回收废旧锂电池正负极活性物质的装置的制作方法

本实用新型涉及一种回收装置。更具体地说，本实用新型涉及一种回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，属于锂电池回收再利用技术领域。

背景技术：

锂电池是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金、锂离子和锂聚合物)的电池，因其具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，被广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、便携式工具等领域。但锂电池是电子消耗品，使用寿命约3年。报废后的锂电池，如果处理不当，会对环境造成重大污染；而另一方面，废旧锂电池中含有大量不可再生且经济价值高的金属资源。

锂电池的结构复杂，成分繁多，其中的正负极活性物质通过粘结剂与铜箔、铝箔紧密粘结在一起，这些活性物质中含有大量的锂、镍、钴、锰等高价值的金属材料以及无机石墨粉，而其中的电解液和隔膜属于有机材料，回收价值低，环境污染大。如果能有效地将正负极的活性物质与铜箔、铝箔分离，同时去掉没有回收价值的电解液和隔膜，不仅能大大减轻废旧锂电池对环境的污染，还可以避免锂、镍、钴、锰等金属资源的浪费。

目前，对废旧锂电池的回收处理主要采用两种方法：一种是高温焚烧法，通过高温焚烧分解粘结剂、电解液、隔膜等有机物，使材料实现分离，但是在高温焚烧时，电池中的铜箔、铝箔会氧化燃烧，损耗大，且产生大量有毒气体，因此这种处理方法不仅能耗大，而且不环保；另一种是湿法冶金法，首先通过酸、碱等化学试剂将金属材料从正负极转移到浸出液中，再通过离子交换、沉淀、吸附等手段，将金属离子以盐、氧化物等形式从浸出液中提取出来，但是这种方法十分复杂，而且需要使用大量的化学试剂，环境污染大。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，其能产生高温水蒸汽，然后利用高温水蒸汽热分解废旧锂电池中含有的粘结剂、电解液、隔膜等有机物，实现材料的分离，从而回收废旧锂电池正负极中的活性物质。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，包括：

蒸汽发生器，其包括：保护罩、及设置在所述保护罩内的蒸汽发生桶和蒸汽发生管，其中，所述保护罩、所述蒸汽发生桶均为中空水平圆柱状，所述蒸汽发生桶上沿其长度方向均匀地缠绕有第一电磁线圈，所述蒸汽发生管呈向上凸起的圆弧状、且圆心角为300°，所述蒸汽发生管上沿其弧长方向均匀地缠绕有第二电磁线圈，所述蒸汽发生管的一端与所述蒸汽发生桶的上部连通；

旋转组件，其包括水平设置的螺旋杆、及设置在所述保护罩外的旋转电机，其中，所述螺旋杆包括水平杆和螺旋叶片，所述水平杆的一端可旋转设置在所述蒸汽发生桶的一端面中央、另一端垂直穿出所述蒸汽发生桶另一端面中央和所述保护罩与所述旋转电机的输出轴连接，所述螺旋叶片沿所述水平杆长度方向固接在所述水平杆上，所述螺旋叶片上均匀地开有多个通汽孔；

水箱和进水管，所述水箱设置在所述保护罩外部，所述进水管一端与所述水箱连通、另一端穿过所述保护罩与所述蒸汽发生桶的下部连通，所述进水管与所述蒸汽发生桶连通的一端固设有雾化喷头，所述雾化喷头位于所述螺旋杆下方；

高温分解炉，其包括：竖直设置的圆柱状筒体、沿所述筒体高度方向等间隔水平可拆卸连接在所述筒体内侧壁上的多个分隔板、水平设置在所述筒体内下部且位于最底部分隔板下方的分汽管、及与所述分汽管竖直连通的一对第一引汽管和一对第二引汽管，其中，所述筒体的底部设有进汽口、顶部设有出汽口，每个分隔板上均间隔固设有多个夹套，每个分隔板上的多个夹套均匀排布，每个夹套均为四个竖直板围成的上下部敞口的长方体结构，每个夹套的下部敞口固设在分隔板上、上部敞口覆盖有可开启/关闭的丝网，每个分隔板上均开有多个贯通的出汽孔，所述分汽管为方形结构，所述分汽管的底面中央与所述进汽口连通，所述分汽管的顶面均匀地开有多个贯通的分汽孔，一对第一引汽管的底端进口分别与所述分汽管顶面的两端对应连通、顶端出口位于靠近所述出汽口的两块分隔板之间，一对第二引汽管的底端进口分别与所述分汽管顶面的三等分点对应连通、顶端出口位于中部的两块分隔板之间，所述蒸汽发生管的另一端穿出所述保护罩与所述进汽口连通。

优选的是，所述的回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，还包括：冷却塔，其为竖直圆柱状结构，所述冷却塔侧部设有进口、底部设有冷凝水出口、顶部设有废气出口，所述进口与所述出汽口连通，所述冷凝水出口与所述水箱连通。

优选的是，所述的回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，还包括：气体净化器，其为水平圆柱状结构，所述气体净化器内水平等间隔设有多个活性炭层，所述气体净化器的两端分别设有废气进口和净化气出口，所述废气进口与所述废气出口连通，所述净化气出口连通有排气烟囱。

优选的是，所述蒸汽发生桶的外侧壁上覆盖有保温层，所述第一电磁线圈缠绕在所述保温层上，所述保温层的厚度为5mm。

优选的是，所述进水管位于所述保护罩外的管段上设有控制阀。

优选的是，所述筒体的外壁上覆盖有一层保温棉。

本实用新型至少包括以下有益效果：

(1)本实用新型提供的回收装置中，蒸汽发生桶可以将液态水转化成水蒸汽，蒸汽发生管可以将水蒸汽进一步加热，以提高水蒸汽的温度，得到高温水蒸汽，此外，螺旋杆和旋转电机配合使用可以将液态水充分甩到蒸汽发生桶的内侧壁上，使液态水直接与蒸汽发生桶侧壁进行热交换，提高换热效率，快速产生水蒸汽，而进水管一端固设的雾化喷头可以将送入的水转化为雾状液态水，大大增加了液态水与蒸汽发生桶内侧壁的接触面积，从而进一步提高换热效率，缩短加热时间，节约电能。

(2)本实用新型提供的回收装置中，高温分解炉内设置有多个分隔板，每个分隔板上又设有多个夹套，将废旧锂电池分别放在每个夹套中就可以实现在一次操作中处理多个废旧锂电池，提高废旧锂电池的处理效率，降低回收成本，由于多个夹套是间隔设置的，因而每个废旧锂电池都可以与高温水蒸汽充分接触，不会影响废旧锂电池的处理效果，分汽管可以将高温水蒸汽均匀地分布在筒体的下部，由于越往上水蒸汽的温度就越低，因而通过一对第一引汽管将高温水蒸汽送到位于上部的分隔板间，通过一对第二引汽管将高温水蒸汽送到位于中部的分隔板间，可以弥补中上部温度的降低，保证废旧锂电池的处理效果。

(3)本实用新型提供的回收装置中，高温水蒸汽通入高温分解炉后可以将高温分解炉内的空气排出，使高温分解炉处于高温无氧环境，这样可以避免正负极中金属材料的损失以及大量有毒有害气体的产生，从而有效提高正负极活性物质的回收率，同时更加环保。

(4)采用本实用新型提供的回收状置，可以有效回收废旧锂电池正负极中的活性物质，处理效率高，回收成本低，活性物质损失少，而且更环保。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型其中一种技术方案所述蒸汽发生器和所述高温分解炉的结构示意图；

图2为本实用新型其中一种技术方案所述冷却塔和所述气体净化器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、2所示，本实用新型提供了一种回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，包括：

蒸汽发生器，其包括：保护罩1、及设置在所述保护罩1内的蒸汽发生桶2和蒸汽发生管3，其中，所述保护罩1、所述蒸汽发生桶2均为中空水平圆柱状，所述蒸汽发生桶2上沿其长度方向均匀地缠绕有第一电磁线圈4，当第一电磁线圈4通电后，会产生交变磁场，蒸汽发生桶2就会切割交变磁力线产生热量，所述蒸汽发生管3呈向上凸起的圆弧状、且圆心角为300°，所述蒸汽发生管3上沿其弧长方向均匀地缠绕有第二电磁线圈5，当第二电磁线圈5通电后，会产生交变磁场，蒸汽发生管3就会切割交变磁力线产生热量，所述蒸汽发生管3的一端与所述蒸汽发生桶2的上部连通；蒸汽发生桶2可以将液态水转化为气态水蒸汽，蒸汽发生管3可以将水蒸汽的温度升高，得到高温水蒸汽；

旋转组件，其包括水平设置的螺旋杆6、及设置在所述保护罩1外的旋转电机7，其中，所述螺旋杆6包括水平杆和螺旋叶片，所述水平杆的一端可旋转设置在所述蒸汽发生桶2的一端面中央、另一端垂直穿出所述蒸汽发生桶2另一端面中央和所述保护罩1与所述旋转电机7的输出轴连接，旋转电机7运行时就可以带动水平杆旋转，所述螺旋叶片沿所述水平杆长度方向固接在所述水平杆上，水平杆旋转时带动螺旋叶片一起旋转，从而将液态水甩到蒸汽发生桶2的内侧壁上，使液态水直接与蒸汽发生桶2侧壁进行热交换，以提高换热效率，快速产生水蒸汽，所述螺旋叶片上均匀地开有多个通汽孔；

水箱8和进水管9，所述水箱8设置在所述保护罩1外部，所述进水管9一端与所述水箱8连通、另一端穿过所述保护罩1与所述蒸汽发生桶2的下部连通，所述进水管9与所述蒸汽发生桶2连通的一端固设有雾化喷头10，雾化喷头10可以将送入的水转化为雾状液态水，可以大大增加液态水与蒸汽发生桶2内侧壁的接触面积，从而进一步提高换热效率，缩短加热时间，节约电能，所述雾化喷头10位于所述螺旋杆6下方；

高温分解炉，其包括：竖直设置的圆柱状筒体11、沿所述筒体11高度方向等间隔水平可拆卸连接在所述筒体11内侧壁上的多个分隔板12、水平设置在所述筒体11内下部且位于最底部分隔板12下方的分汽管13、及与所述分汽管13竖直连通的一对第一引汽管14和一对第二引汽管15，在设置分隔板12时，可以在筒体11的内侧壁上设置多组支撑座，每组支撑座包括四个支撑架，且这四个支撑架位于同一高度，然后将多个分隔板12对应可拆卸连接在多组支撑座上，以实现多个分隔板12与筒体11内侧壁的可拆卸连接，当然这只是一种实现方式，这里也可以使用其他能实现这种可拆卸连接的方式，其中，所述筒体11的底部设有进汽口、顶部设有出汽口，每个分隔板上均间隔固设有多个夹套16，每个分隔板12上的多个夹套16均匀排布，每个夹套16上放置一个废旧锂电池，这样可以在一次操作中处理多个废旧锂电池，因此可以大大提高废旧锂电池的处理效率，降低回收成本，由于多个夹套16是间隔设置的，因而每个废旧锂电池都可以与高温水蒸汽充分接触，不会影响废旧锂电池的处理效果，每个夹套16均为四个竖直板围成的上下部敞口的长方体结构，每个夹套16的下部敞口固设在分隔板12上、上部敞口覆盖有可开启/关闭的丝网，丝网可以防止夹套16内的废旧锂电池被高温水蒸汽带出或产生较大振动，每个分隔板12上均开有多个贯通的出汽孔，所述分汽管13为方形结构，所述分汽管13的底面中央与所述进汽口连通，所述分汽管13的顶面均匀地开有多个贯通的分汽孔，这样可以将高温水蒸汽均匀地分布在筒体11的下部，一对第一引汽管14的底端进口分别与所述分汽管13顶面的两端对应连通、顶端出口位于靠近所述出汽口的两块分隔板12之间，一对第二引汽管15的底端进口分别与所述分汽管13顶面的三等分点对应连通、顶端出口位于中部的两块分隔板12之间，由于越往上水蒸汽的温度就越低，因而通过一对第一引汽管14将高温水蒸汽送到位于上部的分隔板12间，通过一对第二引汽管15将高温水蒸汽送到位于中部的分隔板12间，可以弥补中上部温度的降低，保证废旧锂电池的处理效果，所述蒸汽发生管3的另一端穿出所述保护罩1与所述进汽口连通。

在这种技术方案中，使用时，先将多个废旧锂电池一一对应放置在多个夹套16中，然后将多个分隔板12一一安装到高温分解炉的筒体11内，再将第一电磁线圈4和第二电磁线圈5通电，待加热一段时间后，启动旋转电机7，同时向蒸汽发生器内送水，螺旋杆6将雾化后的液态水甩到蒸汽发生桶2的内侧壁上与其进行换热，转化为水蒸汽，然后水蒸汽进入蒸汽发生管3，继续受热升温成为高温水蒸汽，高温水蒸汽再通入到高温分解炉中，将高温分解炉内的空气排出，形成高温无氧环境，同时使废旧锂电池中的有机物在高温无氧环境下热分解成炭黑、水、一氧化碳、二氧化碳等，而正负极中的活性物质则留在夹套16内，从而实现材料的分离，完成一次回收操作，采用这种技术方案，螺旋杆6和旋转电机7配合使用可以将液态水充分甩到蒸汽发生桶2的内侧壁上，使液态水直接与蒸汽发生桶2侧壁进行热交换，提高换热效率，快速产生水蒸汽，雾化喷头10可以将送入的水转化为雾状液态水，大大增加了液态水与蒸汽发生桶2内侧壁的接触面积，从而进一步提高换热效率，缩短加热时间，节约电能，多个间隔设置的夹套16可以实现一次操作中处理多个废旧锂电池，提高废旧锂电池的处理效率，降低回收成本，同时不会影响废旧锂电池的处理效果，一对第一引汽管14和一对第二引汽管15可以弥补中上部温度的降低，保证废旧锂电池的处理效果，此外，高温水蒸汽可以排出高温分解炉内的空气，使高温分解炉处于高温无氧环境，避免正负极中金属材料的损失以及大量有毒有害气体的产生，从而有效提高正负极活性物质的回收率，同时更加环保。

在另一种技术方案中，所述的回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，还包括：冷却塔17，其为竖直圆柱状结构，所述冷却塔侧部设有进口18、底部设有冷凝水出口19、顶部设有废气出口20，所述进口18与所述出汽口连通，所述冷凝水出口19与所述水箱8连通。采用这种技术方案，冷却塔17可以将高温分解炉中流出的蒸汽进行冷却，回收其中的水蒸汽，得到冷凝水，送回水箱8循环使用，节约资源。

在另一种技术方案中，所述的回收废旧锂电池正负极活性物质的装置，还包括：气体净化器21，其为水平圆柱状结构，所述气体净化器21内水平等间隔设有多个活性炭层22，所述气体净化器21的两端分别设有废气进口23和净化气出口24，所述废气进口23与所述废气出口20连通，所述净化气出口24连通有排气烟囱25。采用这种技术方案，气体净化器21可以除去废气中混有的一氧化碳、二氧化碳等气体，避免污染环境，更加环保。

在另一种技术方案中，所述蒸汽发生桶2的外侧壁上覆盖有保温层26，所述第一电磁线圈4缠绕在所述保温层26上，所述保温层26的厚度为5mm。保温层26可以防止蒸汽发生桶2上的热量快速散失，厚度设为5mm时，可以在获得较好的保温效果的前提下降低设备的制造成本。

在另一种技术方案中，所述进水管9位于所述保护罩1外的管段上设有控制阀27。控制阀27可以控制进入蒸汽发生器内水的流量，保证最后得到的高温水蒸汽具有较高的温度，满足使用的需要。

在另一种技术方案中，所述筒体11的外壁上覆盖有一层保温棉28。保温棉28可以减缓筒体11内温度的降低，提高高温水蒸汽的利用率。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型回收废旧锂电池正负极活性物质的装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。