用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置及其工作方法.pdf

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1、(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 202010763053.4 (22)申请日 2020.07.31 (71)申请人 曼弗莱德智能制造 （江苏） 有限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山市玉山镇 南淞路11号B2厂房 (72)发明人 岳金锤秦海军方正飞 (74)专利代理机构 北京力量专利代理事务所 (特殊普通合伙) 11504 代理人 毛雨田 (51)Int.Cl. H01M 6/52(2006.01) H01M 10/54(2006.01) H01M 4/04(2006.01) H01M 10/052(2。

2、010.01) (54)发明名称 用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置及 其工作方法 (57)摘要 用于锂电池浸润正负极材料剥离的装置及 其工作方法， 本发明将剪切撕碎后的碎料电池依 次经过负极材料剥离反应釜正极材料浸润反 应釜正极材料剥离反应釜剩余材料 （铜箔铝 箔） 清洗箱剩余材料 （铜箔铝箔） 沥干箱， 各反 应釜内的溶液分别与碎料电池发生反应， 完成正 负极材料的回收、 清洗、 沥干工序， 如此往复循 环。 反应釜中发生反应产生微量氢气及高温 （小 于等于80摄氏度） ， 高温将溶液蒸发至空气中， 混 合气体由反应釜上部尾气口抽出至后端沉淀箱 冷却后回收至尾气处理中心。 能够对锂电池正负。

3、 极材料的剥离以及剩余材料清洗回收实现无人 自动化， 提高生产效率， 避免环境污染。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 111785985 A 2020.10.16 CN 111785985 A 1.一种用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置， 其特征在于包括依次连接的负极材料 剥离反应釜 （1） 、 正极材料浸润反应釜 （2） 、 正极材料剥离反应釜 （3） 、 剩余材料清洗箱 （4） 、 剩余材料沥干箱 （5） ， 所述负极材料剥离反应釜 （1） 、 正极材料浸润反应釜 （2） 、 正极材料剥 离反应釜 （3） 、 剩余材料清洗箱 （4） 、 剩余材料沥干箱 （5） 分别包括设置在架。

4、体上的螺旋滚筒 （11） ,螺旋滚筒(11)上覆盖上盖 （16） ， 螺旋滚筒内部设置螺旋叶片机构 （6） ， 螺旋滚筒(11) 的一端设置滚筒出料口 （21） ； 螺旋滚筒(11)的两端分别设置传动机构 （12） ， 两个传动机构 （12） 通过传动轴 （17） 与设置在架体上的调速电机 （22） 连接； 螺旋滚筒(11)上分别设置上端 入水口 （23） 、 下端入水口 （13） ， 螺旋滚筒(11)的下部设置出水口 （8） ， 螺旋滚筒(11)的一侧 设置氮气注入口 （15） ， 螺旋滚筒(11)的上端面设置抽气口 （24） 。 2.根据权利要求1所述的用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置，。

5、 其特征在于上述螺 旋滚筒(11)长度方向的两侧分别设置第一观察窗口 （25） 、 第二观察窗口 （14） 。 3.根据权利要求1所述的用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置， 其特征在于上述螺 旋滚筒(11)的侧壁上分别设置液位计 （9） 、 温度传感器 （10） 。 4.基于权利要求1所述的用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置的工作方法， 其特征 在于包括如下步骤： S1， 剪切撕碎后的电池首先输送至负极材料剥离反应釜 （1） 中； S2， 负极材料剥离反应釜 （1） 中强碱性混合剥离溶液与碎料电池发生反应， 碎料电池通 过反应釜内部螺旋机构往复运动13-18分钟与强碱性混合溶液充分接触浸润反应。

6、致使负极 材料从电池块中剥离融入溶液并留在反应釜中， 碎料电池伴随螺旋机构往复7.5个来回， 反 应釜中发生反应产生微量氢气及75-85摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中， 混合气体由 反应釜上部抽气口抽出至后端沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； S3， 负极材料剥离反应釜 （1） 中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料 浸润反应釜 （2） 中； S4， 正极材料浸润反应釜 （2） 中的正极材料浸润强碱性混合浸润溶液与碎料电池接触 发生反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动3-8分钟与强碱性混合浸润溶液充 分接触浸润致使正极材料松动为下一站正式剥离做准备， 反应釜中也会有少量。

7、正极材料剥 离至溶液中， 碎料电池伴随螺旋机构往复2.5个来回， 反应釜中产生75-85摄氏度高温， 高温 将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜上方抽气口排至沉淀箱冷却后回收至尾气处理 中心； S5， 正极材料浸润反应釜 （2） 中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料 剥离反应釜 （3） 中； S6， 正极材料剥离反应釜 （3） 中的正极材料剥离强碱性混合剥离溶液与碎料电池接触 发生反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动3-8分钟后与强碱性混合溶液充分 接触反应致使大量正极材料从电池块中剥离融入溶液并留在正极材料剥离反应釜 （3） 中， 碎料电池伴随螺旋机构往复2.5个来回，。

8、 正极材料剥离反应釜 （3） 中产生75-85摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜上方抽气口排至沉淀箱冷却后回收至尾气 处理中心； S7， 正极材料剥离反应釜 （3） 中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站剩余材料 清洗箱 （4） 中； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111785985 A 2 S8， 正负极材料剥离后， 对剩余材料进行表面清洗， 清洗完毕后输送至剩余材料沥干箱 （5） 中沥干处理， 然后由反应釜尾部螺旋输出进行下一步包装回收处理。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111785985 A 3 用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置及其工作方法 0001 技。

9、术领域 0002 本发明涉及锂电池正负极材料回收的技术领域。 0003 背景技术 0004 在锂电池回收过程中， 首先需要将回收后的锂电池利用人工剪切成块状， 先后浸 入不同强碱性混合溶液中， 锂电池与溶液反应， 促使正负极材料从块状锂电池上剥离下来， 然后分别进行相应过滤， 分离， 清洗， 甩干回收处理。（目前此种技术仅停留在实验室当中， 并未投入至实际生产当中。 ） 然后人工将切块撕碎后的锂电池放入溶液中浸润剥离正负极 材料 （负极材料主要是石墨， 正极材料主要是钴酸锂， 锰酸锂， 磷酸铁锂） 以及剩余材料 （主 要是铜箔铝箔） ， 清洗后回收。 主要存在以下问题： a.锂电正负极材料剥离。

10、溶液属强碱性溶液， 人工将剪切撕碎的电池块放入强碱溶液中 易飞溅对人身安全造成危害， 另外锂电接触溶液发生反应会产生微量氢气及高温， 氢气易 燃， 高温会导致溶液挥发至空气中污染空气， 危害人身安全; b.剪开电池后电解液会进入溶液中， 会跟随溶液一起挥发至空气中， 对人身安全及环 境污染造成很大危害。 0005 发明内容 0006 本发明目的是提供一种能够对锂电池正负极材料的剥离以及剩余材料清洗沥干 回收实现无人自动化， 提高生产效率， 避免环境污染的用于锂电池正负极材料浸润剥离的 装置及其工作方法。 0007 一种用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置， 包括依次连接的负极材料剥离反应 釜、 。

11、正极材料浸润反应釜、 正极材料剥离反应釜、 剩余材料清洗箱、 剩余材料沥干箱， 所述负 极材料剥离反应釜、 正极材料浸润反应釜、 正极材料剥离反应釜、 剩余材料清洗箱、 剩余材 料沥干箱分别包括设置在架体上的螺旋滚筒,螺旋滚筒上覆盖上盖， 螺旋滚筒内部设置螺 旋叶片机构， 螺旋滚筒的一端设置滚筒出料口； 螺旋滚筒的两端分别设置传动机构， 两个传 动机构通过传动轴与设置在架体上的调速电机 （防爆型） 连接； 螺旋滚筒上分别设置上端入 水口、 下端入水口， 螺旋滚筒的下部设置出水口， 螺旋滚筒的一侧设置氮气注入口， 螺旋滚 筒的上端面设置抽气口。 0008 优选的是， 本发明螺旋滚筒长度方向的两侧。

12、分别设置第一观察窗口、 第二观察窗 口。 0009 优选的是， 本发明螺旋滚筒的侧壁上分别设置液位计、 温度传感器。 0010 基于本发明的用于锂电池浸润正负极材料剥离装置的工作方法， 包括如下步骤： S1， 剪切撕碎后的电池首先输送至负极材料剥离反应釜中； 说明书 1/5 页 4 CN 111785985 A 4 S2， 负极材料剥离反应釜中强碱性混合剥离溶液与碎料电池发生反应， 碎料电池通过 反应釜内部螺旋机构往复运动13-18分钟与强碱性混合溶液充分接触浸润反应致使负极材 料从电池块中剥离融入溶液并留在反应釜中， 反应釜中发生反应产生微量氢气及75-85摄 氏度高温， 高温将溶液蒸发至空。

13、气中， 混合气体由反应釜上部抽气口抽出至后端沉淀箱冷 却后回收至尾气处理中心； S3， 负极材料剥离反应釜中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料浸润 反应釜中； S4， 正极材料浸润反应釜中的正极材料浸润强碱性混合浸润溶液与碎料电池接触发生 反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动3-8分钟与强碱性混合浸润溶液充分接 触浸润致使正极材料松动为下一站正式剥离做准备， 反应釜中也会有少量正极材料剥离至 溶液中， 反应釜中产生75-85摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜上 方抽气口排至沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； S5， 正极材料浸润反应釜中的螺旋滚筒将剩余的。

14、碎料电池输送至下一站正极材料剥离 反应釜中； S6， 正极材料剥离反应釜中的正极材料剥离强碱性混合剥离溶液与碎料电池接触发生 反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动3-8分钟后与强碱性混合溶液充分接触 反应致使大量正极材料从电池块中剥离融入溶液并留在正极材料剥离反应釜中， 正极材料 剥离反应釜中产生75-85摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜上方 抽气口排至沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； 负极材料剥离反应釜中强碱性混合剥离溶 液与碎料电池发生反应， 负极材料从电池块中剥离融入溶液并留在反应釜中， 反应釜中发 生反应产生微量氢气及高温， 高温将溶液蒸发至空气中， 混。

15、合气体由反应釜上部抽气口抽 出至后端沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； S7， 正极材料剥离反应釜中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站剩余材料清洗 箱中； S8， 正负极材料剥离后， 对剩余材料 （主要是铜箔铝箔） 进行表面清洗， 清洗完毕后输送 至剩余材料沥干箱中沥干处理， 然后由反应釜尾部螺旋输出进行下一步包装回收处理。 0011 本发明采用上述技术方案， 与现有技术相比： 实现了废旧电池正负极材料一次性 回收的自动化无人化； 能够对锂电材料回收过程中产生的尾气以及挥发的碱性溶液进行回 收， 避免污染空气； 实现了将锂电正负极材料， 剩余材料清洗回收装置一体化。 本发明的电 池剥离过程采。

16、用全封闭化， 避免反应产生的气体， 高温蒸发的溶液蒸汽及挥发的电解液排 放至空气中污染空气。 在降低劳动强度、 提升生产效率的同时， 避免对环境产生污染。 0012 附图说明 0013 图1是本发明的整体结构示意图。 0014 图2是单个反应釜其中一个侧面的结构示意图。 0015 图3是单个反应釜另一侧面的结构示意图。 0016 图4是本发明螺旋滚筒的内部结构示意图。 0017 其中： 1、 负极材料剥离反应釜， 2、 正极材料浸润反应釜， 3、 正极材料剥离反应釜， 说明书 2/5 页 5 CN 111785985 A 5 4、 剩余材料清洗箱， 5、 剩余材料沥干箱， 6、 螺旋叶片机构，。

17、 8、 出水口， 9、 液位计， 10、 温度传 感器， 11、 螺旋滚筒， 12、 传动机构， 13、 下端入水口， 14、 第二观察窗口， 15、 氮气注入口， 16、 上盖， 17、 传动轴， 22、 调速电机， 23、 上端入水口， 24、 抽气口， 25、 第一观察窗口。 0018 具体实施方式 0019 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明： 如图1、 图2、 图3所示， 一种用于锂电池正负极材料浸润剥离的装置， 包括从左向右依次 连接的负极材料剥离反应釜1、 正极材料浸润反应釜2、 正极材料剥离反应釜3、 剩余材料清 洗箱4、 剩余材料沥干箱5。 0020 本发明的负极材料。

18、剥离反应釜1、 正极材料浸润反应釜2、 正极材料剥离反应釜3、 剩余材料清洗箱4、 剩余材料沥干箱5， 五个反应釜采用滚筒式箱体， 内部结构一样， 仅仅是 内部溶液不同及运行的条件不同。 0021 如图2、 图3所示， 本发明的单个反应釜包括设置在架体上的螺旋滚筒11,螺旋滚筒 11上覆盖上盖16， 螺旋滚筒内部设置螺旋叶片机构6， 螺旋滚筒11的一端设置滚筒出料口 21； 螺旋滚筒11的两端分别设置传动机构12， 两个传动机构12通过传动轴17与设置在架体 上的调速电机22连接； 螺旋滚筒11上分别设置上端入水口23、 下端入水口13， 螺旋滚筒11的 下部设置出水口8， 螺旋滚筒11的一侧。

19、设置氮气注入口15， 螺旋滚筒11的上端面设置抽气口 24。 0022 本发明的调速电机22为防爆型电机。 0023 如图2、 图3所示， 本发明的单个反应釜中的螺旋滚筒11长度方向的两侧分别设置 第一观察窗口25、 第二观察窗口14。 便于对反应釜内的工作状态及时进行观察。 0024 如图2、 图3所示， 本发明的单个反应釜中的螺旋滚筒11的侧壁上分别设置液位计 9、 温度传感器10。 便于对反应釜内的反应溶液进行观察， 同时能够及时了解反应釜内的温 度变换情况， 若反应温度过高， 及时进行降温处理。 0025 基于本发明的用于锂电池浸润正负极材料剥离的装置的工作方法， 包括如下步 骤： S。

20、1， 剪切撕碎后的电池首先输送至负极材料剥离反应釜1中； S2， 负极材料剥离反应釜1中强碱性混合剥离溶液与碎料电池发生反应， 碎料电池通过 反应釜内部螺旋机构往复运动13-18分钟与强碱性混合溶液充分接触浸润反应致使负极材 料从电池块中剥离融入溶液并留在反应釜中， 反应釜中发生反应产生微量氢气及75-85摄 氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中， 混合气体由反应釜上部抽气口抽出至后端沉淀箱冷 却后回收至尾气处理中心； S3， 负极材料剥离反应釜1中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料浸 润反应釜2中； S4， 正极材料浸润反应釜2中的正极材料浸润强碱性混合浸润溶液与碎料电池接触发 生。

21、反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动3-8分钟与强碱性混合浸润溶液充分 接触浸润致使正极材料松动为下一站正式剥离做准备， 反应釜中也会有少量正极材料剥离 至溶液中， 反应釜中产生75-85摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜 说明书 3/5 页 6 CN 111785985 A 6 上方抽气口排至沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心 （由于正极材料难剥离， 浸润溶液使其 松散， 此工位为了下一站轻松剥离而设置） ； S5， 正极材料浸润反应釜2中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料剥 离反应釜3中； S6， 正极材料剥离反应釜3中的正极材料剥离强碱性混合剥离溶液。

22、与碎料电池接触发 生反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动3-8分钟后与强碱性混合溶液充分接 触反应致使大量正极材料从电池块中剥离融入溶液并留在正极材料剥离反应釜3中， 正极 材料剥离反应釜3中产生75-85摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜 上方抽气口排至沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； S7， 正极材料剥离反应釜3中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站剩余材料清 洗箱4中； S8， 正负极材料剥离后， 对剩余材料进行表面清洗， 清洗完毕后输送至剩余材料沥干箱 5中沥干处理， 然后由反应釜尾部螺旋输出进行下一步包装回收处理。 0026 本发明的电池剥离过程采用全。

23、封闭化， 避免反应产生的气体、 高温蒸发的溶液蒸 汽及挥发的电解液排放至空气中污染空气。 降低了劳动强度， 提升了生产效率。 0027 本发明将剪切撕碎后的碎料电池依次经过负极材料剥离反应釜-正极材料浸润 反应釜-正极材料剥离反应釜-剩余材料 （铜箔铝箔） 清洗箱-剩余材料 （铜箔铝箔） 沥干 箱， 各反应釜内的溶液分别与碎料电池发生反应， 完成正负极材料的回收、 清洗、 沥干等工 序， 如此往复循环。 反应釜中发生反应产生微量氢气及高温， 高温将溶液蒸发至空气中， 混 合气体由反应釜上部尾气口抽出至后端沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心， 避免环境污 染。 0028 实施例1 S1， 剪切撕碎后。

24、的电池首先输送至负极材料剥离反应釜1中； S2， 负极材料剥离反应釜1中强碱性混合剥离溶液与碎料电池发生反应， 碎料电池通过 反应釜内部螺旋机构往复运动约15分钟与强碱性混合溶液充分接触浸润反应致使负极材 料从电池块中剥离融入溶液并留在反应釜中， 反应釜螺旋机构单程运行时间1分钟， 所以碎 料电池伴随螺旋机构往复7.5个来回， 反应釜中发生反应产生微量氢气及约80摄氏度高温， 高温将溶液蒸发至空气中， 混合气体由反应釜上部抽气口抽出至后端沉淀箱冷却后回收至 尾气处理中心； S3， 负极材料剥离反应釜1中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料浸 润反应釜2中； S4， 由于正极材料特殊性。

25、， 先要浸润使其松散后再进行剥离， 所以设置浸润工站与剥离 工站。 正极材料浸润反应釜2中的正极材料浸润强碱性混合浸润溶液与碎料电池接触发生 反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动约5分钟与强碱性混合浸润溶液充分接 触浸润致使正极材料松动为下一站正式剥离做准备， 反应釜中也会有少量正极材料剥离至 溶液中， 反应釜螺旋机构单程运行时间1分钟， 所以碎料电池伴随螺旋机构往复2.5个来回， 反应釜中产生约80度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜上方抽气口排至 沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； S5， 正极材料浸润反应釜2中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站正极材料剥 说明书。

26、 4/5 页 7 CN 111785985 A 7 离反应釜3中； S6， 正极材料剥离反应釜3中的正极材料剥离强碱性混合剥离溶液与碎料电池接触发 生反应， 碎料电池通过反应釜内部螺旋机构往复运动约5分钟后与强碱性混合溶液充分接 触反应致使大量正极材料从电池块中剥离融入溶液并留在正极材料剥离反应釜3中， 反应 釜螺旋机构单程运行时间1分钟， 所以碎料电池伴随螺旋机构往复2.5个来回， 正极材料剥 离反应釜3中产生约80度高温， 高温将溶液蒸发至空气中随混合气体由反应釜上方抽气口 排至沉淀箱冷却后回收至尾气处理中心； S7， 正极材料剥离反应釜3中的螺旋滚筒将剩余的碎料电池输送至下一站剩余材料清 洗箱4中； S8， 正负极材料剥离后， 对剩余材料进行表面清洗， 清洗完毕后输送至剩余材料沥干箱 5中沥干处理， 然后由反应釜尾部螺旋输出进行下一步包装回收处理。 说明书 5/5 页 8 CN 111785985 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 111785985 A 9 图3 图4 说明书附图 2/2 页 10 CN 111785985 A 10 。