一种废旧动力锂电池电极材料分离装置转让专利
申请号 : CN202011146630.1
文献号 : CN112331948B
文献日 : 2021-10-01
发明人 : 朱华炳 , 张彦龙 , 柏宇轩 , 温剑 , 胡翔宇 , 平开朗
申请人 : 合肥工业大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,包括机架(1),其特征在于:所述机架(1)上分别安装有电池电极材料分离单元(2)、电池极片夹持单元(3)、传动单元(7)、动力输出单元(4);
所述电池电极材料分离单元(2)包括固定于机架(1)顶面的分离单元箱体(21)、转动设置于分离单元箱体(21)内的螺旋滚刀组(22)、滑动设置于分离单元箱体(21)内的定位保持架(23);
所述螺旋滚刀组(22)包括转动安装于分离单元箱体(21)内的固定螺旋滚刀排组(221)和转动安装于定位保持架(23)上的活动螺旋滚刀排组(222),固定螺旋滚刀排组(221)所在平面与活动螺旋滚刀排组(222)所在平面平行设置;
所述电池极片夹持单元(3)相对地设置于分离单元箱体(21)的两侧;
所述动力输出单元(4)通过传动单元(7)分别驱动螺旋滚刀组(22)转动和电池极片夹持单元(3)水平往复移动。
2.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述固定螺旋滚刀排组(221)与活动螺旋滚刀排组(222)均包括若干个等距分布的螺旋滚刀组件,固定螺旋滚刀排组(221)与活动螺旋滚刀排组(222)的螺旋滚刀组件相对应地排列或依次交替排列。
3.根据权利要求2所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述螺旋滚刀组件包括中心刀轴(2211)、固定于中心刀轴(2211)上的刀片安装架(2212)和刀片辅助支撑架(2213),所述刀片安装架(2212)的外圆面上固定连接有若干个等间距分布的螺旋状的滚刀刀片(2214),所述滚刀刀片(2214)的中部嵌装于刀片辅助支撑架(2213)的外侧,多个滚刀刀片(2214)整体呈圆柱筒状结构。
4.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述机架(1)的顶面上固定设置有气缸支撑台(5),所述气缸支撑台(5)的顶部安装有至少一个气缸(6),所述气缸(6)的输出轴端伸入所述分离单元箱体(21)内并与所述定位保持架(23)的侧面固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述电池极片夹持单元(3)包括固定于分离单元箱体(21)侧面并与分离单元箱体(21)内部连通的夹持单元箱体(31)、滑动设置于夹持单元箱体(31)内的腔体滑块(32);
所述腔体滑块(32)靠近分离单元箱体(21)一侧侧面上固定安装有位于分离单元箱体(21)内的气动夹爪(33),腔体滑块(32)远离气动夹爪(33)的一侧活动连接有与传动单元(7)动力输出端相连接的连杆(34)。
6.根据权利要求5所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述腔体滑块(32)内设置有连杆移动导轨(35),腔体滑块(32)的侧壁上开设有位于连杆移动导轨(35)外侧的连杆移动槽口(321),所述连杆(34)位于连杆移动槽口(321)内且连杆(34)的一端部滑动套接于连杆移动导轨(35)的外部。
7.根据权利要求5所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述分离单元箱体(21)的侧面固定设置有若干个滑块导杆(36),所述滑块导杆(36)滑动插接于腔体滑块(32)内,滑块导杆(36)上套设有连接于分离单元箱体(21)侧面和腔体滑块(32)侧面之间的复位弹簧(37)。
8.根据权利要求1所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述传动单元(7)包括垂直转动安装于机架(1)上的传动轴(71)、固定于传动轴(71)一端的动力输入传动锥齿轮(72)、固定于传动轴(71)另一端的偏心轮(73)、固定于传动轴(71)中部的轮系动力传动锥齿轮(74);
所述动力输入传动锥齿轮(72)与动力输出单元(4)的动力输出端传动连接,所述偏心轮(73)的端面远离传动轴(71)的一侧固定设置有与电池极片夹持单元(3)动力输入端相连接的转动连接件(75),轮系动力传动锥齿轮(74)传动连接有安装于机架(1)上的齿轮传动系统(8)。
9.根据权利要求8所述的一种废旧动力锂电池电极材料分离装置,其特征在于:所述传动单元(7)还包括安装于机架(1)内且水平设置的蜗轮蜗杆传动组件(9),所述蜗轮蜗杆传动组件(9)的动力输入端与齿轮传动系统(8)的动力输出端传动连接,蜗轮蜗杆传动组件(9)的动力输出端与螺旋滚刀组(22)的动力输入端传动连接。
说明书 :
一种废旧动力锂电池电极材料分离装置
技术领域
背景技术
用量的快速增加,动力锂电池报废量将逐年递增。
的损失,以及存在分选导致的回收物纯度不达标等问题。
发明内容
法造成的回收物纯度不达标的问题。
滚刀排组所在平面平行设置。
次交替排列。
刀刀片,所述滚刀刀片的中部嵌装于刀片辅助支撑架的外侧,多个滚刀刀片整体呈圆柱筒
状结构。
侧面固定连接。
杆。
接于连杆移动导轨的外部。
的复位弹簧。
传动锥齿轮;
轮系动力传动锥齿轮传动连接有安装于机架上的齿轮传动系统。
动组件的动力输出端与螺旋滚刀组的动力输入端传动连接。
置的相互协调配合运动,可以实现电池电极片表层电极材料的充分分离,减少传统电池极
片电极材料回收过程中的损失,并且提高回收产物铜箔、铝箔的纯度;
后的自动定位和夹持,以及电池极片表层材料与电池极片分离后的自动出料和分别收集,
提升了分离操作的工作效率。
使得电池极片表层物的分离操作更加彻底。
附图说明
21分离单元箱体、211进料口、212出料口、213电池极片收集槽、214保持架移动滑槽、215固
定螺旋滚刀安装板、22螺旋滚刀组、221固定螺旋滚刀排组、2211中心刀轴、2212刀片安装
架、2213刀片辅助支撑架、2214滚刀刀片、222活动螺旋滚刀排组、23定位保持架、231侧板、
232上保持板、233下保持板、2331极片移动出料口、2332活动螺旋滚刀移动槽口、234中保持
板、3电池极片夹持单元、31夹持单元箱体、32腔体滑块、321连杆移动槽口、33气动夹爪、331
夹爪气缸、332夹爪安装板、333U型连接件、334夹爪连杆、335机械爪、336夹爪导槽、34连杆、
35连杆移动导轨、36滑块导杆、37复位弹簧、4动力输出单元、41第一电机、42第二电机、43动
力输出传动锥齿轮、5气缸支撑台、6气缸、7传动单元、71传动轴、72动力输入传动锥齿轮、73
偏心轮、74轮系动力传动锥齿轮、75转动连接件、8齿轮传动系统、81动力输入直齿轮、82动
力输出直齿轮、83动力输入锥齿轮、9蜗轮蜗杆传动组件、91蜗轮壳体、92蜗杆轴、93蜗轮基
座、94蜗轮、95蜗杆、96蜗杆传动动力输入齿轮。
具体实施方式
离箱体13和隔板14通过焊接、螺栓连接等任意一种机械连接方式固定连接,形成一体式的
机架结构。隔离箱体13的中部设置有物料排出腔131,隔离箱体13的侧壁设置有与物料排出
腔131连通的物料排出口,隔离箱体13的顶面中心处开设有收集槽插接口132。
板231顶部的上保持板232、固定于侧板231底部的下保持板233。侧板231为方形板,其轮廓
与分离单元箱体21的侧向开口相匹配,使定位保持架23可自由出入分离单元箱体21内;上
保持板232和下保持板233的两侧端分别突出于侧板231的两侧面并滑动嵌入保持架移动滑
槽214内,使得定位保持架23在分离单元箱体21内壳水平移动。
接,通过气缸6驱动定位保持架23在分离单元箱体21内水平往复移动,且气缸6的推杆收缩
状态的极限行程位置对应定位保持架23的初始位置、气缸6的推杆伸出状态的极限行程位
置对应定位保持架23的工作位置。
使得待分离操作的电池极片可由进料口211进入分离单元箱体21内,分离操作完成后的电
池极片由出料口212排出分离单元箱体21。进料口211位于出料口212靠近定位保持架23的
一侧,下保持板233上设置有极片移动出料口2331。定位保持架23在分离单元箱体21内的初
始位置时,极片移动出料口2331位于进料口211的正下方,使得待分离操作的电池极片由进
料口211进入分离单元箱体21内后自然落入极片移动出料口2331内;定位保持架23移动至
分离单元箱体21内的极限位置时极片移动出料口2331位于出料口212的正上方,使得分离
操作完成后的电池极片处于自由状态时可自然落入出料口212内。
片分离操作完成后的表层分离物和极片通过电池极片收集槽213进入物料排出腔131,再由
物料排出口送出。
平面与活动螺旋滚刀排组222所在平面平行设置。当定位保持架23位于初始位置时,固定螺
旋滚刀排组221与活动螺旋滚刀排组222之间的间距大于待分离的电池极片的宽度,使得电
池极片由进料口211进入分离单元箱体21内后位于固定螺旋滚刀排组221与活动螺旋滚刀
排组222之间,气缸6的推杆达到最大行程时,两排滚刀之间距离大约为2‑3mm,电池极片被
夹在双排滚刀之间,以便后续的表层电极材料分离工序。
次交替排列。本实施例中,固定螺旋滚刀排组221与活动螺旋滚刀排组222均包括三个等距
分布的螺旋滚刀组件,且两个排组内的螺旋滚刀组件两两对应分布。
距分布的螺旋状的滚刀刀片2214,滚刀刀片2214的中部嵌装于刀片辅助支撑架2213的外
侧,多个滚刀刀片2214整体呈圆柱筒状结构。
内、底端贯穿分离单元箱体21的底壁至隔离箱13内。如图6所示,定位保持架23的侧板231侧
面中部固定连接有位于上保持板232和下保持板233之间的中保持板234。活动螺旋滚刀排
组222中,每个中心刀轴2211的顶端贯穿中保持板234并通过轴承转动安装于上保持板232
上、底端依次贯穿下保持板233和分离单元箱体21的底壁至隔离箱13内。优选的,隔离箱13
的顶面及分离单元箱体21的底壁上均开设有三个腰形槽孔133,活动螺旋滚刀排组222的中
心刀轴2211底部轴端分别对应位于腰型槽孔133内,以适应活动螺旋滚刀排组222的纵向水
平移动的功能需求。
顺利靠近并将电池极片夹在双排滚刀之间。
的,分离单元箱体21的侧面固定设置有四个滑块导杆36,滑块导杆36滑动插接于腔体滑块
32内,使得腔体滑块32可沿滑块导杆36水平移动。
缸331、螺栓连接固定于夹爪气缸331上的夹爪安装板332、固定连接于夹爪气缸331输出端
的U型连接件333,U型连接件333的两侧分别转动连接有夹爪连杆334,夹爪安装板332的侧
面两侧分别固定设置有夹爪导槽336,夹爪导槽336滑动嵌装有机械爪335,夹爪连杆334的
另一端转动连接于机械爪335的中部。通过夹爪气缸331驱动U型连接件333水平移动,则U型
连接件333可通过夹爪连杆334驱动两个机械爪335相互靠近或远离,实现电池极片的分离
过程中的夹持和分离完成后的松放。
平往复运动,使得气动夹爪33夹持电池极片后可推动电池极片水平往复移动,与两个螺旋
滚刀排组相配合,进而完成电池极片表层物的分离操作。
杆34的一端部滑动套接于连杆移动导轨35的外部,以适应连杆34在传动过程中的摆动。
极片受到的拉应力小于15MPa,同时保证每次工作时左右两侧对称设置的气动夹持单元的
协同运动,即左侧夹持单元向远离螺旋滚刀组的方向移动时,右侧夹持单元亦向左侧移动,
以减小电池极片受到的拉应力,对装置做出如下设置和要求:
端。本发明通过使用弹簧的拉伸作用来实现这一功能。通过计算计算两侧夹持单元初始工
作位的极限距离,设计两侧复位弹簧的长度,且左侧的复位弹簧长度大于右侧的复位弹簧
的长度。在两侧的复位弹簧的拉伸作用下,保证工作前左右夹持单元均在初始工作位,以达
到夹持单元横向移动的协调和统一。
第一电机41和第二电机42实现两路动力同步输出,并通过传动单元7传动后,保证前后两排
螺旋滚刀组在水平方向转向相同。
传动轴71中部的轮系动力传动锥齿轮74。如图3所示,隔离箱13的顶面两侧分别垂直固定设
置有与隔离箱13内部连通的支撑套筒134,传动轴71的中部通过轴承转动安装于支撑套筒
134内。
输入传动锥齿轮72啮合传动连接,则两个电机可驱动两个传动轴71同向同步转动。
动连接于连接孔内。传动轴71带动偏心轮73转动时,转动连接件75通过连杆34驱动腔体滑
块32和气动夹爪33水平往复移动。
直齿轮82、与动力输入直齿轮81同轴设置的动力输入锥齿轮83。其中,动力输入直齿轮81和
动力输出直齿轮82的轴线平行设置且位于同一水平面内,动力输入直齿轮81和动力输出直
齿轮82啮合传动连接;动力输入锥齿轮83与轮系动力传动锥齿轮74传动连接。
连接于蜗轮壳体91一侧的蜗轮基座93、转动安装于蜗轮基座93内的蜗轮94。蜗杆轴92的两
端通过轴承安装于蜗杆壳体91内,蜗杆轴92上一体设置有多个与蜗轮94分别对应啮合传动
连接的蜗杆95。本实施例中,单个蜗轮蜗杆传动组件9内的蜗杆95和蜗轮94的数量均为3个,
即与固定螺旋滚刀排组221/活动螺旋滚刀排组222内所含螺旋滚刀组件的数量相对应。蜗
杆95的一端固定连接有蜗杆传动动力输入齿轮96。
的,蜗轮蜗杆传动组件9为平行设置的两个,其中一个蜗轮蜗杆传动组件9通过螺栓连接固
定在隔板14的顶面上,且位于固定螺旋滚刀排组221的正下方,固定螺旋滚刀排组221中每
个中心刀轴2211的底端与该蜗轮蜗杆传动组件9的蜗轮94同轴固定连接;该蜗轮蜗杆传动
组件9的蜗杆传动动力输入齿轮96与位于右侧的动力输出直齿轮82啮合传动连接。位于右
侧的第二电机42驱动对应侧的传动轴71转动时,通过该侧齿轮系统8的传动驱动该蜗轮蜗
杆传动组件9传动,进而驱动固定螺旋滚刀排组221中的三个螺旋滚刀组件同步转动。
上,使得该蜗轮蜗杆传动组件9可沿气缸6的推杆伸缩方向水平移动。活动螺旋滚刀排组222
中每个中心刀轴2211的底端与该蜗轮蜗杆传动组件9的蜗轮94同轴固定连接;该蜗轮蜗杆
传动组件9的蜗杆传动动力输入齿轮96与位于左侧的动力输出直齿轮82啮合传动连接。位
于左侧的第一电机41驱动对应侧的传动轴71转动时,通过该侧齿轮系统8的传动驱动该蜗
轮蜗杆传动组件9传动,进而驱动活动螺旋滚刀排组222中的三个螺旋滚刀组件同步转动。
组移动到工作位;此时,活动螺旋滚刀排组222和固定螺旋滚刀排组221将电池极片夹在中
间;
解除对电池极片的夹持作用;
体21底部的电池极片收集槽213中,在机架1收料口处收集。
术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。