上剥落的狭缝穿出并将其黏贴卷绕在芯筒上；

步骤二，旋转芯筒，使其上黏贴的塑料隔膜连续卷绕在芯筒上，塑料隔膜上黏附的正、负极片被狭缝周围的挡板挡止剥落。

本发明中实施上述方法的装置采用的技术方案是：

一种电芯拆解分类回收装置，包括机架，在所述机架上设有可绕自身轴线转动用于卷绕塑料隔膜的芯筒，所述机架上设有挡板，所述挡板上设置有宽度可供塑料隔膜通过而使正、负极片受到阻挡并从塑料隔膜上剥落的狭缝。

所述挡板上设置有采用定刮板固定块固定在挡板上的定刮板和在调节装置控制下可沿垂直于芯筒轴线方向左右移动的动刮板，所述狭缝为所述定刮板和所述动刮板之间的缝隙，所述动刮板左右移动用以调节所述狭缝宽度。

所述挡板上前后并列设置有两个沿左右方向延伸的直线导轨，所述定刮板前后两侧通过分别与直线导轨导向移动连接的定刮板固定块固定在挡板上，所述动刮板前后两侧设有使其沿直线导轨移动的动刮板推块，所述动刮板推块固定在直线导轨的滑块座上，所述调节装置包括挡板上设置的位于两个直线导轨同一侧并平行于直线导轨的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠两端分别通过丝杠支持侧支承座和丝杠固定侧支承座支撑并轴向限位固定，所述丝杠支持侧支承座与所述丝杠固定侧支承座之间旋装有可沿滚珠丝杠左右移动而对所述狭缝的宽度进行调节的丝杠螺母，所述丝杠螺母背离定刮板一侧连接有丝杠螺帽支架，所述丝杠螺帽支架与临近的动刮板推块连接，所述丝杠一端还设有驱动丝杠转动的手轮和将丝杠锁死、防止其转动的丝杠防转动固定件。

所述丝杠螺母与所述定刮板固定块之间设置有微调结构，所述微调结构包括固定于挡板上的螺纹副固定座和与螺纹副固定座螺纹连接的锁紧螺栓。

所述挡板下方设有高度可调的升降台，所述升降台上于所述狭缝左右两边设有用于收集正、负极片的可随升降台上下移动的左收集盒和右收集盒。

在机架上位于所述挡板与所述升降台之间平行于所述芯筒沿上下方向设置有两个可绕自身轴线转动的上滚轴和下滚轴，两个滚轴的轴线在左右方向错开设置。

所述芯筒套装在气胀轴上。

所述狭缝宽度的调节范围为0～185mm。

所述狭缝沿左右位置的调节范围为±50mm。

本发明中电芯拆解分类回收方法的有益效果是：将拆除PP保护膜的电芯的塑料隔膜从本体中拉出，提拉塑料隔膜伸出端穿出挡板上开设的狭缝并将其卷绕在芯筒上，通过旋转芯筒使塑料隔膜在芯筒上连续绕贴，使狭缝周围的挡板将塑料隔膜上的正、负极片挡止剥离，从而实现电芯的拆解和分类回收，操作方法简单，易于操作。

本发明中电芯拆解分类回收装置的有益效果是：通过塑料隔膜穿出挡板上开设的狭缝并卷绕在机架上设置的芯筒上，通过芯筒的不断转动而使塑料隔膜不断卷绕在芯筒上，使塑料隔膜不断通过挡板上的狭缝，狭缝将粘附在塑料隔膜上的正、负极片剥离。本发明可实现卷绕式和叠片式的锂离子动力电池的塑料隔膜、正极片和负极片的分类回收，装置结构简单、通用性强。

进一步的，采用一个固定的定刮板和一个可移动调节的动刮板之间形成的狭缝实现正、负极片的剥离，使得狭缝宽度可调，可以对不同厚度的塑料隔膜与正、负极片的电芯的拆解。

进一步的，为便于正、负极片与塑料隔膜的剥离，在进行剥离之前设置有两道滚轴，利用滚轴的圆弧形圆周面降低正、负极片对塑料隔膜的粘附力。

进一步的，用于收集正、负极片的左收集盒和右收集盒置于升降台上，可随升降台上下高度调节，可以有效控制正、负极片掉落距离，避免正、负极片掉落时损坏。

进一步的，芯筒套装在气胀轴上，便于芯筒的拆装，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明中电芯拆解分类回收装置的结构示意图；

图2是图1中挡板6上的狭缝调节机构的结构示意图；

图3是本发明中电芯拆解分类回收方法的原理示意图；

图4是图1中狭缝的结构示意图。

具体实施方式

本发明中电芯拆解分类回收装置的实施例如图1～4所示，下面结合附图对本实施例进行详细说明：

包括带有沿前后方向延伸的工作台的机架1，机架1上方设置有沿前后方向延伸的气胀轴4，气胀轴4外套装有芯筒3，气胀轴4前端中心设置有用于旋转气胀轴4的芯筒手柄5，工作台上设置有支架罩2，支架罩2采用铝合金材料制成，支架罩2上表面设有狭缝控制机构6，狭缝控制机构下方的支架罩内设置有高度可调的升降台9，升降台9放置于工作台上，升降台9上方设置有左收集盒82和右收集盒81，左收集盒82和右收集盒81可随升降台上下方向移动，狭缝控制机构6与升降台9之间的机架1上设置有与芯筒平行的上滚轴71和下滚轴72，上滚轴71与下滚轴72的轴线沿左右方向错开。所述狭缝控制机构6包括挡板600，挡板为中空的长方形框架结构，挡板600上设置有定刮板601，定刮板通过定刮板前后两侧设置的前定刮板固定块6031和后定刮板固定块6032固定在挡板600上，挡板600上还设置有动刮板602，动刮板602通过前后两侧设置的前动刮板推块6081和后动刮板推块6082左右可移动的设置在挡板600上，挡板600前后两边上设置有前直线导轨6141和后直线导轨6142，前直线导轨6141远离后直线导轨6142一侧与直线导轨平行的设置有滚珠丝杠609，滚珠丝杠609左端通过丝杠支持侧支承座604支撑，右端通过丝杠固定侧支承座610支撑，两者共同作用对滚珠丝杠609进行轴向限位，丝杠固定侧支承座610右边设置有用于对滚珠丝杠609进行锁死防止其转动的丝杠防转动固定件611，丝杠防转动固定件611上设置有手柄612，丝杠防转动固定件611的右边设置有用于旋转滚珠丝杠609的手轮613，丝杠支持侧支承座604和丝杠固定侧支承座610之间的滚珠丝杠609上旋装有丝杠螺母605，丝杠螺母605远离定刮板601一侧通过螺栓连接有丝杠螺帽支架607，丝杠螺帽支架607与前动刮板推块6081连接，前动刮板推块6081采用螺钉固定在前直线导轨6141的滑块座上并可沿直线导轨左右移动，前定刮板固定块6031和前动刮板推块6081之间设置有锁紧螺栓606，锁紧螺栓606通过螺栓固定座固定在挡板600上，锁紧螺栓606与螺栓固定座螺纹连接。

本实施例中狭缝为定刮板与动刮板之间形成的可调缝隙，在其他实施例中还可以采用在一块板上开设的宽度固定的狭缝，或者采用两组伸长方向相对的弹簧推动两块板之间形成的狭缝。

本发明中电芯拆解分类回收方法实施例的具体实施方式如下：（1）拆除电芯的PP保护膜，并将其置于升降台9上的左收集盒82和右收集盒81中间的位置，伸展拉起粘附有正极片1-2和负极片1-3的塑料隔膜1-1的伸出端并依次从下向上绕过下滚轴72和上滚轴71，然后垂直向上使其穿出定刮板601和动刮板602之间的缝隙，将塑料隔膜黏贴卷绕在芯筒3上；（2）调整定刮板与动刮板之间缝隙的宽度和位置：调整定刮板固定块使定刮板与动刮板之间的缝隙位于芯筒正下方，狭缝可调节范围为±50mm，摇动手轮613，使滚珠丝杠609上旋装的丝杠螺母605向左移动，与丝杠螺母连接在一起的丝杠螺帽支架607和前动刮板推块6081一起向左移动，前动刮板推块6081带动动刮板602向左移动，使动刮板602与定刮板601之间的缝隙缩小直至丝杠螺帽支架607与锁紧螺栓606顶紧，调节锁紧螺栓606和手轮613，通过摇动芯筒手柄5观察动刮板与定刮板之间的缝隙宽度是否合适，直至确保正、负极片不会随塑料隔膜一起穿出缝隙并且不会被卡在狭缝内，狭缝宽度的调节范围为0～185mm；（3）转动丝杠防转动固定件611上的手柄612将滚珠丝杠609锁死，缓慢转动芯筒手柄5，塑料隔膜1-1不断被拉出缝隙并卷绕在芯筒3上，随着塑料隔膜1-1的不断被拉出，正极片1-2和负极片1-3在定刮板601和动刮板602的作用下被剥离，并分别掉落在左收集盒82和右收集盒81内。

为防止塑料隔膜在卷绕提拉过程中被撕裂，本实施例中对定刮板和动刮板上表面和下表面的边缘处均设有倒角且上表面边缘处的倒角大于下表面边缘处的倒角，动刮板和定刮板相对的两面为斜面，两斜面之间具有夹角deg为90°~120°。