CN221827948U - 一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，包括用于对带电的废旧锂电池进行一次破碎的撕碎机，撕碎机外部设置有用于撕碎机工作时充满高通量保护性气体的外壳，撕碎机通过带或物料管道连接有破碎机、气流分选机、气流振动筛、隔膜收集箱、第一集料器、粉碎机、第一研磨机系统、旋振筛、第一分析机、第二研磨机系统、超声波振动筛、第二分析机和第二集料器和第三集料器。本实用新型可以实现对废旧锂离子电池安全带电拆解以及将破碎研磨后的正负极混合物料进行筛选，分离得到正极电极材料镍钴锰产品、负极电极材料石墨产品以及隔膜，方法简单，无二次污染、经济高效，从而提高电池回收效率，节约废旧锂电池的回收成本。

Description

一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置

技术领域

本实用新型属于废旧电池回收装置技术领域，涉及电池带电拆解装置，具体涉及一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置。

背景技术

近年来，随着国家“碳达峰，碳中和”计划的稳步推进，电子设备、新能源汽车及储能电网的快速发展，使得锂电池得到了蓬勃的发展。随之而来的是处于生命周期报废阶段的锂离子电池数量猛增，废旧锂电池回收成为锂电池行业整体发展中重中之重的一环，锂电池倘若未得到有效的回收和利用，将会造成极大的资源浪费、环境污染、甚至危害人类身体健康。

锂电池中含有大量铝、铜、锂、镍、钴、锰等有价金属组分以及石墨，具有非常高的资源利用性。此外，废旧锂电池中的有机物组分和重金属组分若未通过有效回收，将会造成经济、环境、健康等造成极大的负面影响。因此，对废旧锂电池的进行回收处理势在必行。在对锂电池回收过程中首先必要进行的预处理技术就是拆解分离，由于电池富含余能，在破碎过程中极易起火爆炸。在目前的拆解分选工艺中，为防止发生短路或者自燃，首先需对废旧锂电池进行放电处理，增加了锂电池回收的难度；同时为了提高回收利用效率，需要对废旧电池中正负极材料以及隔膜进行分离。

目前在回收废旧锂电池中预处理过程，对正负极材料不能进行有效分离，对正负极材料的回收多采用高温煅烧或酸碱浸出，高温煅烧往往会使得负极石墨丧失回收价值，存在能耗较高、污染较大等方面问题；酸碱浸出会使得回收电极材料中引入正/负极集流体金属，且负极材料中的石墨会造成大量浸出试剂的消耗。同时，石墨碳和负极集流体间结合力弱，容易从铜箔上剥落；有机粘合剂的作用使得正极活性材料从正极集流体上脱离较为困难。对废旧锂电池进行正负极材料分离操作可以有效减少回收利用过程中的不必要酸/碱溶剂及能量的浪费，极大的提高了回收全过程的整体效益。

鉴于此，有必要提出一种工艺简单、生产安全、能耗低、回收率高的废旧锂电池正负极电极材料带电拆解分离设备。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，可以实现对废旧锂离子电池安全带电拆解以及将破碎研磨后的正负极混合物料进行筛选，分离得到正极电极材料镍钴锰产品、负极电极材料石墨产品以及隔膜，方法简单，无二次污染、经济高效，从而提高电池回收效率，节约废旧锂电池的回收成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，包括用于对带电的废旧锂电池进行一次破碎的撕碎机，所述的撕碎机外部设置有用于撕碎机工作时充满高通量保护性气体的外壳，所述的外壳顶部设置有进料口，底部设置有出料口，所述的出料口通过输送带与破碎机相连；

所述破碎机的出口端通过U型铰刀连接有用于气固分离的气流分选机，所述气流分选机一侧通过物料管道连接第一集料器，所述气流分选机下部连通有气流振动筛，所述气流振动筛的上方通过物料管道连接有用于收集所述气流振动筛上方物料的隔膜收集箱；

所述气流振动筛通过输送带连接有用于接收气流振动筛下方物料的粉碎机，所述粉碎机的出口端通过输送带与第一研磨机系统相连；

所述第一研磨机系统连接有带引风系统的第一分析机，所述第一分析机下方连通有旋振筛，所述旋振筛的下部通过物料管道与第二集料器相连；所述旋振筛的筛上部通过物料管道与第二研磨机系统相连；所述第二研磨机系统连接有带引风系统的第二分析机，所述第二分析机的下方连通有超声波振动筛，所述超声波振动筛的筛下部通过物料管道与第三集料器相连。

本实用新型还具有以下技术特征：

优选的，所述隔膜收集箱通过物料管道与第一集料器相连；所述的第一集料器连接有引风机。

优选的，所述的第二集料器和第三集料器通过物料管道连通。

优选的，所述撕碎机内设有灭火装置和实时监测撕碎机工作时内部温度、可燃气体含量和是否起火的监测传感器。

优选的，所述的第一集料器外设有第一出料口角笼，所述第二集料器外设有第二出料口角笼，所述的第三集料器外设有第三出料口角笼。

优选的，所述的超声波振动筛的筛孔孔径小于旋振筛的筛孔孔径。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型一方面可对带电的锂离子电池进行带电破碎，一方面可实现对锂电池破碎分解后的正负极电极材料进行分类分选，获得镍钴锰产品、石墨产品以及隔膜；本实用新型的带电拆解装置向撕碎装置中通入高流量的保护性气体来制造低氧环境和转移破碎过程中产生的热量，能够将带电的锂离子电池在本设备中连续投入进行拆解分选，同时，在本设备中设置有多个通道，用于废旧锂电池电极材料的正负极分离，可在保证安全稳定的前提下实现废旧锂离子电池带电拆分分选，无需放电步骤，既优化了工序又降低了成本，同时提高了废旧锂电池回收的效率和安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工艺流程图；

图中各标号的含义为：2-撕碎机，3-破碎机，4-U型铰刀，5-气流分选机，6-气流振动筛，7-粉碎机，801-旋振筛，901-第一研磨机系统，1001-第一分析机，802-超声波振动筛，902-第二研磨机系统，1002-第二分析机，1101-第二集料器，1102-第三集料器，1103-第一集料器，12-隔膜收集箱。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明。

参照图1至图2，本实施例提供一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，包括用于对带电的废旧锂电池进行一次破碎的撕碎机2，撕碎机2外部设置有用于撕碎机2工作时充满高通量保护性气体的外壳，外壳顶部设置有进料口，底部设置有出料口，出料口通过输送带与破碎机3相连；保护性气体可为氮气、二氧化碳、氦气、氩气、氖气、氪气和氙气中的一种；

破碎机3的出口端通过内部设置有U型铰刀4的物料管道连接有用于气固分离的气流分选机5，气流分选机5一侧通过物料管道连接第一集料器1103，气流分选机5下部连通有气流振动筛6，气流振动筛6将隔膜过滤在上部，气流振动筛6的上方通过物料管道连接有用于收集气流振动筛6上方物料的隔膜收集箱12，将其他产物(碳、铁、铝、镍、钴、锰、锂等)过滤在气流振动筛6底部；

气流振动筛6通过输送带连接有用于接收气流振动筛6下方物料的粉碎机7，粉碎机7的出口端通过输送带与第一研磨机系统901相连；

第一研磨机系统901连接有带引风系统的第一分析机1001，第一分析机1001下方连通有旋振筛801，旋振筛801的下部通过物料管道与第二集料器1101相连；旋振筛801的筛上部通过物料管道与第二研磨机系统902相连；第二研磨机系统902连接有带引风系统的第二分析机1002，第二分析机1002的下方连通有超声波振动筛802，超声波振动筛802的筛下部通过物料管道与第三集料器1102相连。

隔膜收集箱12通过物料管道与第一集料器1103相连；第一集料器1103连接有引风机。第一集料器1103用于回收隔膜收集箱12中隔膜所粘连的部分物料和气流中的物料。

第二集料器1101和第三集料器1102通过物料管道连通。第二集料器1101用于收集黑粉，第三集料器1102用于收集铁、铝、镍、钴、锰等金属粉体。

撕碎机2内设有灭火装置和实时监测撕碎机2工作时内部温度、可燃气体含量和是否起火的监测传感器，当检测到内部温度过高或可燃气体含量偏高时，可加大保护性气体流通量来带走过多的热量和可燃气体；当检测到起火时，可通过灭火装置及时灭火；

第一集料器1103外设有有可控制开关闭合的第一出料口角笼，第二集料器1101外设有有可控制开关闭合的第二出料口角笼，第三集料器1102外设有有可控制开关闭合的第三出料口角笼。

超声波振动筛802的筛孔孔径小于旋振筛801的筛孔孔径。

本实用新型所涉及的输送带为封闭式输送带，并且关于输送带与物料管道的使用并没有严格的限定，当物料颗粒较大时一般采用输送带传输，当物料颗粒较细时，一般采用物料管道在引风系统的作用下传送。

本实用新型的废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置在操作时，具体流程为：

先将整组的废旧锂电池拆解成单个电池，拆解后的锂电池无需进行放电，直接通过输送带送入撕碎机2进行第一次破碎，破碎产物通过输送带进入破碎机3进行第二次破碎，第二次破碎产物通过套设有物料管道的U型铰刀4进入气流分选机5进行气固分离，进而落入所述气流振动筛6进行筛分，分离出的气体经过物料管道传送至第一集料器1103，气流振动筛6筛网上方的隔膜在引风系统的作用下通过物料管道进入隔膜收集箱12，在第一集料器1103上设置的引风机的作用下，部分在气流中和隔膜上所粘连的粉尘、飘尘、VOCs和挥发的电解液等环境污染物质通过物料管道被第一集料器1103收集，同时，操作人员可通过第一集料器1103的第一出料口角笼进行取样。

气流振动筛6筛网下方的物料通过输送带进入粉碎机7进行第三次破碎，破碎产物通过输送带输送至第一研磨机系统901进行研磨，接着引风系统将风吹入第一研磨机系统901，第一分析机1001对吹起的物料粉末进行分选，粒度达标的物料经第一分析机1001落入旋振筛801，粒度过粗的物料又落入第一研磨机系统901进行重磨，直至全部经第一分析机1001落入旋振筛801，旋振筛801对落入其中的物料进行筛分，筛下为黑粉，通过物料管道进入第二集料器1101，筛上为大粒径铁、铝、镍、钴、锰等金属粉体(且表面可能粘黏有黑粉)，通过物料管道进入第二研磨机系统902继续研磨，引风系统将风吹入第二研磨机系统902，第二分析机1002对吹气的物料粉末进行分选，粒度达标的物料经第二分析机1002落入超声波振动筛802，其中，超声波振动筛802的筛孔孔径小于旋振筛801的筛孔孔径，粒度过粗的物料又落入第二研磨机系统902重磨，直至全部经第二分析机1002落入超声波振动筛802，超声波振动筛802对落入其中的物料进行筛分，筛下为黑粉，随物料管道进入第二集料器1101，筛上为铜铝粉，随超声波振动筛802的筛上部设置的随物料管道进入第三集料器1102，操作人员可通过第二集料器1101的第一出料口角笼和第三集料器1102的第二出料口角笼进行取样。此外，第二集料器1101和第三集料器1102之间依靠物料管道相连接，可用于将第三集料器1102的黑粉通过物料管道进入第二集料器1101后统一收集。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“侧端”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，其特征在于，包括用于对带电的废旧锂电池进行一次破碎的撕碎机(2)，所述的撕碎机(2)外部设置有用于撕碎机(2)工作时充满高通量保护性气体的外壳，所述的外壳顶部设置有进料口，底部设置有出料口，所述的出料口通过输送带与破碎机(3)相连；

所述破碎机(3)的出口端通过U型铰刀(4)连接有用于气固分离的气流分选机(5)，所述气流分选机(5)一侧通过物料管道连接第一集料器(1103)，所述气流分选机(5)下部连通有气流振动筛(6)，所述气流振动筛(6)的上方通过物料管道连接有用于收集所述气流振动筛(6)上方物料的隔膜收集箱(12)；

所述气流振动筛(6)通过输送带连接有用于接收气流振动筛(6)下方物料的粉碎机(7)，所述粉碎机(7)的出口端通过输送带与第一研磨机系统(901)相连；

所述第一研磨机系统(901)连接有带引风系统的第一分析机(1001)，所述第一分析机(1001)下方连通有旋振筛(801)，所述旋振筛(801)的下部通过物料管道与第二集料器(1101)相连；所述旋振筛(801)的筛上部通过物料管道与第二研磨机系统(902)相连；所述第二研磨机系统(902)连接有带引风系统的第二分析机(1002)，所述第二分析机(1002)的下方连通有超声波振动筛(802)，所述超声波振动筛(802)的筛下部通过物料管道与第三集料器(1102)相连。

2.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，其特征在于，所述隔膜收集箱(12)通过物料管道与第一集料器(1103)相连；所述的第一集料器(1103)连接有引风机。

3.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，其特征在于，所述的第二集料器(1101)和第三集料器(1102)通过物料管道连通。

4.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，其特征在于，所述撕碎机(2)内设有灭火装置和实时监测撕碎机(2)工作时内部温度、可燃气体含量和是否起火的监测传感器。

5.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，其特征在于，所述的第一集料器(1103)外设有第一出料口角笼，所述第二集料器(1101)外设有第二出料口角笼，所述的第三集料器(1102)外设有第三出料口角笼。

6.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料带电拆解分离装置，其特征在于，所述的超声波振动筛(802)的筛孔孔径小于旋振筛(801)的筛孔孔径。