一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备的制作方法

1.本发明涉及废旧锂离子电池回收利用技术领域，具体说是一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备。


背景技术：

2.磷酸亚铁锂，化学式：lifepo4，磷酸亚铁锂为近来新开发的锂离子电池电极材料，主要用于动力锂离子电池，作为正极活性物质使用。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的limn2o4和层状结构的licoo2相比，limpo4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。磷酸亚铁锂具有具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应等特点。正极片由集流体和活性物质、黏结剂、导电剂等构成的电池的电极。橄榄石型结构的磷酸亚铁锂材料在锂离子反复浸出和嵌入过程中表现出很好的稳定性，往往在电池使用寿命终止后，正极片内的磷酸亚铁锂材料结构未受到破坏，回收后稍作处理即可继续使用，因此具有很好的回收价值。
3.然而现有设备中，多采用焙烧和化学的方法进行回收磷酸亚铁锂，焙烧的方法虽然简单，但是消耗大量的能量，回收的产品会产生杂质，导致回收的磷酸亚铁锂纯度不高，品质不高，并不能再作为电池正极材料使用，而通过化学方法回收，将正极片的集流体、导电剂、粘结剂和磷酸亚铁锂分离，从而获取纯度较高的磷酸亚铁锂，此法消耗大量化学制剂，同时会产生化学废液，处理废液费时费力还有可能污染环境。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，解决了：现有设备中，多采用焙烧和化学的方法进行回收磷酸亚铁锂，焙烧的方法虽然简单，但是消耗大量的能量，回收的产品会产生杂质，导致回收的磷酸亚铁锂纯度不高，品质不高，并不能再作为电池正极材料使用，而通过化学方法回收，将正极片的集流体、导电剂、粘结剂和磷酸亚铁锂分离，从而获取纯度较高的磷酸亚铁锂，此法消耗大量化学制剂，同时会产生化学废液，处理废液费时费力还有可能污染环境出现的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，包括分离机构、升降机构、过滤机构、取料机构、输液机构和壳体，所述分离机构固定安装在升降机构的顶部，所述升降机构滑动连接到所述壳体的内壁上，所述取料机构固定安装在所述分离机构的侧壁上，所述过滤机构固定安装在分离机构的底部，所述过滤机构滑动连接到所述壳体的内壁上，所述输液机构固定安装在所述壳体的底部。
7.优选地，所述分离机构包括转筒、撞杆、电机和外罩，所述转筒的侧壁开设有第一通孔，所述撞杆的一端固定连接在所述转筒的内侧壁上，所述电机固定连接在所述外罩的内侧壁上，所述外罩固定连接到基板的底部，所述转筒的底部中心固定连接有旋转轴，所述基板开设有转孔，所述转孔通过轴承转动连接所述旋转轴，所述电机的输出轴通过联轴器
连接旋转轴，所述电机通过导线与外部电源相连接。
8.优选地，所述升降机构包括基板、滑块、连接块、气缸和固定块，所述基板的侧壁固定连接到所述滑块，所述壳体的一侧壁开设有第一滑槽，所述第一滑槽滑动连接所述滑块，所述第一滑槽的底部开设有通槽，所述滑块靠近所述壳体的一侧固定连接到连接块的一侧，所述连接块滑动连接所述通槽，所述连接块的底端固定连接所述气缸，所述气缸固定连接所述固定块的顶部，所述固定块的侧壁固定连接所述壳体，所述气缸通过气管连接到外部气泵。
9.优选地，所述过滤机构包括圆台、隔板和滤具，所述圆台的底座固定连接到所述外罩的底部，所述隔板的侧壁固定连接到所述壳体的内侧壁，所述隔板开设有外锥形孔，所述圆台通过所述外锥形孔滑动连接到所述圆台的侧壁，所述壳体的内侧壁开设有第二滑槽，所述第二滑槽与所述壳体相贯通，所述第二滑槽滑动连接所述滤具。
10.优选地，所述取料机构包括铰链、锁扣和第一挡板，所述铰链的一端焊接连接述转筒的外壁上，所述铰链的另一端焊接连接所述第一挡板的外壁上，所述转筒的侧壁开设有取料口，所述第一挡板通过所述取料口与所述转筒的侧壁转动连接，所述锁扣的一端焊接连接在转筒的外壁上，所述锁扣的另一端焊接连接在所述第一挡板侧壁上。
11.优选地，所述输液机构包括水泵和管道，所述水泵固定连接到所述壳体内侧底部，所述壳体的侧壁底部开设有第一管道口，所述壳体靠近所述连接块的侧壁开设有第二管道口，所述管道一端固定连接到所述水泵的出水口，所述管道的另一端通过所述第一管道口和第二管道口固定连接到所述壳体的侧壁上，所述水泵通过导线与外部电源相连接。
12.优选地，所述滤具包括滤网和限位框，所述限位框的内侧壁固定有滤网，所述限位框的一外侧壁与壳体外侧壁在同一平面。
13.优选地，所述圆台的外壁粘接有缓冲条。
14.优选地，所述挡板的外壁开设有第二通孔，所述第二通孔与第一通孔大小相同，所述撞杆的底端固定连接到所述挡板的内壁。
15.优选地，所述滑块的顶端通过转轴连接有盖板的顶端。
16.本发明的有益效果：
17.(1)本发明所述的一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，通过分离机构能够离心产生震动，使得nmp溶解加速溶解粘结剂，磷酸亚铁锂粉末能与集电极脱离，同时能将磷酸亚铁粉末甩出到分离机构外，分离机构能加速nmp与粘结剂溶解速率，避免未溶解的粘结剂附着在集电极上，使得设备工作效率提高，同时分离机构产生的离心力能抵消部分磷酸亚铁锂的附着力，这样减少了nmp与粘结剂溶解量，减少了nmp的用量，降低了回收成本。
18.(2)本发明所述的一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，通过升降机构能将回收的磷酸亚铁锂正极片放入溶液中，同时也能将获取的集电极从溶液中取出，这样避免了nmp与工作人员接触，从而产生污染，保证设备安全稳定的运行。
19.(3)本发明所述的一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，通过过滤机构能将分离产生的磷酸亚铁锂粉末过滤，从而获得纯净的磷酸亚铁锂，提高了设备的工作效率，取料机构方便取出分离后的集电极，这样减少了设备运行间隔，提高了分离产量，提升了设备的工作效率。
20.(4)本发明所述的一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，通过机构能够将nmp
溶液从壳体底部送入到分离机构中，分离结束后nmp溶液再通过重力流入到可壳体底部，从而达到循环利用nmp溶液，提高了nmp的利用率，降低了回收成本。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
22.图1为本发明提供的整体结构示意图；
23.图2为本发明提供的内部整体结构示意图；
24.图3为本发明提供的内部正视示意图；
25.图4为本发明提供的后视示意图；
26.图5为本发明提供的俯视视示意图；
27.图6为图5中a-a剖面示意图；
28.图7为图6中a处局部放大示意图；
29.图中：1、分离机构；2、升降机构；3、过滤机构；4、取料机构；5、输液机构；6、壳体；7、盖板；11、转筒；12、撞杆；13、电机；14、外罩；15、第一通孔；16、旋转轴；21、基板；22、滑块；23、连接块；24、气缸；25、固定块；26、第一滑槽；27、通槽；31、圆台；32、隔板；33、滤具；331、滤网；332、限位框；34、第二滑槽；35、缓冲条；36、外锥形孔；41、铰链；42、锁扣；43、挡板；44、取料口；45、第二通孔；51、水泵；52、管道；53、第一管道口；54、第二管道口。
具体实施方式
30.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
31.本实施例通过提供一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，解决了现有设备中，多采用焙烧和化学的方法进行回收磷酸亚铁锂，焙烧的方法虽然简单，但是消耗大量的能量，回收的产品会产生杂质，导致回收的磷酸亚铁锂纯度不高，品质不高，并不能再作为电池正极材料使用，而通过化学方法回收，将正极片的集流体、导电剂、粘结剂和磷酸亚铁锂分离，从而获取纯度较高的磷酸亚铁锂，此法消耗大量化学制剂，同时会产生化学废液，处理废液费时费力还有可能污染环境出现的问题。
32.本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：利用n-甲基吡咯烷酮即nmp是一种有机物，为无色至淡黄色透明液体，稍有氨气味毒性小，与水以任何比例混溶，溶于乙醚，丙酮及酯、卤代烃、芳烃等各种有机溶剂，几乎与所有溶剂完全混合的特点，而正极片由集电极、正极材料、导电剂和粘结剂组成，橄榄型的磷酸亚铁锂呈粉末状附着在集电极上，磷酸亚铁锂电池正极片的粘接剂为聚偏氟乙烯即pvdf等有机化合物溶于nmp溶液，nmp溶液使得磷酸亚铁锂电池正极片的粘结剂溶解，这样获取得到纯净的集电极和纯净的磷酸亚铁锂粉末，利用nmp的特点制成溶液和计算出所需溶解时间后，通过分离机构1能够离心产生震动，使得nmp溶解加速溶解粘结剂，磷酸亚铁锂粉末能与集电极脱离，同时能将磷酸亚铁粉末甩出到分离机构1外，分离机构1能加速nmp与粘结剂溶解，避免未溶解的粘结剂附着在集电极上，使得设备工作效率提高，同时分离机构1产生的离心力能抵消部分磷酸亚铁锂的附着力，这样减少了nmp与粘结剂溶解，减少了nmp的用量，降低了生产成本，升降机构2能将回收的磷酸亚铁锂正极片放入溶液中，同时也能将获取的集电极从溶液
中取出，这样避免了nmp与工作人员接触，从而产生污染，保证设备安全稳定的运行，过滤机构3能过滤分离产生的磷酸亚铁锂粉末，从而获得纯净的磷酸亚铁锂，提高了设备的工作效率，取料机构4方便取出分离后的集电极，这样减少了设备运行间隔，提高了分离产量，提升了设备的工作效率，输液机构5能够将nmp溶液从壳体6底部送入到分离机构1中，分离结束后nmp溶液再通过重力流入到可壳体6底部，从而达到循环利用nmp溶液，提高了nmp的利用率，降低了回收成本。
33.如图1所示，一种磷酸亚铁锂正极片综合回收利用设备，包括分离机构1、升降机构2、过滤机构3、取料机构4、输液机构5和壳体6，其特征在于：分离机构1固定安装在升降机构2的顶部，升降机构2滑动连接到壳体6的内壁上，取料机构4固定安装在分离机构1的侧壁上，过滤机构3固定安装在分离机构1的底部，过滤机构3滑动连接到壳体6的内壁上，输液机构5固定安装在壳体6的底部；工作人员先将调配好的nmp溶液倒入壳体6的底部，控制升降机构2到最高处，将取料机构4打开，将回收的磷酸亚铁锂正极片放入到分离机构1中，然后将取料机构4关闭，控制升降机构2到最低处，使得过滤机构3与分离机构1形成的空间不与倒入的nmp溶液接触，控制输液机构5让nmp溶液进入到分离机构1中，当壳体6底部的nmp溶液被抽干后控制分离机构1，使得分离机构1开始旋转，通过nmp溶解粘结剂，分离机构1充分振动磷酸亚铁锂正极片，使得附着在集电极即铝箔上的磷酸亚铁锂粉末脱落，通过离心使得磷酸亚铁锂粉末甩出分离机构1，分离机构1旋转一段时间后，控制分离机构1停止旋转同时控制升降机构2到最高点，此时过滤机构3与分离机构1脱离，nmp溶液和磷酸亚铁锂粉末经过过滤机构3过滤，磷酸亚铁锂粉末被留在过滤机构3中，nmp溶液再次回到壳体6的底部，当升降机构2在最高点后，打开取料机构4取出分离后的集电极。通过分离机构1能够离心产生震动，使得nmp溶解加速溶解粘结剂，磷酸亚铁锂粉末能与集电极脱离，同时能将磷酸亚铁粉末甩出到分离机构1外，分离机构1能加速nmp与粘结剂溶解速率，避免未溶解的粘结剂附着在集电极上，使得设备工作效率提高，同时分离机构1产生的离心力能抵消部分磷酸亚铁锂的附着力，这样减少了nmp与粘结剂溶解量，减少了nmp的用量，降低了生产成本，升降机构2能将回收的磷酸亚铁锂正极片放入溶液中，同时也能将获取的集电极从溶液中取出，这样避免了nmp与工作人员接触，从而产生污染，保证设备安全稳定的运行，过滤机构3能过滤分离产生的磷酸亚铁锂粉末，从而获得纯净的磷酸亚铁锂，提高了设备的工作效率，取料机构4方便取出分离后的集电极，这样减少了设备运行间隔，提高了分离产量，提升了设备的工作效率，输液机构5能够将nmp溶液从壳体6底部送入到分离机构1中，分离结束后nmp溶液再通过重力流入到可壳体6底部，从而达到循环利用nmp溶液，提高了nmp的利用率，降低了回收成本。
34.如图2-3和图5-6所示，分离机构1包括转筒11、撞杆12、电机13和外罩14，转筒11的侧壁开设有第一通孔15，撞杆12的一端固定连接在转筒11的内侧壁上，电机13固定连接在外罩14的内侧壁上，外罩14固定连接到基板21的底部，转筒11的底部中心固定连接有旋转轴16，基板21开设有转孔，转孔通过轴承转动连接旋转轴16，电机13的输出轴通过联轴器连接旋转轴16，电机13通过导线与外部电源相连接；当回收的磷酸亚铁锂电池正极片浸泡在nmp溶液中后，工作人员通过控制电机13通过旋转轴16使转筒11发生转动，撞杆12会使回收的磷酸亚铁锂电池正极片发生震动，同时也会让回收的磷酸亚铁锂电池正极片在旋转时位置发生变化，增加了回收的磷酸亚铁锂电池正极片的震动，这样能降低粘结剂在集电极上
的附着力，更容易让磷酸亚铁锂粉末从集电极上脱落，提升了工作效率，脱落的磷酸亚铁锂粉末在转筒11产生的离心力作用下，到达了转筒11的侧壁，通过第一通孔15排出到转筒11外，而集电极还保留在转筒11内，转筒11能增加nmp溶液流动，使得nmp溶解加速溶解粘结剂，避免未溶解的粘结剂附着在集电极上，使得设备工作效率提高，同时分离机构1产生的离心力能抵消部分磷酸亚铁锂的附着力，这样减少了nmp与粘结剂溶解量，减少了nmp的用量，降低了回收成本。
35.如图2-6所示，升降机构2包括基板21、滑块22、连接块23、气缸24和固定块25，基板21的侧壁固定连接到滑块22，壳体6的一侧壁开设有第一滑槽26，第一滑槽26滑动连接滑块22，第一滑槽26的底部开设有通槽27，滑块22靠近壳体6的一侧固定连接到连接块23的一侧，连接块23滑动连接通槽27，连接块23的底端固定连接气缸24，气缸24固定连接固定块25的顶部，固定块25的侧壁固定连接壳体6，气缸24通过气管连接到外部气泵；工作人员在使用时，通过控制气缸24的伸缩长度，使得连接块23在通槽27里带动滑块22移动，滑块22在第一滑槽26中带动基板21移动，这样能基板21上的转筒11内回收的磷酸亚铁锂正极片放入溶液中，同时也能将获取的集电极从溶液中取出，这样避免了nmp与工作人员接触，从而产生污染，保证设备安全稳定的运行。
36.如图2-3和图6-7所示，过滤机构3包括圆台31、隔板32和滤具33，圆台31的底座固定连接到外罩14的底部，隔板32的侧壁固定连接到壳体6的内侧壁，隔板32开设有外锥形孔36，圆台31通过外锥形孔36滑动连接到圆台31的侧壁，壳体6的内侧壁开设有第二滑槽34，第二滑槽34与壳体6相贯通，第二滑槽34滑动连接滤具33；工作人员控制气缸24伸缩从而使固定在基板21上的外罩14发生移动，这样使得固定在外罩14上的圆台31发生移动，当圆台31在最低点时，圆台31和隔板32接触，使得nmp溶液不会通过外锥形孔36流入到壳体6底部，当转筒11使得磷酸亚铁锂粉末与集电极分离后，工作人员控制气缸24使得圆台31不在最低点，圆台31不与隔板32接触，使得nmp溶液和磷酸亚铁锂粉末通过外锥形孔36进入到滤具33，而滤具33能过滤掉nmp溶液中的磷酸亚铁锂粉末，使得无杂质的nmp溶液流入到壳体6底部，从壳体6侧壁取出滤具33从而获取纯净的磷酸亚铁锂，这样操作简单，提高设备的工作效率。
37.如图2-3所示，取料机构4包括铰链41、锁扣42和第一挡板43，铰链41的一端焊接连接述转筒11的外壁上，铰链41的另一端焊接连接第一挡板43的外壁上，转筒11的侧壁开设有取料口44，第一挡板43通过取料口44与转筒11的侧壁转动连接，锁扣42的一端焊接连接在转筒11的外壁上，锁扣42的另一端焊接连接在第一挡板43侧壁上；当工作人员控制气缸24使基板21在最高处，按下锁扣42打开第一挡板43，便于取出已经分离出磷酸亚铁锂粉末的集电极，这样减少了设备运行间隔，提高了分离产量，提升了设备的工作效率。
38.如图2-6所示，输液机构5包括水泵51和管道52，水泵51固定连接到壳体6内侧底部，壳体6的侧壁底部开设有第一管道口53，壳体6靠近连接块23的侧壁开设有第二管道口54，管道52一端固定连接到水泵51的出水口，管道52的另一端通过第一管道口53和第二管道口54固定连接到壳体6的侧壁上，水泵51通过导线与外部电源相连接；当工作人员控制气缸24使基板21在最低处时，控制水泵51，将nmp溶液通过管道52从壳体6底部输送到转筒11中，当工作人员控制气缸24使基板21不在最低处时，nmp溶液再通过重力流入到可壳体6底部，从而达到循环利用nmp溶液，提高了nmp的利用率，降低了回收成本。
39.如图2-3和图6所示，滤具33包括滤网331和限位框332，限位框332的内侧壁固定有滤网331，限位框332的外侧壁滑动连接第二滑槽34，限位框332的一外侧壁与壳体6外侧壁在同一平面；工作人员在使用时，控制气缸24使得基板21从最低处到最高处后，nmp溶液和磷酸亚铁锂粉末通过重力从外锥形孔36流出后，滤网331将磷酸亚铁锂粉末收集，而nmp溶液流入到壳体6底部，限位框332通过第二滑槽34从壳体6中取出，方便对磷酸亚铁锂粉末进行收集，提升设备工作效率。
40.如图7所示，圆台31的外壁粘接有缓冲条35；当工作人员控制气缸24使得基板21在最低处时，缓冲条35能降低圆台31对隔板32的冲击，提高设备寿命，延迟设备维护周期，同时缓冲条35能够填充好圆台31与隔板32之间的间隙，避免nmp溶液从隔板32上方通过外锥形孔36流入到壳体6底部。
41.如图3和图5所示，第一挡板43的外壁开设有第二通孔45，第二通孔45与第一通孔15大小相同，撞杆12的底端固定连接到第一挡板43的内壁；当工作人员控制电机13使得转筒11旋转时，第一挡板43具有第二通孔45够增大nmp溶液流动，使得nmp溶解加速溶解粘结剂，避免未溶解的粘结剂附着在集电极上，使得设备工作效率提高，第一挡板43上的撞杆12能增加转筒11内磷酸亚铁锂电池正极片的震动，促进磷酸亚铁锂粉末更快速地从集电极上脱落，减少了设备运行的时间，提高了设备的工作效率，降低了回收的成本。
42.如图2和图6所示，滑块22的顶端通过转轴连接到盖板7的顶端；工作人员打开盖板7便于将磷酸亚铁锂电池正极片放入到转筒11中，设备运行时将盖板7关闭，盖板7能防止nmp从壳体6中流出，避免了nmp会污染环境造成危害，同时盖板7能降低设备内的噪音传播到壳体6外，提高了工作环境的舒适性。
43.本发明使用时，利用n-甲基吡咯烷酮即nmp是一种有机物，为无色至淡黄色透明液体，稍有氨气味毒性小，与水以任何比例混溶，溶于乙醚，丙酮及酯、卤代烃、芳烃等各种有机溶剂，几乎与所有溶剂完全混合的特点，而正极片由集电极、正极材料、导电剂和粘结剂组成，磷酸亚铁锂电池正极片的粘接剂为聚偏氟乙烯即pvdf等有机化合物溶于nmp溶液，nmp溶液使得磷酸亚铁锂电池正极片的粘结剂溶解，这样获取得到纯净的集电极和纯净的磷酸亚铁锂粉末，利用nmp的特点制成溶液和计算出所需溶解时间后，工作人员将nmp倒入到壳体6底部，打开盖板7，便于将回收磷酸亚铁锂电池正极片放入到转筒11，这样减少了设备运行间隔，提高了分离产量，提升了设备的工作效率，关闭盖板7后，工作人员控制气缸24确保基板21在最低处，圆台31通过缓冲条35充分填充与隔板32的间隙后，控制水泵51，将nmp溶液通过管道52从壳体6底部输送到转筒11中，当底部nmp被水泵51抽干后，关闭水泵51，控制电机13通过旋转轴16使转筒11发生转动，撞杆12会使回收的磷酸亚铁锂电池正极片发生震动，同时也会让回收的磷酸亚铁锂电池正极片在旋转时位置发生变化，增加了回收的磷酸亚铁锂电池正极片的震动，这样能降低粘结剂在集电极上的附着力，更容易让磷酸亚铁锂粉末从集电极上脱落，提升了工作效率，脱落的磷酸亚铁锂粉末在转筒11产生的离心力作用下，到达了转筒11的侧壁，通过第一通孔15排出到转筒11外，而集电极还保留在转筒11内，转筒11能增加nmp溶液流动，使得nmp溶解加速溶解粘结剂，避免未溶解的粘结剂附着在集电极上，使得设备工作效率提高，同时分离机构1产生的离心力能抵消部分磷酸亚铁锂的附着力，这样减少了nmp与粘结剂溶解量，减少了nmp的用量，降低了回收成本，通过计算的溶解时间来控制电机13通电时间，结束电机13通电后，控制气缸24使得基板21上升
到最高处时，nmp溶液和磷酸亚铁锂粉末通过重力从外锥形孔36流出后，滤网331将磷酸亚铁锂粉末收集，而nmp溶液流入到壳体6底部，限位框332通过第二滑槽34从壳体6中取出，方便对磷酸亚铁锂粉末进行收集，从而作为电池正极材料使用，提升设备工作效率，当基板21在最高处时，按下锁扣42打开第一挡板43，便于取出纯净的集电极，从而作为电池正极材料使用，当工作人员控制气缸24使得基板21在最低处时，缓冲条35能降低圆台31对隔板32的冲击，提高设备寿命，延迟设备维护周期，同时缓冲条35能够填充好圆台31与隔板32之间的间隙，避免nmp溶液从隔板32上方通过外锥形孔36流入到壳体6底部，设备运行时将盖板7关闭，盖板7能防止nmp从壳体6中流出，避免了nmp会污染环境造成危害，同时盖板7能降低设备内的噪音传播到壳体6外，提高了工作环境的舒适性。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。