(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011524401.9
(22)申请日 2020.12.22
(71)申请人 深圳清华大学研究院
地址 518000 广东省深圳市南山区高新技
术产业园南区高新南七道
(72)发明人 陈建军 张涛 傅婷婷 叶利强
田勇 符冬菊 闵杰 张莲茜
(74)专利代理机构 广东深田律师事务所 44573
代理人 傅俏梅
(51)Int.Cl.
H01M 10/54(2006.01)
B09B 3/00(2006.01)
B09B 5/00(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了废旧锂离子动力电池带电破
碎方法和装置，是将废旧锂离子动力电池投放于
底部出口敞开的破碎机内腔，废旧锂离子动力电
池通过破碎机剪切断裂后从破碎机出口快速落
运的同时对振动输送机构设置的输送腔进行冷
却并使该输送腔内充满水雾，各电池物料在输送
过程中外表面形成水膜，以带走所述电池物料正
负极短路产生的热量，使电池反应失去活性。本
发明采用破碎处理、振动输送、水循环散热和水
雾环境方式对锂离子动力电池破碎安全进行保
护，减少了各电池物料相互接触短路带来的风
险，消除了处理过程中的安全隐患，自动化程度
高，无废水外流，粉尘或废气净化后集中排放，有
效避免了对环境的污染。权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 112820969 A 2021.05.18
C N 112820969
A
1.废旧锂离子动力电池带电破碎方法，其特征在于包括下述步骤：
将废旧锂离子动力电池投放于底部出口敞开的破碎机内腔，使所述废旧锂离子动力电池通过所述破碎机剪切断裂；
将剪切撕碎处理后的电池物料通过所述破碎机出口快速落入该出口下面对接的振动输送机构内，在以振动方式转运所述电池物料的同时对所述振动输送机构设置的输送腔进行冷却并使该输送腔内充满水雾，各电池物料在输送过程中外表面与水接触形成水膜，用于带走所述电池物料正负极短路产生的热量，使电池反应失去活性。
2.根据权利要求1所述的废旧锂离子动力电池带电破碎方法，其特征在于，通过调节振动输送机构中的振动电机的振幅和频率调节振动输送机构的送料速度。
3.根据权利要求1所述的废旧锂离子动力电池带电破碎方法，其特征在于，采用水循环处理机构对所述输送腔冷却并在该输送腔形成水雾，使输送过程中的各电池物料外表面形成水膜。
4.根据权利要求3所述的废旧锂离子动力电池带电破碎方法，其特征在于，通过所述水处理循环机构设置的水循环管，在所述输送腔侧面或/和底部布局，并通过安装在所述水循环管上的喷嘴使所述输送腔形成水雾。
5.根据权利要求1所述的废旧锂离子动力电池带电破碎方法，其特征在于，使所述破碎机内腔、所述振动输送机构的输送腔分别与抽风管连通，通过负压将处理过程中产生的含粉尘空气集中收集，净化后排放。
6.如权利要求1‑5任一项所述废旧锂离子动力电池带电破碎方法设计的装置，其特征在于，包括破碎机、振动输送机构和水循环机构，所述破碎机具有进料口和底部敞开的出料口与，所述振动输送机构包括振动电机和输送料槽，且具有两端分别设有进料口和出料口的输送腔，所述破碎机的出料口与所述振动输送机构的进料口软连接，所述输送料槽由所述振动电机驱动移动，水平设置在所述输送腔内；所述水循环机构包括水泵、与所述水泵连接的循环管，所述循环管上设有可对所述输送腔内进行喷雾的喷嘴。
7.根据权利要求6所述的废旧锂离子动力电池带电破碎装置，其特征在于，所述水循环管设置于所述振动输送机构的输送腔的底部或/和侧面，所述喷嘴安装在所述水循环管上。
8.根据权利要求6所述的废旧锂离子动力电池带电破碎装置，其特征在于，所述破碎机内腔、所述振动输送机的输送腔分别连通抽风管，各所述抽风管与总抽风管连通，所述总抽风管与净化设备连接。
9.根据权利要求6‑8任一项所述的废旧锂离子动力电池带电破碎装置，其特征在于，还包括送料机构，所述送料机构倾斜设置。
10.根据权利要求6‑8任一项所述的废旧锂离子动力电池带电破碎装置，其特征在于，还包括控制器，用于控制所述振动输送机构的振动器的振幅和频率、所述输送料槽推进速度、所述输送腔内红外线火焰报警和温控报警以及各控制阀阀门的闭合。
权 利 要 求 书1/1页CN 112820969 A
废旧锂离子动力电池带电破碎方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及废旧电池回收技术领域，具体涉及一种废旧锂离子动力电池带电破碎方法及装置。
背景技术
[0002]随着新能源车保有量的持续增长，既带来了规模庞大的动力锂电池需求，也是锂电池回收和梯次利用的行业机遇，发展锂电池回收和梯次利用在避免资源浪费污染的同时也将产生可观的经济效益和投资机会。如何处理这些废旧锂离子动力电池一直是我国需解决的大问题，这不仅关系着环境保护，而且也关系着自然资源的回收利用。然而，要对废旧锂离子动力电池进行回收利用，首先要对废旧锂离子动力电池进行破碎处理。
[0003]动力锂离子动力电池回收过程中破碎是其中重要的一环，现有技术中通常使用撕碎机撕碎电芯，在撕碎过程中，由于电池被挤压，很可能使得正负极片互相接触，容易发生爆炸、起火等安全事故。故近年来有采用湿式切割方式对废旧锂离子动力电池进行破碎，由于电解液极易与水反应生成腐蚀性极强的酸性溶液，破碎机的刀轴及其刀片长期浸泡在酸性环境下，加上工作中的剧烈碰撞摩擦，极易造成无法估量的破坏性损伤，同样具有安全隐患且大大降低了生产效率。
[0004]因此，有必要解决上述缺陷。
发明内容
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，首先提供了一种废旧锂离子动力电池带电破碎方法，
旨在解决废旧锂离子动力电池在破碎过程中出现的安全事故问题。[0006]本发明提供的废旧锂离子动力电池带电破碎方法，包括下述步骤：
[0007]将废旧锂离子动力电池投放于底部出口敞开的破碎机内腔，使所述废旧锂离子动力电池通过所述破碎机剪切断裂；
[0008]将剪切撕碎处理后的电池物料通过所述破碎机出口快速落入该出口下面对接的振动输送机构内，在以振动方式转运所述电池物料的同时对所述振动输送机构设置的输送腔进行冷却并使该输送腔内充满水雾，各电池物料在输送过程中外表面与水接触形成水膜，用于带走所述电池物料正负极短路产生的热量，使电池反应失去活性。
[0009]上述方法中，可通过调节振动输送机构中的振动电机的振幅和频率调节振动输送机构的送料速度。
[0010]上述方法中，采用水循环处理机构对所述输送腔冷却并在该输送腔形成水雾，使输送过程中的各电池物料外表面形成水膜。
[0011]进一步地，可通过所述水处理循环机构设置的水循环管，在所述输送腔侧面或/和底部布局，并通过安装在所述水循环管上的喷嘴使所述输送腔形成水雾。
[0012]上述方法中，可使所述破碎机内腔、所述振动输送机构的输送腔分别与抽风管连通，通过负压将处理过程中产生的含粉尘空气集中收集，净化后排放。
[0013]本发明还提供了根据上述废旧锂离子动力电池带电破碎方法设计的装置，包括破碎机、振动输送机构和水循环机构，所述破碎机具有进料口和底部敞开的出料口与，所述振动输送机构包括振动电机和输送料槽，且具有两端分别设有进料口和出料口的输送腔，所述破碎机的出料口与所述振动输送机构的进料口软连接，所述输送料槽由所述振动电机驱动移动，水平设置在所述输送腔内；所述水循环机构包括水泵、与所述水泵连接的循环管，所述循环管上设有可对所述输送腔内进行喷雾的喷嘴。
[0014]上述装置中，所述水循环管设置于所述振动输送机构的输送腔的底部或/和侧面，所述喷嘴安装在所述水循环管上。
[0015]上述装置中，所述破碎机内腔、所述振动输送机的输送腔分别连通抽风管，各所述抽风管与总抽风管连通，所述总抽风管与净化设备连接。
[0016]上述装置还包括送料机构，所述送料机构倾斜设置。
[0017]上述装置还包括控制器，用于控制所述振动输送机构的振动器的振幅和频率、所述输送料槽推进速度、所述输送腔内红外线火焰报警和温控报警以及各控制阀阀门的闭合。
[0018]本发明方法及装置具有下列技术效果：
[0019](1)本发明破碎处理处在干燥的环境中，由于底部不设置阻挡物而使得破碎流程可以快速进行而不会在破碎机内腔停留，可避免破碎后电池正负极接触产生燃爆现象，有效降低了破碎时的风险。
[0020](2)本发明将破碎后的电池物料采用振动输送方式推进出料，可使输送料槽上电池物料在不断地向前移动的同时，通过振动方式分散，避免破碎后的电池物料在输送过程中堆积，减少了各电池物料相互接触短路带来的风险。
[0021](3)本发明将剪切破碎后的电池物料在转运过程中通过水循环散热和水雾环境来保护废旧锂离子动力电池的安全破碎过程，可以抑制和防范电池破碎后的自燃，大大减少了电池破碎的风险。而且，水雾环境可以达到电池物料外表面覆盖水分的目的，可蒸发带走带电池物料正负极短路产生的热量，不仅可以使电池反应失去活性，而且出料后易干燥，便于后续干法分选的进行。这种方式采用的水量非常少，不需要大量水对电池进行处理，也不会引起酸性废水腐蚀产生的后续问题，节约了破碎成本，且可避免大量废水带来的环境污染，消除了锂离子动力电池资源回收过程中的有害物质及环境隐患。出料后的电池物料不需要额外增加烘干系统即可参加后续分选，可提高工作效率，减短生产周期，自动化程度更高更安全。
[0022](4)本发明将破碎机内腔、振动输送机的输送腔分别与抽风管连通，通过负压对破碎处理产生的粉
尘或废气、振动运输过程中以及电池发热产生的热量蒸发后的废气集中收集，进入后续环保设备进行净化处理后排放，消除了尾气乱排放的隐患，减少了对环境的污染。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附
图。
[0024]图1为本发明提供的废旧锂离子动力电池带电破碎装置实施例结构主视图；[0025]图2为本发明提供的废旧锂离子动力电池带电破碎装置实施例中水循环结构示意图一；
[0026]图3为本发明提供的废旧锂离子动力电池带电破碎装置实施例中水循环结构示意图二。
具体实施方式
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]需要说明的是，当元件被称为“固定”于或“设置”于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”于另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0029]还需要说明的是，本发明实施例中的“内腔”、“外部”、“上方”、“顶部”、“侧面”、“底部”、“上端”、“下端”、“一端”或“另一端”等用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，或者是基于附图展示的位置而参考的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不应该认为是具有限制性的。
[0030]本发明首先提供了一种废旧锂离子动力电池带电破碎方法，包括下述步骤，[0031]S1将废旧锂离子动力电池投放于破碎机内腔，该破碎机内腔干燥且出料口底部敞开垂直向下，使所述废旧锂离子动力电池通过破碎机剪切断裂后立即落料。
[0032]该步骤用于对废旧锂离子动力电池进行剪切破碎处理，其目的是将电池切成两截而不会完全粉碎，便于后续水处理使电池失效，且不会因过度破碎使电池成分大量散失，增加后续处理设备的困难。破碎机可选用力矩比较大的双轴破碎机，剪切速度快，两个破碎轴之间的间隙可根据不同种类的废旧锂离子动力电池原料进行调整，间隙可调范围设置为5‑50mm。双轴破碎机底部敞开垂直向下，出料口处不设置筛网，可瞬间落料，不会在破碎机内腔堆积。可以理解地，该步骤破碎机还可以采用其他破碎处理设备，只要能够将废旧锂离子动力电池剪切断裂且落料快速即可。
[0033]由于电解液极易与水发生反应生成腐蚀性极强的酸性溶液，如若使废旧锂离子动力电池在初始破碎时物料较小，电池正负极容易产生短路起火的现象，而且，会造成电解液大量流出，使破碎机刀轴与刀片长期浸泡在酸性环境下，加上工作中的剧烈碰撞摩擦，极易造成无法估量的破坏性损伤，有安全隐患的同时大大降低了生产效率。本发明利用破碎机快速切割使电池切成两截，底部开口敞开不设置阻挡物，可在剪切完成后的瞬间落料，使破碎流程可以快速进行，不会造成原料破碎机内腔堆积而引起的起火、燃爆现象，有效降低了破碎的风险。同时，简单剪切不会导致电解液大量流出，大大减少了电解液对破碎机刀轴的腐蚀，提高了破碎设备的使用寿命。
[0034]该步骤破碎过程不需要用水保护，减少了设备直接被强酸性溶液腐蚀的风险，没有安全隐患。
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