鋰電池的使用具有一定的生命周期,使用一定時(shí)間后需要報(bào)廢,即使進(jìn)行梯次利用,終也要報(bào)廢。鋰電池由殼體、正極(鋁基片)、負(fù)極(石墨與銅基片)、電解液、隔膜等組成。如不進(jìn)行拆解及分選,就無(wú)法回收廢舊電池中的有價(jià)材料及成分。因此,現(xiàn)階段應(yīng)著力開展廢舊鋰電池的拆解破碎以及物料歸集的技術(shù)與裝備開發(fā)。
鋰離子電池正極由活性物質(zhì)、乙炔黑和有機(jī)黏結(jié)劑混合,再均勻涂覆在鋁箔集流體上制成,活性物質(zhì)多為嵌鋰金屬氧化物,如LiCoO、LiNiO、LiFePO和LiVO等;負(fù)極由負(fù)極活性物質(zhì)、乙炔黑、黏結(jié)劑混合,均勻涂覆在銅箔集流體上制成,活性物質(zhì)多為石墨、鈦酸鋰等;電解液的溶質(zhì),目前商用的多為L(zhǎng)iPF,溶劑一般多為碳酸甲酯、碳酸乙酯和碳酸甲乙酯等。如何實(shí)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的材料回收與無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值組分的無(wú)污化處理是研究的重點(diǎn)。
為減少環(huán)境污染,提高再生資源綜合利用水平,綠捷環(huán)保研制了退役動(dòng)力電池智能拆解、破碎與物料歸集技術(shù)及其成套裝備,構(gòu)建了一個(gè)高回收率、低能耗、無(wú)污染的退役動(dòng)力電池綜合回收新工藝。通過對(duì)我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)總結(jié)以及分析研究國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制出一項(xiàng)適合工業(yè)化的退役動(dòng)力電池智能拆解、破碎與物料歸集技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)智能拆解破碎和有效分選。
退役的方形動(dòng)力電池首先進(jìn)行識(shí)別分選與智能化轉(zhuǎn)載輸送,根據(jù)電池的尺寸、體積進(jìn)行識(shí)選、轉(zhuǎn)載至下一工段;然后研制出電池包(模組)的智能化拆解系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)拆解過程的智能化;拆解后得到的電池單體通過自動(dòng)化的破碎系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料的一致性,實(shí)現(xiàn)電池單體的破碎;破碎后的物料在進(jìn)入清潔化的熱解系統(tǒng),在熱解系統(tǒng)中不僅可以提高正負(fù)極材料的回收率,也可以實(shí)現(xiàn)碎料中有機(jī)物的無(wú)污化處理;之后進(jìn)行智能化的物料歸集,將單體破碎后物料中的鋼殼、塑料、正負(fù)極分以及銅鋁粒歸集。
動(dòng)力電池回收處理設(shè)備解決了退役方形動(dòng)力電池的多維識(shí)選與智能轉(zhuǎn)載難題,通過測(cè)量光幕可快速準(zhǔn)確地進(jìn)行電池的識(shí)選,通過帶有機(jī)器視覺目標(biāo)的電池轉(zhuǎn)載機(jī)械手控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電池抓取;為解決電池中貴重組分的歸集回收利用,智能化拆解系統(tǒng)通過機(jī)器人機(jī)械手作業(yè)以及電腦成像等高新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了拆解過程的準(zhǔn)確定位與高速作業(yè);針對(duì)拆解后得到的電池單體,研制出自動(dòng)化的破碎系統(tǒng)。
該破碎系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多級(jí)破碎:一級(jí)粗破碎、二級(jí)主破碎、三級(jí)細(xì)破碎,整套系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、編程控制;單體電池經(jīng)過二級(jí)主破碎后,為實(shí)現(xiàn)碎料中無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有機(jī)成分無(wú)污化處理,清潔化的熱解系統(tǒng),將碎料送至該系統(tǒng),通過熱解將碎料中無(wú)回收價(jià)值的有機(jī)成分無(wú)污化處理,熱解過程中產(chǎn)生的煙氣再通過清潔化的煙氣處理系統(tǒng)處理,滿足生態(tài)環(huán)保要求。為實(shí)現(xiàn)物料的分選與回收,設(shè)計(jì)了物料的智能化歸集系統(tǒng),針對(duì)物料中不同的組分,研制出相應(yīng)的專一性配套裝備,分選出相應(yīng)的物料成分。