廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的制作方法

本發(fā)明涉及廢舊電池的回收再利用，更具體地說(shuō)是一種汽車用廢舊鋰離子動(dòng)力電池的拆解工藝與切割分離裝置。

背景技術(shù)：

隨著新能源電動(dòng)汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，鋰離子動(dòng)力電池作為高性能的綠色電源，產(chǎn)銷量迅速增長(zhǎng)，應(yīng)用日益廣泛。目前鋰離子動(dòng)力電池的正極材料主要有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰等，其中磷酸鐵鋰(LiFePO4)由于價(jià)格低廉、循環(huán)性能好、理論比容量高(170mAh/g)、熱穩(wěn)定性能優(yōu)越、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)車等領(lǐng)域。但是由于循環(huán)壽命有限，鋰離子動(dòng)力電池大量報(bào)廢，勢(shì)必造成資源的巨大浪費(fèi)和環(huán)境的嚴(yán)重污染。因此回收利用廢舊磷酸鐵鋰動(dòng)力電池可以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

目前，廢舊鋰離子動(dòng)力電池的回收方法有物理法和化學(xué)法。無(wú)論采用哪種方法，都需要對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行拆解作為預(yù)處理。例如廢舊磷酸鐵鋰電池片是由外部鋁殼封裝的，目前采用手工拆解方法或借助電鋸等常用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行切割，將鋁殼切開(kāi)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電芯和鋁殼分離。雖然拆解工藝簡(jiǎn)單易行，但是廢舊鋰電池的裝夾、切割、拆解與分離等步驟基本靠人工操作完成，因此不僅人工成本較高、回收效率低下，而且危險(xiǎn)系數(shù)大、不能滿足大規(guī)?；厥盏漠a(chǎn)業(yè)化需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種成本低、效率高、安全性好的廢廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置，以滿足大規(guī)模拆解工藝需要，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

在線體的臺(tái)面上沿線體縱向設(shè)置一對(duì)平行導(dǎo)軌，配套設(shè)置的運(yùn)載小車支承在平行導(dǎo)軌上，并能沿平行導(dǎo)軌行進(jìn)；

所述運(yùn)載小車是在小車平臺(tái)上、位于兩側(cè)邊分別設(shè)置夾具，小車平臺(tái)的寬度小于廢舊鋰離子動(dòng)力電池的長(zhǎng)度，將所述廢舊鋰離子動(dòng)力電池利用夾具夾裝在小車平臺(tái)上，使廢舊鋰離子動(dòng)力電池的兩端頭均凸出于小車平臺(tái)的側(cè)邊，以利切割；

沿所述線體設(shè)置有三個(gè)工位，所述三個(gè)工位順著運(yùn)載小車的走向依次是裝夾位、切割位和分離位；

在所述裝夾位上，位于線體一側(cè)設(shè)置定位機(jī)構(gòu)，利用定位機(jī)構(gòu)使廢舊鋰離子動(dòng)力電池在小車平臺(tái)上獲得橫向定位，并完成裝夾；

在所述切割位上，位于線體兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置切割機(jī)構(gòu)，所述切割機(jī)構(gòu)是采用圓形鋸刀片，由主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿縱向直線進(jìn)給實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊鋰離子動(dòng)力電池兩端頭的切割；

在所述分離位上，位于線體的一側(cè)設(shè)置分離機(jī)構(gòu)，所述分離機(jī)構(gòu)具有可橫向移動(dòng)的推桿，利用推桿將廢舊鋰離子動(dòng)力電池中的電芯進(jìn)行橫向推移，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子動(dòng)力電池中電芯與鋁殼的分離。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述定位機(jī)構(gòu)是在定位支架上利用角鐵固定安裝一對(duì)豎向定位銷，使廢舊鋰離子動(dòng)力電池的一端抵于豎向定位銷獲得橫向定位；所述角鐵是利用角鐵通槽和角鐵螺栓緊固在定位支架上，設(shè)置所述角鐵通槽是為橫向長(zhǎng)槽，利用橫向長(zhǎng)槽能夠使豎向定位銷調(diào)整在設(shè)定的橫向位置上。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述切割機(jī)構(gòu)是在位于線體兩側(cè)的底座上安裝縱向滑臺(tái)，另有橫向滑臺(tái)設(shè)置在所述縱向滑臺(tái)上，縱向進(jìn)給電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)橫向滑臺(tái)沿縱向滑臺(tái)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓形鋸刀片的縱向進(jìn)給；橫向進(jìn)給電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)主軸箱沿橫向滑臺(tái)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓形鋸刀片的橫向進(jìn)給；主軸電機(jī)與主軸箱共同設(shè)置在橫向滑臺(tái)上，主軸電機(jī)通過(guò)主軸箱驅(qū)動(dòng)圓形鋸刀片高速旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述分離機(jī)構(gòu)是在位于線體一側(cè)的支撐平臺(tái)上固定安裝氣缸，所述推桿固定設(shè)置在氣缸的活塞桿桿端，利用氣缸驅(qū)動(dòng)推桿的橫向推移。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：在所述小車平臺(tái)上，位于廢舊鋰離子動(dòng)力電池的背側(cè)邊設(shè)置有圓柱銷，使裝夾在小車平臺(tái)上的廢舊鋰離子動(dòng)力電池的背側(cè)邊抵于圓柱銷獲得縱向定位。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：一次裝夾在小車平臺(tái)上的多片廢舊鋰離子動(dòng)力電池為相同尺寸，相同尺寸的多片廢舊鋰離子動(dòng)力電池以一端抵于一對(duì)豎向定位銷獲得端部定位，并以背側(cè)邊抵于圓柱銷實(shí)現(xiàn)側(cè)邊定位。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：在所述分離位中，位于線體的兩側(cè)分別設(shè)置有限位機(jī)構(gòu)，所述限位機(jī)構(gòu)是在限位支架上利用限位座安裝有限位銷，裝夾在小車平臺(tái)上的廢舊鋰離子動(dòng)力電池是以前側(cè)邊抵于限位銷獲得限位；所述限位座是利用限位座通槽和限位座螺栓緊固在限位支架上，所述限位座通槽為縱向長(zhǎng)槽，利用縱向長(zhǎng)槽能夠調(diào)整限位銷的縱向位置。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：針對(duì)呈長(zhǎng)方形的廢舊鋰離子動(dòng)力電池，在所述夾具上設(shè)置平板狀浮動(dòng)壓塊，利用所述平板狀浮動(dòng)壓塊實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊鋰離子動(dòng)力電池的壓裝。

本發(fā)明廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：針對(duì)圓柱狀廢舊鋰離子動(dòng)力電池，在所述夾具上設(shè)置浮動(dòng)V形塊，并有與所述浮動(dòng)V形塊處在相應(yīng)位置上的固定V形塊，利用所述浮動(dòng)V形塊和固定V形塊對(duì)所述圓柱狀廢舊鋰離子動(dòng)力電池以上下合抱的形式形成夾持。

本發(fā)明能夠用于實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子動(dòng)力電池成批量的切割拆解，適用于磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰、鈷酸鋰、三元材料等多種鋰電池的拆解回收，能夠滿足大規(guī)?；厥盏漠a(chǎn)業(yè)化需求。本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明采用流水線的形式布置裝夾位、切割位和分離位，整個(gè)工序順暢，能夠滿足大規(guī)?；厥盏漠a(chǎn)業(yè)化需求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。

2、本發(fā)明利用小車平臺(tái)一次夾裝多片磷酸鐵鋰電池，切割方向與位置準(zhǔn)確，效率高；能夠滿足多種不同規(guī)格尺寸的動(dòng)力電池的需求；

3、本發(fā)明中切割和分離過(guò)程安全可靠，危害性很??；

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中廢舊鋰離子動(dòng)力電池切割分離裝置的主視示意圖；

圖2是本發(fā)明中廢舊鋰離子動(dòng)力電池切割分離裝置的俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明中用于裝夾長(zhǎng)方形廢舊鋰離子動(dòng)力電池的夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中用于裝夾圓柱形廢舊鋰離子動(dòng)力電池的夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1定位機(jī)構(gòu)；2夾具；3定位支架；4角鐵；5角鐵通槽；6角鐵螺栓；7豎向定位銷；8廢舊鋰離子動(dòng)力電池；9小車平臺(tái)；10圓柱銷；11壓板；12平板狀浮動(dòng)壓塊；13彈簧；14螺桿；15壓緊螺母；16平行導(dǎo)軌；17滾輪；18鎖緊螺母；19切割機(jī)構(gòu)；20底座；21縱向滑臺(tái)；22縱向進(jìn)給電機(jī)；23橫向滑臺(tái)；24橫向進(jìn)給電機(jī)；25主軸箱；26圓形鋸刀片；27主軸電機(jī)；28限位機(jī)構(gòu)；29限位支架；30限位座；31限位座通槽；32限位座螺栓；33限位銷；34支撐平臺(tái)；35氣缸；36推桿；37儲(chǔ)存箱；38切割標(biāo)志線；39鎖定螺母；40球面墊圈；41圓柱狀廢舊鋰離子動(dòng)力電池；42浮動(dòng)V形塊；43固定V形塊。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中廢舊鋰離子動(dòng)力電池的切割分離裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置為：

如圖1和圖2所示，在線體的臺(tái)面上沿線體縱向設(shè)置一對(duì)平行導(dǎo)軌16，配套設(shè)置的運(yùn)載小車支承在平行導(dǎo)軌16上，并能沿平行導(dǎo)軌16行進(jìn)；運(yùn)載小車是在小車平臺(tái)9上、位于兩側(cè)邊分別設(shè)置夾具2，設(shè)置小車平臺(tái)9的寬度小于廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的長(zhǎng)度，將廢舊鋰離子動(dòng)力電池8利用夾具2壓裝在小車平臺(tái)9上，使廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的兩端頭分別凸出于小車平臺(tái)9的側(cè)邊，預(yù)留切割空間以利切割；沿線體設(shè)置有三個(gè)工位，三個(gè)工位順著運(yùn)載小車的走向依次是裝夾位、切割位和分離位。

如圖1、圖2所示，在裝夾位上，位于線體一側(cè)設(shè)置定位機(jī)構(gòu)1，利用定位機(jī)構(gòu)1使廢舊鋰離子動(dòng)力電池8在小車平臺(tái)上獲得橫向定位，并完成裝夾；為了避免切割到內(nèi)部電芯，在廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的兩端作出切割標(biāo)志線38，用作調(diào)整定位機(jī)構(gòu)1的參考線。

如圖1和圖2所示，在切割位上，位于線體兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置切割機(jī)構(gòu)19，切割機(jī)構(gòu)19是采用圓形鋸刀片26，由主軸電機(jī)27驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿縱向直線進(jìn)給實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊鋰離子動(dòng)力電池8兩端頭的切割；在分離位上，位于線體的一側(cè)設(shè)置分離機(jī)構(gòu)，分離機(jī)構(gòu)具有可橫向移動(dòng)的推桿36，利用推桿36將廢舊鋰離子動(dòng)力電池8中的電芯進(jìn)行橫向推移，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子動(dòng)力電池8中電芯與鋁殼的分離。

具體實(shí)施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括：

如圖1和圖2所示，定位機(jī)構(gòu)1是在定位支架3上利用角鐵4固定安裝一對(duì)豎向定位銷7，使廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的一端抵于豎向定位銷7獲得橫向定位；角鐵4是利用角鐵通槽5和角鐵螺栓6緊固在定位支架3上，設(shè)置角鐵通槽5是為橫向長(zhǎng)槽，利用橫向長(zhǎng)槽能夠使豎向定位銷7調(diào)整在設(shè)定的橫向位置上。

如圖1和圖2所示，切割機(jī)構(gòu)19是在位于線體兩側(cè)的底座20上安裝縱向滑臺(tái)21，另有橫向滑臺(tái)23設(shè)置在縱向滑臺(tái)21上，縱向進(jìn)給電機(jī)22用于驅(qū)動(dòng)橫向滑臺(tái)23沿縱向滑臺(tái)21移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓形鋸刀片26的縱向進(jìn)給；橫向進(jìn)給電機(jī)24用于驅(qū)動(dòng)主軸箱25沿橫向滑臺(tái)23移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓形鋸刀片26的橫向進(jìn)給；主軸電機(jī)27與主軸箱25共同設(shè)置在橫向滑臺(tái)23上，主軸電機(jī)27通過(guò)主軸箱25驅(qū)動(dòng)圓形鋸刀片26高速旋轉(zhuǎn)。

如圖1和圖2所示，分離機(jī)構(gòu)是在位于線體一側(cè)的支撐平臺(tái)34上固定安裝氣缸35，推桿36固定設(shè)置在氣缸35的活塞桿桿端，利用氣缸35驅(qū)動(dòng)推桿36的橫向推移，由推桿36推動(dòng)被切割后的廢舊鋰離子動(dòng)力電池的內(nèi)部電芯，使電芯與鋁殼體分離，并落料在側(cè)部?jī)?chǔ)存箱37中，如果不能完全分離，可以輔助使用虎鉗等工具將電芯從鋁殼體中取出。

如圖1和圖2所示，在小車平臺(tái)9上，位于廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的背側(cè)邊設(shè)置有圓柱銷10，使裝夾在小車平臺(tái)9上的廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的背側(cè)邊抵于圓柱銷10獲得縱向定位，廢舊鋰離子動(dòng)力電池8有兩個(gè)側(cè)邊，縱向定位所用的背側(cè)邊是指背著小車平臺(tái)9走向的一側(cè)。

如圖1和圖2所示，一次裝夾在小車平臺(tái)9上的多片廢舊鋰離子動(dòng)力電池8為相同尺寸，相同尺寸的多片廢舊鋰離子動(dòng)力電池8以一端抵于一對(duì)豎向定位銷7獲得端部定位，并以一側(cè)邊抵于圓柱銷10實(shí)現(xiàn)側(cè)邊定位。

如圖1和圖2所示，在分離位中，位于線體的兩側(cè)分別設(shè)置有限位機(jī)構(gòu)28，限位機(jī)構(gòu)28是在限位支架29上利用限位座30安裝有限位銷33，裝夾在小車平臺(tái)上的廢舊鋰離子動(dòng)力電池8是以前側(cè)邊抵于限位銷33獲得限位；在限位座30是利用限位座通槽31和限位座螺栓32緊固在限位支架29上，設(shè)置限位座通槽31為縱向長(zhǎng)槽，利用縱向長(zhǎng)槽能夠調(diào)整限位銷33在設(shè)定的縱向位置上。

小車平臺(tái)9可以采用手動(dòng)、電動(dòng)或鏈傳動(dòng)等多種傳動(dòng)方式，本實(shí)施例中采用手動(dòng)操作，小車平臺(tái)9的底部安裝滾輪17，利用滾輪17在平行導(dǎo)軌16上滾動(dòng)行走，在小車平臺(tái)9沿著平行導(dǎo)軌16運(yùn)動(dòng)到切割位置時(shí)，通過(guò)平行導(dǎo)軌16兩側(cè)的鎖緊螺母18將小車平臺(tái)9鎖緊；當(dāng)切割完成后，小車平臺(tái)9運(yùn)動(dòng)到平行導(dǎo)軌兩側(cè)的限位機(jī)構(gòu)28時(shí)獲得阻擋而停止。

如圖3所示，針對(duì)呈長(zhǎng)方形的廢舊鋰離子動(dòng)力電池8，在夾具2上設(shè)置平板狀浮動(dòng)壓塊12，利用平板狀浮動(dòng)壓塊12實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊鋰離子動(dòng)力電池8的壓裝。

如圖4所示，針對(duì)圓柱狀廢舊鋰離子動(dòng)力電池41，在夾具2上設(shè)置浮動(dòng)V形塊42，并有與浮動(dòng)V形塊42處在相應(yīng)位置上的固定V形塊43，利用浮動(dòng)V形塊42和固定V形塊43對(duì)圓柱狀廢舊鋰離子動(dòng)力電池41以上下合抱的形式形成夾持。

如圖3和圖4示出，夾具2中的螺桿14高度可調(diào)，完成調(diào)整之后由鎖定螺母39鎖定；螺桿14上套有彈簧13，用于支撐壓板11；平板狀浮動(dòng)壓塊12和浮動(dòng)V形塊42可更換地安裝在壓板11上，兩個(gè)壓緊點(diǎn)位置分別靠近廢舊鋰離子動(dòng)力電池的兩個(gè)端頭；壓緊螺母15壓裝在球面墊圈40上，用于鎖緊壓板11。

廢舊磷酸鐵鋰電池內(nèi)部電芯與鋁殼體之間存在有一定間隙，因此夾具的夾緊力應(yīng)該合適，以免鋁殼體變形。

本發(fā)明適用于磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料等多種鋰電池的拆解回收，在進(jìn)行拆解之前，必須利用對(duì)電池進(jìn)行放電處理，使其充分放電，以保證拆解過(guò)程安全。