本實(shí)用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鋰離子電池卷芯和殼體的分離設(shè)備。

背景技術(shù)：

鋰離子電池因其優(yōu)異的電化學(xué)性能被廣泛應(yīng)用，特別是近年來(lái)隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車上。但一般鋰離子電池的壽命普遍為5~8年，隨著鋰離子電池服役壽命的結(jié)束，對(duì)其回收處理的問(wèn)題就尤為重要。

目前鋰離子電池回收的方法一般是先進(jìn)行機(jī)械分離后進(jìn)行濕法處理進(jìn)行，將有價(jià)值物料進(jìn)行回收，其回收步驟中首先要將殼體與卷芯進(jìn)行分離后才能開始對(duì)后續(xù)的處理。目前鋰離子電池殼體的材質(zhì)一般為鋼質(zhì)、鋁制等，對(duì)其分離一般是采用機(jī)械切割或物理破碎，但這種傳統(tǒng)的方法在實(shí)施過(guò)程中會(huì)在電芯中引入金屬屑而發(fā)生短路或錯(cuò)位切到正負(fù)極而造成電芯短路打火的現(xiàn)象。且采用此方法進(jìn)行連續(xù)切割作業(yè)會(huì)對(duì)切割刀或磨具的磨損較大，另外，對(duì)于切割刀的材質(zhì)及硬度要求也較高。

在處理報(bào)廢鋰離子電池時(shí)，大多電池外形會(huì)有不同程度的鼓脹，采用傳統(tǒng)的切割方式只是單純地將殼體切開，而由于卷芯與殼體往往粘合的比較緊密，實(shí)現(xiàn)卷芯與殼體的分離可能仍需要其他的外力作用。

隨著人們對(duì)續(xù)航里程需求的提升，對(duì)鋰離子電池的能量密度也要求越來(lái)越高，這樣鋰離子電池的安全性能也隨之降低，為了實(shí)現(xiàn)高能量密度下鋰離子電池的相對(duì)安全性，一般會(huì)采取熱失控安全防范措施，除進(jìn)行控制系統(tǒng)（BMS）方面的設(shè)計(jì)外，目前最常見的電芯安全防護(hù)措施就是在蓋板處采取防爆閥以避免出現(xiàn)熱失控而造成的危險(xiǎn)。

本實(shí)用新型根據(jù)鋰離子電池蓋板具有防爆閥的特點(diǎn)，提供了一種廢舊鋰離子電池卷芯和殼體的分離設(shè)備，本實(shí)用新型采用預(yù)切割與高壓爆破配合的方式，可以避免傳統(tǒng)的切割過(guò)程中鋁金屬屑飛濺到電芯內(nèi)部造成瞬間短路的打火現(xiàn)象，并且對(duì)切割刀的磨損程度較小，也可以減少卷芯與殼體的密合性達(dá)到兩者的有效分離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種廢舊鋰離子電池卷芯和殼體的分離設(shè)備。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種廢舊鋰離子電池卷芯和殼體的分離方法的設(shè)備，包括工作平臺(tái)，所述工作平臺(tái)一側(cè)固設(shè)有傳送帶、另一側(cè)固設(shè)有對(duì)經(jīng)傳送帶傳送過(guò)來(lái)的方形鋰電池的殼體進(jìn)行切割、爆破的預(yù)切機(jī)構(gòu)和高壓爆破機(jī)構(gòu)，位于高壓爆破機(jī)構(gòu)正下方的工作平臺(tái)上開設(shè)有殼體下料口，遠(yuǎn)離預(yù)切機(jī)構(gòu)一端的工作平臺(tái)上依次開設(shè)有卷芯下料口和蓋板下料口；位于卷芯下料口的上方固設(shè)有對(duì)方形鋰電池的極耳進(jìn)行切割的極耳裁切機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步方案，所述預(yù)切機(jī)構(gòu)包括固設(shè)在工作平臺(tái)上的支柱和圓切刀，所述支柱上套設(shè)有基座，所述基座相對(duì)于傳送帶的一側(cè)水平設(shè)有一對(duì)連接桿，所述圓切刀通過(guò)刀盤分別安裝在一連接桿的端頭，并垂直位于方形鋰電池的上、下端面。

進(jìn)一步方案，位于基座上、下方的支柱上均套設(shè)有彈簧；所述連接桿之間由加強(qiáng)桿連接；所述圓切刀中心處開設(shè)有中心孔，圍繞中心孔的外周開設(shè)有一圈偏孔；所述刀盤上固設(shè)有安裝圓切刀的中軸和偏軸，安裝時(shí)將中軸對(duì)應(yīng)圓切刀的中心孔，將偏軸對(duì)應(yīng)圓切刀的任一個(gè)偏孔，實(shí)現(xiàn)圓切刀的旋轉(zhuǎn)使用。

進(jìn)一步方案，所述高壓爆破機(jī)構(gòu)包括沿工作平臺(tái)移動(dòng)的移動(dòng)底座和用于夾持方形鋰電池的夾手，所述移動(dòng)底座頂端固設(shè)有伸縮氣缸，所述伸縮氣缸的活塞桿與固定旋轉(zhuǎn)氣缸的固定座連接；旋轉(zhuǎn)氣缸的缸體與所述的夾手固定連接；位于夾手中間且正對(duì)方形鋰電池的防爆孔處設(shè)有頂針，所述頂針固設(shè)在與旋轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿連接的移動(dòng)架上；所述頂針為管狀結(jié)構(gòu)，其尾端連接有高壓進(jìn)氣管。

進(jìn)一步方案，所述移動(dòng)底座的底端固設(shè)有導(dǎo)輪，所述工作平臺(tái)上固設(shè)有與所述導(dǎo)輪相配合滑動(dòng)的軌道；所述殼體下料口、卷芯下料口和蓋板下料口成一直線設(shè)置，并與所述軌道平行。

進(jìn)一步方案，所述極耳裁切機(jī)構(gòu)包括對(duì)稱設(shè)置的刀座和對(duì)刀座，所述刀座上固設(shè)有切刀，所述對(duì)刀座上固設(shè)有與所述切刀相配合的對(duì)切刀。

更優(yōu)的方案，所述刀座和對(duì)刀座為絕緣材質(zhì)，所述切刀和對(duì)切刀為金屬材質(zhì)。

進(jìn)一步方案，所述傳送帶上等間距地固設(shè)用于固定方形鋰電池的卡槽。

本實(shí)用新型通過(guò)先對(duì)方形鋰電池的寬邊殼體進(jìn)行劃切產(chǎn)生切痕而不發(fā)生斷開，然后通過(guò)高壓氣體對(duì)電池內(nèi)部進(jìn)行加壓，實(shí)現(xiàn)殼體和蓋板沿劃痕缺陷位置斷開，并使殼體被高壓氣體沖落而實(shí)現(xiàn)分離。最后經(jīng)過(guò)切割極耳實(shí)現(xiàn)卷芯和蓋板之間的分離。

由于廢舊鋰電池一般是使用壽命終止的電池，其外形有不同程度的膨脹，本實(shí)用新型采用預(yù)切和高壓爆破配合的方式可以更加安全有效的處理各種已發(fā)生變形的報(bào)廢電池，預(yù)切可以實(shí)現(xiàn)殼體的定點(diǎn)破裂，高壓可以讓殼體有更大程度的變形，減少電芯和殼體的密合性，殼體不切穿的方式可以避免傳統(tǒng)的切割過(guò)程中鋁金屬屑飛濺到電芯內(nèi)部造成瞬間短路的打火現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了安全性拆解分離。

本實(shí)用新型中預(yù)切機(jī)構(gòu)的基座是穿套在圓柱上的，而位于基座上、下的圓柱上均套設(shè)有彈簧，從而利用彈簧對(duì)基座進(jìn)行定位，當(dāng)傳送過(guò)來(lái)的電池與圓切刀進(jìn)行接觸時(shí)產(chǎn)生擠壓，從而使基座在圓柱上利用彈簧的彈性實(shí)現(xiàn)了高度方向上的自適應(yīng)性調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)備對(duì)不同鼓脹度電池的處理功能。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)連接桿之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)圓切刀對(duì)電池劃切所產(chǎn)生切口的深度。而連接兩個(gè)連接桿的加強(qiáng)桿可避免切刀使用過(guò)程中對(duì)連接桿持續(xù)作用力造成變形。

圓切刀在安裝時(shí)，是將中軸對(duì)應(yīng)圓切刀的中心孔，將偏軸對(duì)應(yīng)圓切刀的任一個(gè)偏孔，實(shí)現(xiàn)圓切刀的旋轉(zhuǎn)使用，當(dāng)圓切刀的某一處發(fā)生磨損時(shí)，可調(diào)節(jié)偏軸與圓切刀上另一個(gè)偏孔連接，使磨損的刀片繼續(xù)使用，增加圓切刀的使用壽命。

高壓爆破機(jī)構(gòu)利用夾手對(duì)電池進(jìn)行夾緊，利用伸縮氣缸實(shí)現(xiàn)電池的前后移動(dòng)而離開傳送帶，再利用旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)電池的90°旋轉(zhuǎn)形成豎直狀態(tài)，便于殼體的分離，頂針前移頂緊電池上的防爆孔并通往高壓氣對(duì)電池內(nèi)部進(jìn)行打壓，實(shí)現(xiàn)電池的高壓爆破。

極耳裁切機(jī)構(gòu)中刀座和對(duì)刀座是采用硬度高絕緣材質(zhì)，切刀和對(duì)切刀為金屬材質(zhì)，可以避免極耳裁切過(guò)程中短路炸火對(duì)刀口的損傷和提高分離的安全性。

本設(shè)備工作過(guò)程為：

將待報(bào)廢電池以寬面平放固定于傳送帶上的卡槽中，在傳送帶動(dòng)下移動(dòng)，經(jīng)過(guò)圓切刀時(shí)對(duì)其上、下端面同時(shí)進(jìn)行劃切，產(chǎn)生不完全切開的切痕；然后將頂針頂入防爆孔，并通往高壓惰性氣體，使有切痕的電池殼體通過(guò)高壓氣體加壓后，當(dāng)內(nèi)壓超過(guò)劃痕缺陷位置的耐壓極限時(shí)，殼體便在劃痕處斷開，實(shí)現(xiàn)殼體的分離；分離后的蓋板和卷芯之間由極耳連接，再經(jīng)過(guò)極耳裁切機(jī)構(gòu)切斷極耳后實(shí)現(xiàn)蓋板和卷芯的分離，最終實(shí)現(xiàn)鋰離子電池拆解過(guò)程，并分別實(shí)現(xiàn)了殼體、卷芯、蓋板分類回收。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

（1）本實(shí)用新型利用預(yù)切和內(nèi)部加壓的方式實(shí)現(xiàn)電池殼體的分離，預(yù)切的不貫穿切割可以有效避免切割過(guò)程中產(chǎn)生的金屬屑進(jìn)入電芯發(fā)生短路而產(chǎn)生危險(xiǎn)；同時(shí)內(nèi)部加壓的方式可以應(yīng)對(duì)報(bào)廢電池的固脹性帶來(lái)的切割后的電池殼體和卷芯不易分離的現(xiàn)象。

（2）本實(shí)用新型中預(yù)切機(jī)構(gòu)的基座是穿套在固定于工作平臺(tái)上的圓柱上，通過(guò)其上、下端的彈簧來(lái)控制其高度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同鼓脹度電池的預(yù)切割，實(shí)現(xiàn)了本設(shè)備對(duì)處理電池的尺寸高度適應(yīng)性。

（3）本實(shí)用新型預(yù)切機(jī)構(gòu)上的圓切刀可以重復(fù)利用，已經(jīng)磨損的刀片經(jīng)過(guò)位置的旋轉(zhuǎn)可以再次應(yīng)用，有效的提高了設(shè)備刀具的使用壽命。

（4）本實(shí)用新型中的極耳裁切機(jī)構(gòu)中切刀采用組合切刀的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，將金屬切刀安置于絕緣的刀座上，即能利用金屬的切割鋒利性，又能利用絕緣刀座的絕緣性，避免切割過(guò)程中正負(fù)極間的短路現(xiàn)象出現(xiàn)，防止短路炸火現(xiàn)象對(duì)金屬刀具的損壞和保障拆解過(guò)程的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中的預(yù)切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中的圓切刀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中的高壓爆破機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是方形鋰電池的端面圖；

圖6是本實(shí)用新型中的極耳裁切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-工作平臺(tái)，2-預(yù)切機(jī)構(gòu)，201-基座，202-彈簧，203-圓柱，204-連接桿，205-加強(qiáng)桿，206-刀盤，207-中軸，208-偏盤，209-圓切刀，210-中心孔，211-偏孔；3-高壓爆破機(jī)構(gòu)，301-伸縮氣缸，302-旋轉(zhuǎn)氣缸，303-移動(dòng)架，304-夾手，305-高壓進(jìn)氣管，306-頂針，307-移動(dòng)底座；4-極耳裁切機(jī)構(gòu)，401-刀座，402-對(duì)刀座，403-切刀，404-對(duì)切刀；5-傳送帶，6-卡槽，7-方形鋰電池，701-防爆孔；8-殼體下料口，9-卷芯下料口，10-蓋板下料口，11-軌道。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種廢舊鋰離子電池卷芯和殼體的分離設(shè)備，包括工作平臺(tái)1，所述工作平臺(tái)1一側(cè)固設(shè)有傳送帶5、另一側(cè)固設(shè)有對(duì)經(jīng)傳送帶1傳送過(guò)來(lái)的方形鋰電池7的殼體進(jìn)行切割、爆破的預(yù)切機(jī)構(gòu)2和高壓爆破機(jī)構(gòu)3，位于高壓爆破機(jī)構(gòu)3正下方的工作平臺(tái)1上開設(shè)有殼體下料口8，遠(yuǎn)離預(yù)切機(jī)構(gòu)2一端的工作平臺(tái)1上依次開設(shè)有卷芯下料口9和蓋板下料口10；位于卷芯下料口9的上方固設(shè)有對(duì)方形鋰電池7的極耳進(jìn)行切割的極耳裁切機(jī)構(gòu)4。

如圖2所示，預(yù)切機(jī)構(gòu)2包括固設(shè)在工作平臺(tái)1上的支柱203和圓切刀209，所述支柱203上套設(shè)有基座201，所述基座201相對(duì)于傳送帶5的一側(cè)水平設(shè)有一對(duì)連接桿204，所述圓切刀209通過(guò)刀盤206分別安裝在一連接桿204的端頭，并垂直位于方形鋰電池7的上、下端面。

進(jìn)一步方案，位于基座201上、下方的支柱203上均套設(shè)有彈簧202；所述連接桿204之間由加強(qiáng)桿205連接；如圖3所示，圓切刀209中心處開設(shè)有中心孔210，圍繞中心孔210的外周開設(shè)有一圈偏孔211；所述刀盤206上固設(shè)有安裝圓切刀209的中軸207和偏軸208，安裝時(shí)將中軸207對(duì)應(yīng)圓切刀209的中心孔210，將偏軸208對(duì)應(yīng)圓切刀209的任一個(gè)偏孔211，實(shí)現(xiàn)圓切刀209的旋轉(zhuǎn)使用。

如圖4所示，高壓爆破機(jī)構(gòu)3包括沿工作平臺(tái)1移動(dòng)的移動(dòng)底座307和用于夾持方形鋰電池7的夾手304，所述移動(dòng)底座307頂端固設(shè)有伸縮氣缸301，所述伸縮氣缸301的活塞桿與固定旋轉(zhuǎn)氣缸302的固定座連接；旋轉(zhuǎn)氣缸302的缸體與所述的夾手304固定連接；位于夾手304中間且正對(duì)方形鋰電池7的防爆孔701處（如圖5所示，）設(shè)有頂針306，所述頂針306固設(shè)在與旋轉(zhuǎn)氣缸302的活塞桿連接的移動(dòng)架303上；所述頂針306為管狀結(jié)構(gòu)，其尾端連接有高壓進(jìn)氣管305。

進(jìn)一步方案，所述移動(dòng)底座307的底端固設(shè)有導(dǎo)輪，所述工作平臺(tái)1上固設(shè)有與所述導(dǎo)輪相配合滑動(dòng)的軌道11；所述殼體下料口8、卷芯下料口9和蓋板下料口10成一直線設(shè)置，并與所述軌道11平行。

如圖6所示，極耳裁切機(jī)構(gòu)4包括對(duì)稱設(shè)置的刀座401和對(duì)刀座402，所述刀座401上固設(shè)有切刀403，所述對(duì)刀座402上固設(shè)有與所述切刀403相配合的對(duì)切刀404。

更優(yōu)的方案，所述刀座401和對(duì)刀座402為絕緣材質(zhì)，所述切刀403和對(duì)切刀404為金屬材質(zhì)。

進(jìn)一步方案，所述傳送帶1上等間距地開設(shè)用于固定方形鋰電池7的卡槽6。

本分離設(shè)備的工作過(guò)程為：

將報(bào)廢的方形鋰電池7蓋板中間的防爆孔打開，再將其平放在傳送帶5上的卡槽6中進(jìn)行固定，并使其蓋板向預(yù)切機(jī)構(gòu)2一側(cè)伸出，使其蓋板頂端位于傳送帶5外面2-3 mm；然后在傳送帶5的帶動(dòng)下通過(guò)預(yù)切機(jī)構(gòu)2上的垂直設(shè)置的一對(duì)圓切刀209，其同時(shí)對(duì)方形鋰電池7的寬面切割至其殼體厚度的40-60%而產(chǎn)生劃痕；

傳送帶5帶動(dòng)方形鋰電池7繼續(xù)前移至高壓爆破機(jī)構(gòu)3處，通過(guò)其夾手304夾緊電池蓋板，伸縮氣缸301工作，并帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣缸302和方形鋰電池7一起移出傳送帶5，到達(dá)殼體下料口8的正上方；旋轉(zhuǎn)氣缸302工作，其缸體并向下旋轉(zhuǎn)90°，使方形鋰電池7成垂直狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)氣缸302的活塞桿推動(dòng)移動(dòng)架303帶動(dòng)頂針306前移而頂入防爆孔701中，并由高壓進(jìn)氣管305將高壓氮?dú)鈱?dǎo)入方形鋰電池7內(nèi)部對(duì)其進(jìn)行加壓，由于方形鋰電池7的殼體上因預(yù)切而產(chǎn)生了劃痕，且切痕位置有了材料缺陷，在高壓的作用下切痕位置發(fā)生斷裂，并在內(nèi)壓的沖擊下實(shí)現(xiàn)殼體分離而直接掉落入殼體下料口8中；

高壓爆破機(jī)構(gòu)3通過(guò)移動(dòng)底座307沿軌道11移動(dòng)到卷芯下料口9的正上方時(shí)，極耳裁切機(jī)構(gòu)4上的切刀403和對(duì)切刀404在工驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用實(shí)現(xiàn)閉合，將作電池蓋板和卷芯的分離，卷芯則直接掉落至卷芯下料口9中；

高壓爆破機(jī)構(gòu)3通過(guò)移動(dòng)底座307沿軌道11繼續(xù)移動(dòng)至蓋板下料口10的正上方，夾手304松開，則蓋板掉落至蓋蓋板下料口10中，從而完成了鋰電池的殼體、卷芯和蓋板的分離。此時(shí)高壓爆破機(jī)構(gòu)3回到初始工位進(jìn)行下一個(gè)預(yù)切后電池的處理，如此循環(huán)最終實(shí)現(xiàn)報(bào)廢電池的殼體和電芯的連續(xù)分離。

在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。