电解液回收装置以及回收方法与流程

本发明涉及一种对废旧电池中的电解液进行绿色回收的电解液回收装置及其回收方法。

背景技术：

随着新能源汽车的快速发展，越来越多的废旧动力电池即将被淘汰。目前对废旧动力电池回收处理方法主要包括火法和湿法，其中火法是指将电池单体进行焚烧处理，回收电池内的有价金属，由于电池中有塑料薄膜、电解液等被焚烧后会产生有毒气体，进而造成二次污染，严重污染环境。湿法处理电池主要采用有机溶剂、浓酸和浓碱等化学药品，在使用过程中极为小心，同时有机溶剂易挥发，也会污染环境。故不管是火法处理还是湿法处理，都存在较大的弊端，尤其对电池中的电解液这种极具挥发性的物质，处理过程不当会造成严重的二次污染。

为了避免造成污染，现有技术提供了两种回收电解液的方法及装置，一种是针孔抽取法：将电池拆解后露出极片，将抽真空针孔装置的抽吸针从正极端插入极片中，然后加热升温，将电解液通过抽吸针抽取出来；另一种是挤压法：将电池拆解后露出两端的极片，然后采用挤压装置上下挤压锂电池外壁，将电解液挤出来。

但是，上述两种装置中，针孔抽取装置效率较差，电解液残余量很高，不利于工业化操作；挤压装置虽然效率稍微高一些，但是挤压会损害极片，使得极片难以回收，不利于后续处理。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种电解液回收装置及其回收方法能够提高电解液回收效率，并且不会对极片造成损害。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案。

<装置>

本发明提供一种电解液回收装置，用于对被拆解后露出两端部极片的电池中的电解液进行回收，其特征在于，具有：箱体；至少一组固定夹紧模具，安装在箱体中，每组固定夹紧模具都包括多个固定夹紧模具，该固定夹紧模具与电池的形状相对应，用于对电池进行夹紧和固定并让该电池的两个端部露出；以及高压吹气部，包括：至少一排高压吹气嘴，每一排高压吹气嘴都与一组固定夹紧模具相对应，并且每一排高压吹气嘴都包括与多个固定夹紧模具相对应的至少一个高压吹气嘴，该高压吹气嘴对准固定在固定夹紧模具上的电池的一个端部，用于对该端部吹高压气体将电解液从电池内部吹出。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征：排液部，固定在箱体的底部，用于让流出的电解液从箱体内排出；和电解液收集罐，与排液部相连通，用于收集电解液。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还具有：抽真空部，包括：真空管，安装在箱体上，与内部相通；加热单元，安装在箱体上，用于对该箱体进行加热；以及真空泵，与真空管相连通，用于提供抽吸力，将残余的电解液气化并从箱体内抽出；和冷凝部，与真空泵相连通，接收抽吸来的气化电解液并进行冷凝液化。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征：冷凝部还与电解液收集罐相连通，该电解液收集罐还对冷凝部液化后的电解液进行收集。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征： 每一排高压吹气嘴都包括多个高压吹气嘴，高压吹气嘴与固定夹紧模具一一对应。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征：高压吹气部还包括：供气单元，与所有的高压吹气嘴相连通，用于为高压吹气嘴供气。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征：供气单元提供的是惰性气体，高压吹气嘴吹出的气体压强为3~5.5MPa。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征：高压吹气嘴吹出的气体压强为3.5MPa。

在本发明所涉及的电解液回收装置中，还可以具有这样的特征：供气单元是脉冲式供气，高压吹气嘴也为脉冲式吹气，并且吹气的频率为1~3次/秒。

<方法>

本发明还提供一种电解液回收方法，用于对被拆解后露出两端部极片的电池中的电解液进行回收，其特征在于，包括如下步骤：采用密封箱体中的至少一组固定夹紧模具夹紧和固定至少一排电池，并让每个电池的两个端部露出；和采用高压吹气部中的高压吹气嘴对准固定在固定夹紧模具上的电池的端部，对该端部吹高压气体将电解液从电池内部吹出。

在本发明所涉及的电解液回收方法中，还可以包括如下步骤：采用排液部将吹出的电解液从箱体内排出；和采用与排液部相连通的电解液收集罐收集排出的电解液。

在本发明所涉及的电解液回收方法中，还可以包括如下步骤：采用抽真空部中的加热单元对箱体进行加热，与箱体相连通的真空泵将残余的电解液气化并从箱体内抽出；和采用与真空泵相连通的冷凝部接收抽吸来的气化电解液并进行冷凝液化。

在本发明所涉及的电解液回收方法中，还可以包括如下步骤：采用电解液收集罐进一步对冷凝部液化后的电解液进行收集。

发明的作用与效果

根据本发明的电解液回收装置以及回收方法，因为固定夹紧模具中的固定夹紧模具能够在对电池进行夹紧和固定的同时，让该电池的两个端部露出，并且高压吹气部能够通过高压吹气嘴对准固定在固定夹紧模具上的电池的端部吹高压气体从而将电解液从电池内部吹出，让电解液能够快速、顺畅地从电池中流出而被回收，因而能够简单高效地回收电解液，非常适于工业化操作，并且在上述过程中，不会对极片造成任何损伤，保证了极片的无损性和完整性，有利于后续对极片进行回收处理。

附图说明

图1是本发明涉及的电解液回收装置在实施例中的结构示意图；

图2是本发明涉及的电解液回收装置在实施例中的部分结构的立体图一；

图3是本发明涉及的电解液回收装置在实施例中的部分结构的立体图二；

图4是本发明涉及的固定夹紧模具在实施例中的结构示意图；以及

图5是实施例和比较例中电解液回收情况的比较图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明所涉及的电解液回收装置以及回收方法作详细阐述。

<实施例>

图1是本发明涉及的电解液回收装置在实施例中的结构示意图。

如图1所示，电解液回收装置10用于对被拆解后的单体电池中的电解液进行回收，这里的拆解是指将单体电池的两端部通过例如切割等方式进行处理，使得两端部的极片露出来，电解液是被夹在正、负极极片之间。另外，这里所说的单体电池可以是例如圆柱形电池、方形电池等的硬壳电池。在本实施例中，以回收废旧18650型锂电池中的电解液为例，进行说明。

图2是本发明涉及的电解液回收装置在实施例中的部分结构的立体图一。为了便于查看，在图2中只显示出了8个高压吹气嘴和8个电池。

如图1和2所示，电解液回收装置10具有：箱体11、四组固定夹紧模具12、高压吹气部13、排液部14、电解液收集罐15、抽真空部16以及冷凝部17。

图3是本发明涉及的电解液回收装置在实施例中的部分结构的立体图二。

如图2和3所示，箱体11为密闭结构，它具有箱本体111和设置箱本体111上的三十二个吹气嘴安装口112、一个底部排液口113、一个真空抽气口114以及一个带有进气阀门的进气管115。

四组固定夹紧模具12安装在箱本体111中，并且从下向下依次平行排布，结构完全相同。每组固定夹紧模具12都包括八个固定夹紧模具12和一个微型电机（图中未显示）。

图4是本发明涉及的固定夹紧模具在实施例中的结构示意图。

如图4所示，每个固定夹紧模具12都包括一个下半模121、一个位于下半模121上方的上半模122，在本实施例中，每一组的八个下半模121都是连成一体的，并且每一组的八个上半模122也都是连成一体的。下半模121上设有下模槽121a，上半模122上设有上模槽122a。下模槽121a和上模槽122a的形状都与电池的形状相对应。

微型电机与同一组中所有的上半模122都相连，用于驱动上半模122向下运动。

电池进入箱本体111后是被放置在下模槽121a上，当需要对电池进行夹紧时，上半模122被微型电机驱动着向下移动直到与下半模121相配合形成夹紧电池的模腔。模腔的长度不大于电池的长度，使得电池的两个端部能够露出。在本实施例中，一共形成有三十二个膜腔，能够容纳三十二个电池。

高压吹气部13包括三十二个高压吹气嘴131和一个供气单元（图中未显示）。

三十二个高压吹气嘴131安装在三十二个吹气嘴安装口112上，并与三十二个膜腔相对应，它们也被均分成四组从上往下排列成四排，每组八个高压吹气嘴131，每个高压吹气嘴131都对着一个电池的端部，用于对该端部吹高压气体从而将电解液从电池内部吹出。高压吹气嘴131的吹气频率可以控制在1~3次/秒，持续时间为9~12秒，压强控制在3~5.5MPa。在本实施例中，高压吹气嘴131的吹气频率为1次/秒，持续时间为10s（即、吹气次数为10次），吹出的气体的压强为3.5MPa。

供气单元与所有的高压吹气嘴131相连通，用于为高压吹气嘴131供气。这里提供气体是惰性气体，例如氮气。

排液部14固定在箱本体111的底部并与底部排液口113相连通，用于让从电池中被吹出后流下来的电解液从箱体内排出。在本实施例中，排液部14为带有排液阀的排液管道。

电解液收集罐15与排液部14相连通，用于收集排出的电解液。

抽真空部16包括真空管161、加热单元162以及真空泵163。

真空管161安装在箱本体111上与真空抽气口114相连通，并安装有真空阀。

加热单元162安装在箱本体111上，用于对箱本体111进行加热，温度为80~90℃，使得箱本体111内以及电池中残余的电解液受热，从而更利于后续的真空气化。本实施例中，加热温度是85℃。

真空泵163与真空管161相连通，用于提供抽吸力，将箱本体111内和电池中残余的电解液气化，并将气化后的电解液从箱本体111内抽出。

冷凝部17与真空泵163相连通，接收抽吸来的气化电解液，并对其进行冷凝，冷凝温度为-3~0℃，使其液化。在本实施例中，冷凝温度为-1℃，并且冷凝部17还与电解液收集罐15相连通，并将液化后的电解液排向电解液收集罐15。

本实施例的电解液回收装置10的回收方法为：

当被拆解后露出了两端部的极片的三十二个电池被送入箱本体111，并被分别放置在三十二个下模槽121a上后，四个微型电机被启动，从而驱动上半模122向下移动直到与下半模121相配合形成模腔将电池夹紧从而固定住电池。

随后，每个高压吹气嘴131都对着一个电池的端部吹高压气体从而将电解液从电池内部吹出，持续一定时间后停止吹气。

接着，排液部14的阀门开启，将流到箱本体111底部的电解液排出到电解液收集罐15中。

当电解液被基本排放完后，排液部14的阀门关闭，加热单元162对箱本体111进行加热，使得箱本体111内以及电池中残余的电解液被加热。

然后，真空管161上的阀门打开，真空泵163开启，向箱本体111内进行抽真空，使得残余的电解液气化，并将气化后的电解液从箱本体111内抽出。

最后，抽出的气化电解液进入冷凝部17，重新冷凝成液态，并将流向电解液收集罐15，电解液回收情况见图5。

<比较例一>（针孔抽取装置及方法）

将拆解后的三十二个18650型锂电池放置在操作箱内，将针孔抽取装置通过正极端插入到极片中，采用与实施例中相同的条件加热升温操作箱，抽取2-3min后（这时已很难有电解液能够再被抽出）停止抽取，回收抽吸出的电解液，收集情况见图5。

<比较例二>（挤压装置及方法）

将拆解后的三十二个18650型锂电池放入真空室，采用挤压装置上下挤压锂电池外壁，尽可能挤出电解液，挤压1min后（这时已很难有电解液能够被挤压出），打开真空箱底阀，待电解液排放至回收装置之后，采用与实施例中相同的条件加热真空箱，开启真空泵，将抽取的气体通入至冷却室冷却液化采用同样的回收装置收集这部分电解液，回收情况见图5。

如图5所示，综合比较上述三种不同回收装置及方法所回收到的电解液的量，可以看出：通过本发明的电解液回收装置及回收方法得到的电解液数量最多，回收效率最高。

实施例的作用与效果

根据本实施例的电解液回收装置以及回收方法，因为固定夹紧模具中的固定夹紧模具能够在对电池进行夹紧和固定的同时，让该电池的两个端部露出，并且高压吹气部能够通过高压吹气嘴对准固定在固定夹紧模具上的电池的端部吹高压气体从而将电解液从电池内部吹出，让电解液能够快速、顺畅地从电池中流出而被回收，因而能够简单高效地回收电解液，非常适于工业化操作，并且在上述过程中，不会对极片造成任何损伤，保证了极片的无损性和完整性，有利于后续对极片进行回收处理。

以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的电解液回收装置以及回收方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

在以上实施例中，每一排高压吹气嘴都包括多个高压吹气嘴，并且高压吹气嘴是与固定夹紧模具一一对应，一个高压吹气嘴只对一个固定夹紧模具上的电池进行吹气。在本发明的电解液回收装置以及回收方法中，一个高压吹气嘴也可以对应多个固定夹紧模具，从而对多个固定夹紧模具上的电池进行吹气。

另外，在以上实施例中，固定夹紧模具是分成四组，每组八个。本发明的的电解液回收装置以及回收方法中，根据实际情况的需要固定夹紧模具是可以只有一组或者有任意多组，每组的个数也是任意的。

另外，在以上实施例中，四组固定夹紧模具是采用四个微型电机来控制的，本发明中，也可以仅采用一个微型电机来控制所有的固定夹紧模具，这样的装置结构更加简单，成本更低。