一種廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換裝置及置換方法
【專利摘要】一種廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換裝置及置換方法，屬于鋰離子電池回收和清潔生產(chǎn)領(lǐng)域。通過真空系統(tǒng)將電池內(nèi)部流動的電解液從防爆閥口抽取出來，再通過進(jìn)液系統(tǒng)將清洗液打入到電池里面，靜置之后，再通過真空系統(tǒng)抽取出電池內(nèi)部液體，如此重復(fù)，可以帶出大部分的揮發(fā)性電解質(zhì)和溶劑。經(jīng)過這樣的前處理后，在拆解電池時對人體和環(huán)境有危害的氣體就會減少很多。抽取的電解液可以經(jīng)過蒸餾等手段加以循環(huán)利用，加入清洗液的量可以通過流量計和電磁閥控制。
【專利說明】—種廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換裝置及置換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換裝置及置換方法，屬于鋰離子電池回收和清潔生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，動力電池的應(yīng)用也隨之有了更廣闊的空間。鋰離子電池因為其能量密度高,體積小,質(zhì)量輕而受到廣泛的關(guān)注。動力電池的生產(chǎn)成本高，體積也比較大，隨著使用量的增加，電池材料回收已經(jīng)是必須的了。但是鋰離子電池的電解液是具有揮發(fā)性的，電池回收拆解電池時產(chǎn)生的HF，PF5等氣體對人體和環(huán)境具有危害性。對于硬殼動力鋰離子電池，很多研究者都進(jìn)行了摸索和研究。例如中國專利申請CN101212074A公布的“一種鋰離子電池正極材料的回收方法”將電池機(jī)械分解，極片取出后放入有機(jī)物或者水中浸泡，得到集流體和活性物質(zhì)，通過過濾等方式將金屬集流體取出。但是對于電池的前處理很少有研究者注意到。所以通過電解液置換裝置對電池進(jìn)行處理后，在物理拆解和分離階段就會比較容易操作，這也為避免對整個電池進(jìn)行純粹的機(jī)械破碎從而造成分離困難提供了可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換裝置及置換方法。該裝置能把電池內(nèi)部大部分的以液態(tài)存在的電解液抽取出來，并灌注進(jìn)去沒有揮發(fā)性的置換清洗液，再抽出電池內(nèi)部液體，重復(fù)2-3次從而達(dá)到對電池內(nèi)部電解液的置換，從而提供一個較為環(huán)保清潔的可拆解電池。
[0004]一種廢舊動力鋰離子電池電解液置換裝置，其特征在于，包括真空管路系統(tǒng)和進(jìn)液管路系統(tǒng)；真空管路系統(tǒng)包括真空泵、真空罐、壓力表、儲液罐、三通、電磁閥等元器件；進(jìn)液管路系統(tǒng)包括離心泵、清洗液罐、流量計、電磁閥等元器件。真空管路系統(tǒng)中真空泵I經(jīng)由第一電磁閥2連接真空罐3，真空罐3上設(shè)有第一壓力表4，真空罐通過減壓閥5與儲液罐6連接，儲液罐6上安有第一壓力表7進(jìn)液管路系統(tǒng)中儲液罐6經(jīng)由閥門8與總的進(jìn)液管路連通，總管路上還設(shè)有第二電磁閥12，第二電磁閥12經(jīng)由流量計11和離心泵14與置換液儲存罐14連接；同時在閥門8和第二電磁閥12之間的總的進(jìn)液管路還分別經(jīng)由第三電磁閥9與電池內(nèi)部連接，優(yōu)選有多個電池與進(jìn)液管路連通；儲液罐6下端有放空閥門，通過閥門連接密閉轉(zhuǎn)移容器16。
[0005]真空罐上連接壓力表，材質(zhì)為不銹鋼外殼，耐腐蝕的PP材料內(nèi)襯。
[0006]儲液罐是密封的，罐口上有進(jìn)液口和真空管口，儲液罐下端有放空閥門，連接密閉轉(zhuǎn)移容器。
[0007]每個第三電磁閥9通過三通管與總的進(jìn)液管路連接，由第三電磁閥控制管路的打開與關(guān)閉。
[0008]離心泵主管路上有流量計,控制流量大小。[0009]清洗液罐是有蓋容器，材質(zhì)為玻璃或塑料。
[0010]所用管道材質(zhì)為硅膠管，耐腐蝕，耐高壓。
[0011]利用上述裝置進(jìn)行廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012](I)關(guān)閉第二電磁閥12，打開真空泵和第一電磁閥2，對真空罐抽真空至一定壓力，然后依次打開減壓閥5、閥門8、第三電磁閥9，真空系統(tǒng)開始工作，抽取電池內(nèi)部液體，液體回流至儲液罐6中，真空保持一定時間后，關(guān)閉第三電磁閥9、閥門8、減壓閥5 ；
[0013](2)打開離心泵13，然后依次打開第二電磁閥12、第三電磁閥9，進(jìn)液系統(tǒng)開始工作，通過離心泵將置換液打入電池內(nèi)部，通過流量計控制加入流量，加入一定量的置換液后，關(guān)閉第三電磁閥9和第二電磁閥12,靜置一定時間；
[0014](3)重復(fù)步驟(I)的真空系統(tǒng)工作、進(jìn)液系統(tǒng)工作，即可將電池內(nèi)部電解液置換出。
[0015]本發(fā)明的原理就是通過改變壓力從而將密閉電池殼內(nèi)的電解液抽出到密閉容器內(nèi)做進(jìn)一步處理，再將置換清洗液注入到電池內(nèi)部從而使揮發(fā)性的電解質(zhì)溶解到清洗液中被抽出電池帶走，這樣達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的。另外本發(fā)明所需要的元器件簡單易得，各部分裝置容易拆卸清洗。
[0016]本發(fā)明針對帶有防爆閥的廢舊鋼殼或鋁殼動力鋰離子電池拆解回收前處理，通過真空系統(tǒng)將電池內(nèi)部流動的電解液從防爆閥口抽取出來,再通過進(jìn)液系統(tǒng)將清洗液打入到電池里面，靜置之后，再通過真空系統(tǒng)抽取出電池內(nèi)部液體，如此重復(fù)2-3次，可以帶出大部分的揮發(fā)性電解質(zhì)和溶劑。經(jīng)過這樣的前處理后，在拆解電池時對人體和環(huán)境有危害的氣體就會減少很多。抽取的電解液可以經(jīng)過蒸餾等手段加以循環(huán)利用，加入清洗液的量可以通過流量計和電磁閥控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1、本發(fā)明所述的電解液置換裝置圖；
[0018]圖中標(biāo)記如下:1-真空泵，2-第一電磁閥，3-真空罐，4-壓力表，5-減壓閥，6-密封儲液罐，7-壓力表，8-閥門，9-第三電磁閥，10-電池(動力硬殼)，11-流量計，12-第二電磁閥，13-離心泵，14-置換液罐，15-閥門，16-密封轉(zhuǎn)移容器。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示:包括真空管路系統(tǒng)和進(jìn)液管路系統(tǒng)；真空管路系統(tǒng)包括真空泵、真空罐、壓力表、儲液罐、三通、電磁閥等元器件；進(jìn)液管路系統(tǒng)包括離心泵、清洗液罐、流量計、電磁閥等元器件。真空管路系統(tǒng)中真空泵I經(jīng)由第一電磁閥2連接真空罐3，真空罐3上設(shè)有第一壓力表4，真空罐通過減壓閥5與儲液罐6連接，儲液罐6上安有第一壓力表7進(jìn)液管路系統(tǒng)中儲液罐6經(jīng)由閥門8與總的進(jìn)液管路連通，總管路上還設(shè)有第二電磁閥12，第二電磁閥12經(jīng)由流量計11和離心泵14與置換液儲存罐14連接；同時在閥門8和第二電磁閥12之間的總的進(jìn)液管路還分別經(jīng)由第三電磁閥9與電池內(nèi)部連接，優(yōu)選有多個電池與進(jìn)液管路連通；儲液罐6下端有放空閥門，通過閥門連接密閉轉(zhuǎn)移容器16。[0022]關(guān)閉閥門12，打開真空泵閥門2，對真空罐抽真空至一定壓力，依次打開閥門5，8，9，真空系統(tǒng)開始工作，抽取電池內(nèi)部液體，液體回流至儲液罐6中，真空保持一定時間后，關(guān)閉閥9，8，5。
[0023]打開離心泵13，打開閥門12，9，進(jìn)液系統(tǒng)開始工作。通過離心泵將置換液打入電池內(nèi)部，通過流量計控制加入流量。加入一定量的置換液后，關(guān)閉閥門9，12，靜置一定時間。
[0024]重復(fù)真空系統(tǒng)、進(jìn)液系統(tǒng)2-3次，即可將電池內(nèi)部電解液易揮發(fā)有害成分置換出。
【權(quán)利要求】
1.一種廢舊硬殼動力鋰離子電池電解液置換裝置，其特征在于，包括真空管路系統(tǒng)和進(jìn)液管路系統(tǒng)；真空管路系統(tǒng)包括真空泵、真空罐、壓力表、儲液罐、三通、電磁閥等元器件；進(jìn)液管路系統(tǒng)包括離心泵、清洗液罐、流量計、電磁閥元器件；真空管路系統(tǒng)中真空泵經(jīng)由第一電磁閥連接真空罐，真空罐上設(shè)有第一壓力表，真空罐通過減壓閥與儲液罐連接，儲液罐上安有第一壓力表進(jìn)液管路系統(tǒng)中儲液罐經(jīng)由閥門與總的進(jìn)液管路連通，總管路上還設(shè)有第二電磁閥，第二電磁閥經(jīng)由流量計和離心泵與置換液儲存罐連接；同時在閥門和第二電磁閥之間的總的進(jìn)液管路還分別經(jīng)由第三電磁閥與電池內(nèi)部連接，優(yōu)選有多個電池與進(jìn)液管路連通；儲液罐下端有放空閥門，通過閥門連接密閉轉(zhuǎn)移容器。
2.按照權(quán)利要求1的置換裝置，其特征在于，真空罐上連接壓力表，材質(zhì)為不銹鋼外殼，耐腐蝕的PP材料內(nèi)襯。
3.按照權(quán)利要求1的置換裝置，其特征在于，儲液罐是密封的，罐口上有進(jìn)液口和真空管口，儲液罐下端有放空閥門，連接密閉轉(zhuǎn)移容器。
4.按照權(quán)利要求1的置換裝置，其特征在于，每個第三電磁閥通過三通管與總的進(jìn)液管路連接，由第三電磁閥控制管路的打開與關(guān)閉。
5.按照權(quán)利要求1的置換裝置，其特征在于，離心泵主管路上有流量計，控制流量大小。
6.按照權(quán)利要求1的置換裝置，其特征在于，清洗液罐是有蓋容器，材質(zhì)為玻璃或塑料。
7.按照權(quán)利要求1的置換裝置，其特征在于，所用管道材質(zhì)為硅膠管。
8.利用權(quán)利要求1-7所述的任一裝置進(jìn)行電解液置換方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)關(guān)閉第二電磁閥，打開真空泵和第一電磁閥，對真空罐抽真空至一定壓力，然后依次打開減壓閥、閥門、第三電磁閥，真空系統(tǒng)開始工作，抽取電池內(nèi)部液體，液體回流至儲液罐中，真空保持一定時間后，關(guān)閉第三電磁閥、閥門、減壓閥； (2)打開離心泵，然后依次打開第二電磁閥、第三電磁閥，進(jìn)液系統(tǒng)開始工作，通過離心泵將置換液打入電池內(nèi)部，通過流量計控制加入流量，加入一定量的置換液后，關(guān)閉第三電磁閥和第二電磁閥，靜置一定時間； (3 )重復(fù)步驟(I)的真空系統(tǒng)工作、進(jìn)液系統(tǒng)工作，即可將電池內(nèi)部電解液置換出。
【文檔編號】H01M10/54GK103825063SQ201410069333
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】趙煜娟, 孫玉成, 紀(jì)常偉, 原誠寅, 楊槐, 于洋, 周玉坤, 張濤, 曹南海 申請人:北京工業(yè)大學(xué), 北京普萊德新能源電池科技有限公司