專利名稱：一種廢棄電池的控制破碎裝置及其回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種廢棄電池的控制破碎裝置及其回收系統(tǒng)駄艦本實用新型涉及一種環(huán)境保護和回收設(shè)備，更具體地說，本實用新型涉 及一種含鋁廢棄電池的回收生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備。肖i駄鋰離子二次電池，自1990年實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用以來，由于具有體積小、 重量輕、貯電能力大、充電速度快、使用溫度范圍寬、工作時間長和長循環(huán) 使用壽命等諸多優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于攝像機、移動電話、筆記本電腦以 及便攜式測量儀器等。鋰離子二次電池，包括金屬或塑料的外殼和內(nèi)容的電芯，電芯包括正極、 負(fù)極、隔離膜，一般，正極活性材料由約90%鈷酸鋰粉末、7-8%碳黑導(dǎo)電劑、 3-4%有機粘合劑組成，正極活性材料涂附在鋁片集電體上；負(fù)極活性材料由 約94%的碳素粉末、5-6%有機粘合劑組成，負(fù)極活性材料涂附在銅片集電體 上。鋰離子電池經(jīng)過一定次數(shù)的充放電后，會因為電極膨脹、容量下降而報 廢；在生產(chǎn)過程中也會有大量的材料報廢。隨著技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，鋰離子電池的使用量逐年不斷增長，報廢的鋰 離子電池也將逐年大幅度增加。以常見的手機鋰離子電池為例，其中鈷含量 約為15%，鋰含量約為O. 1%，而鈷是重金屬元fc^^i ^j^^^大韻危 害。對廢舊鋰離子電池或生產(chǎn)廢料進(jìn)行回收，不僅可以消除有害物質(zhì)對環(huán)境 的污染，而且還可以充分利用資源，因而具有重要的環(huán)境意義和潛在的經(jīng)濟 價值?，F(xiàn)在，隨著整個社會的環(huán)保意識逐漸加強，以及自然資源的日益緊缺， 回收利用廢棄鋰離子二次電池中的資源物質(zhì)、減少廢棄電池對環(huán)境的污染己經(jīng)日益引起業(yè)界的關(guān)注。在將鋰離子二次電池破殼后，其中的金屬、塑料外殼和內(nèi)容的隔離膜，很容易采用重力、風(fēng)力、磁力等物理分離方法加以分離回收或處理；而其中 的正、負(fù)極活性材料和鋁片、銅片集電體中銅片集電體的比重、機械韌性 等物理性能乃至商業(yè)利用價值與其上的碳素粉末、有機粘合劑差別較大，因 而相對容易分離處理；與此相比，鋁片集電體的比重乃至商業(yè)利用價值與其 上的正極活性材料鈷酸鋰粉末的差別均較小，隨著資源日益緊張，正極材料 具有越來越高的市場價格和利用價值，因此，對正極材料的分離回收的要求 相對較高。在此方面，有申請?zhí)枮?00510018601. 6的中國專利申請文件公開了一 種從廢舊鋰離子電池中分離回收鈷的方法，其特征是在廢舊鈷酸鋰電池放 電后進(jìn)行物理拆解，得到含有鈷酸鋰的正極材料，將該正極材料進(jìn)行煅燒或 經(jīng)有機溶劑浸泡后剝離正極材料上的鋁片，得到含鈷酸鋰的黑色固體物料，將含鈷酸鋰的黑色固體物料置于酸性條件下用H202或Na2S203作為還原劑，加熱溶解得到含有"2+和Li+的溶液，再以NaOH溶液為沉淀劑，將溶液中的Co2+ 離子轉(zhuǎn)化成Co(0H)2沉淀，靜置后過濾。據(jù)稱該方法操作簡單、方便、節(jié)能， 對環(huán)境不造成影響；且該方法鈷的純度和回收率都較高。還有申請?zhí)枮?00580020560. 2的中國專利申請文件公開了一種鋰電池 處理方法在該處理方法中，將具有設(shè)置在正極集電體上的正極活性材料的片 狀正極浸入草酸溶液中。由于該草酸處理可以將正極活性材料中包含的所有 鋰元素溶解至草酸溶液中，利用由正極活性材料與草酸之間的反應(yīng)生成的氧 氣，可以使附著物如正極活性材料從正極集電體自分離。正極活性材料中所 含的過渡金屬元素通過草酸處理轉(zhuǎn)化成不溶性過渡金屬化合物(草酸鹽、氧化物等)。據(jù)稱，經(jīng)過簡單方法如過濾就可以容易地將溶解出的鋰元素與不溶性 過渡金屬元素分離。上述處理方法采用干法或濕法將鈷酸鋰與鋁片分離，分離過程耗能較大、或仍會對環(huán)境造成一定污染，而且無論干法、濕法都只能將90%鈷酸鋰粉末 提純幾個百分點，難以保證經(jīng)濟運行。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本實用新型的目的是要提供一種廢棄電池的 控制破碎裝置及其設(shè)備系統(tǒng)，該裝置和設(shè)備系統(tǒng)具有如下優(yōu)點分離過程耗 能較少、回收過程能大幅減少環(huán)境污染，回收得到的鈷酸鋰粉末接近原有的 90%純度，便于經(jīng)濟運行。為此，本實用新型的技術(shù)解決方案之一是一種廢棄電池的控制破碎裝 置，該破碎裝置包括機座和臥式安裝在機座上的筒狀機殼，所述機殼上開設(shè) 有進(jìn)料口、出料口，在機殼內(nèi)部、安裝有可高速旋轉(zhuǎn)的主軸，在該主軸上和 安裝有多片轉(zhuǎn)動片，在筒狀機殼內(nèi)部、環(huán)繞所述轉(zhuǎn)動片的外圍安裝有圓筒狀 的框架，而在所述筒狀框架外周上包裹有篩網(wǎng)，所述轉(zhuǎn)動片為順著所述主軸 縱向固定安裝的矩形框架，在該轉(zhuǎn)動框架的過渡梁上固定有多個外向的刀塊， 所述刀塊的外緣與所述筒狀框架的內(nèi)壁保持固定的間距；所述進(jìn)料口設(shè)在機 殼前端上部，所述機殼中段的下部開設(shè)有粉末出料口。本實用新型利用鋁片集電體在機械韌性上與正極活性材料鈷酸鋰粉末的 差別較大這一特點，采用特色物理破碎機械在主軸上安裝有多片矩形框架式轉(zhuǎn)動片、在該轉(zhuǎn)動框架的過渡梁上固定多個外向刀塊，刀塊的外緣與所述筒狀框架的內(nèi)壁保持適當(dāng)、固定的間距；當(dāng)過渡梁及其上的多個外向刀塊高 速旋轉(zhuǎn)時，在篩網(wǎng)和筒狀框架內(nèi)的鋁片和正極活性材料就會在離心力作用下，運動到外向刀塊與筒狀框架內(nèi)壁之間的空隙中，由于鋁片具有較大的韌性但 仍易于撕裂、而正極活性粉末在鋁片撕裂過程就容易分崩離析恢復(fù)成為更細(xì) 的粉末，這樣一來，在高速旋轉(zhuǎn)的剪切力、磨擦力、沖擊力、風(fēng)力等的聯(lián)合 作用下，正極材料就被破碎成為粒度差別較大的粉末混合物，從包裹的篩網(wǎng) 的孔眼中一起落下，被一同收集為篩下物。這種篩下物雖然為混合粉末物， 但是，經(jīng)過實驗證實，這種混合粉末物的粒度差別更適應(yīng)于進(jìn)一步精細(xì)徹底 的粒度分離。而且，實驗證實經(jīng)過本實用新型裝置及其系統(tǒng)分離得到的鋁 片顆粒、正極活性材料粉末，最終可以分別達(dá)到篩上鋁含量為88-90%、正極 活性材料粉末的比例為10-12%,篩下鋁含量為0. 1-1. 0%，而篩下正極活性材 料粉末的比例為99. 0-99. 9%,因而，篩下正極活性材料粉末可以直接作為商 業(yè)銷售產(chǎn)品賣給電池廠家，或者作很少量的加工恢復(fù)成為更純的正極活性材 料粉末再行利用或銷售。由上可見，本實用新型的分離過程耗能較少、回收 過程基本不采用酸堿化學(xué)品而能大幅減少環(huán)境污染，回收得到的鈷酸鋰粉末 接近原有90%純度，因而更利于經(jīng)濟運行。 本實用新型裝置還包括如下具體改進(jìn)為了方便回收未充分破碎的正極材料進(jìn)行再次破碎，所述機殼末端的下 部還開設(shè)有粗料出料口。為了調(diào)解各種破碎作用力達(dá)到合適的比例，在所述過渡梁上固定安裝的 刀塊相互之間具有氣流間隙。在每一轉(zhuǎn)動片的過渡梁上，沿其縱向、按照一 定間距規(guī)律開設(shè)有一排氣流孔。每排所述刀塊，按照相鄰關(guān)系分成多組，每 組刀塊相互之間直線排列，相鄰兩組刀塊相互之間錯開一定距離。為了實現(xiàn)正極材料的自動進(jìn)料，在靠近所述進(jìn)料口的主軸上安裝有進(jìn)料 抽吸風(fēng)扇。為了達(dá)到最佳的鋁片、活性粉末的分離效率，所述篩網(wǎng)的目數(shù)為80目； 所述破碎裝置包括電機和變速箱，所述主軸的轉(zhuǎn)速不低于2000轉(zhuǎn)/每秒。相應(yīng)地，本實用新型的另一技術(shù)解決方案是一種采用如上破碎裝置的廢 棄電池回收系統(tǒng)，其包括利用物理性質(zhì)的廢棄電池分類設(shè)備，而所述回收系 統(tǒng)還包括電池破殼機、物理分選設(shè)備、廢棄電池的控制破碎裝置、振動分選 篩；所述廢棄電池分類設(shè)備、電池破殼機、物理分選設(shè)備、所述控制破碎裝 置和振動分選篩各自的主要進(jìn)/出料口依序而直接或間接地相互銜接;所述振 動分選篩采用比所述控制破碎裝置更多目數(shù)的篩網(wǎng)。由上可見，本實用新型系統(tǒng)基本采用物理分離方法，但是由于分離機理 和結(jié)構(gòu)組成比較獨到，因此，分離過程耗能較少、回收過程不采用酸堿化學(xué) 品而能大幅減少環(huán)境污染，最終回收得到的鈷酸鋰粉末接近原有90%純度， 因而更利于經(jīng)濟運行。本實用新型裝置系統(tǒng)還包括如下具體改進(jìn)為了提高分離回收自動化程度和分離效率，所述廢棄電池分類設(shè)備、電 池破殼機、物理分選設(shè)備、所述控制破碎裝置和振動分選篩之間設(shè)有重力、 振動輸送機構(gòu)，以保持相互之間的工藝銜接；所述控制破碎裝置包括目數(shù)為 80目的篩網(wǎng)，所述振動分選篩采用100目數(shù)的篩網(wǎng)。為了進(jìn)一步提高分離回收自動化程度和分離效率，所述控制破碎裝置的 粗料出料口與進(jìn)料口之間設(shè)有動力輸送機構(gòu)，或者，所述回收系統(tǒng)包括兩級 或以上的控制破碎裝置，前級控制破碎裝置的粗料出料口與后級控制破碎裝 置進(jìn)料口之間設(shè)有重力或動力輸送機構(gòu)。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。m翻

圖1為本實用新型控制破碎裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型廢棄電池回收系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。認(rèn)雄討控制破碎裝置實施例如圖1,所示為本實用新型控制破碎裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該破碎 裝置包括機座10和臥式安裝在機座10上的筒狀機殼20，所述機殼20上開 設(shè)有進(jìn)料口21、出料口22，在機殼20上部還開設(shè)有檢修用的、鉸鏈連接的 可密封門扇23，在機殼20內(nèi)部、通過軸承33安裝有可高速旋轉(zhuǎn)的主軸30， 在該主軸30上和安裝有3片順著所述主軸30縱向固定安裝的矩形框架的轉(zhuǎn) 動片40，在筒狀機殼20內(nèi)部、環(huán)繞所述轉(zhuǎn)動片40的外圍安裝有圓筒狀的框 架50，而在所述筒狀框架50外周上包裹有篩網(wǎng)51,在該轉(zhuǎn)動框架40的過渡 梁41上固定有多個外向的刀塊42，所述刀塊42的外緣與所述筒狀框架50 的內(nèi)壁保持合適的固定間距；所述進(jìn)料口21設(shè)在機殼20前端上部，所述機 殼20中段的下部開設(shè)有粉末出料口 22A。所述機殼末端的下部還開設(shè)有粗料 出料口 22B。在所述過渡梁41上固定安裝的刀塊42相互之間具有氣流間隙。 在每一轉(zhuǎn)動片40的過渡梁41上，沿其縱向、按照一定間距規(guī)律開設(shè)有一排氣流孔(不予詳示)。在靠近所述進(jìn)料口 21的主軸30上安裝有進(jìn)料抽吸風(fēng)扇43。 每排所述刀塊42,按照相鄰關(guān)系分成多組，每組刀塊42相互之間直線排列，相鄰兩組刀塊42相互之間錯開一定距離。所述篩網(wǎng)51的目數(shù)為80目；所述破碎裝置包括電機31和變速箱32，所述主軸30的轉(zhuǎn)速不低于2000轉(zhuǎn)/每秒?？刂破扑榛厥障到y(tǒng)實施例-如圖2，所示為本實用新型控制破碎回收系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其 包括利用物理性質(zhì)分選的廢棄電池分類設(shè)備100，其包括重力、磁力、形狀 區(qū)別、射線透視四種設(shè)備的組合；該廢棄電池分類設(shè)備100采用重力、磁力、 形狀區(qū)別、射線透視四種設(shè)備的組合來對不同類型廢棄電池混合物來進(jìn)行分 選歸類。收集得到廢棄鋰離子電池；而所述回收系統(tǒng)還包括電池破殼機200，其包括設(shè)在電池軸向模孔中的 凸刃、推進(jìn)電池在軸向模孔中運動的驅(qū)動桿。破殼后收集得到鋰離子電池的 內(nèi)容物，而把金屬或塑料外殼另作處理；物理分選設(shè)備300,其采用重力、風(fēng)力分選設(shè)備的組合。該物理分選設(shè) 備300將收集得到的鋰離子電池內(nèi)容物經(jīng)過物理分選，物理分選收集得到鋁 質(zhì)正極片及附著其上的正極活性涂層，而將得到的銅質(zhì)負(fù)極片及其上附著的 碳質(zhì)負(fù)極活性涂層，進(jìn)行洗脫分離，而后，將碳質(zhì)干料送爐中回收熱能，銅質(zhì) 負(fù)極片直接進(jìn)行商業(yè)銷售；廢棄電池的控制破碎裝置400將收集得到的鋁質(zhì)正極片及附著其上的正 極活性涂層送入廢棄電池的控制破碎裝置進(jìn)行控制破碎，所述控制破碎裝置 中，安裝在高速旋轉(zhuǎn)主軸上的多片轉(zhuǎn)動片及其上的多個外向刀塊、相對著刀 塊外圍的筒狀框架和包裹的篩網(wǎng)，作高速相對轉(zhuǎn)動，將從機殼前端上部進(jìn)料 口進(jìn)入筒狀框架的正極材料進(jìn)行破碎，破碎得到的混合粉末從機殼中段下部 的粉末出料口過篩收集?？刂破扑槭占玫戒X質(zhì)顆粒和正極粉末的混合物； 所述控制破碎裝置包括目數(shù)為80目的篩網(wǎng)；采用100目的振動分選篩500，將收集得到的鋁質(zhì)顆粒和正極粉末的混 合物進(jìn)行精細(xì)過篩分選，分離得到純度很高的鋁質(zhì)顆粒和正極粉末。然后分別進(jìn)行商業(yè)銷售、或深度提純或處理回用。所述廢棄電池分類設(shè)備100、電池破殼機200、物理分選設(shè)備300、所述 控制破碎裝置400和振動分選篩500各自的主要進(jìn)/出料口依序而直接或間接 地相互銜接；所述振動分選篩500采用比所述控制破碎裝置400更多目數(shù)的 篩網(wǎng)。所述回收系統(tǒng)包括兩級或以上的控制破碎裝置400A、 400B,前級控制破碎 裝置400A的粗料出料口 22B與后級控制破碎裝置400B進(jìn)料口 21之間設(shè)有重 力或動力輸送機構(gòu)600 (此處未示出)。后級控制破碎裝置400B的粗料出料口 22B仍有少量未破碎物送回前級控制破碎裝置400A進(jìn)料口 21。所述廢棄電池分類設(shè)備100、電池破殼機200、物理分選設(shè)備300、所述 控制破碎裝置400和振動分選篩500之間設(shè)有重力、振動輸送機構(gòu)600、保 持相互之間的工藝銜接；所述控制破碎裝置400包括目數(shù)為80目的篩網(wǎng)，所 述振動分選篩500采用100目數(shù)的篩網(wǎng)。從振動分選篩500分別得到篩上的 鋁片顆粒和篩下的鈷酸鋰接近原始純度的正極活性材料粉末。其他分離物如 負(fù)極材料、殼體更為容易分離，另作處理。
權(quán)利要求1、一種廢棄電池的控制破碎裝置，該破碎裝置包括機座和臥式安裝在機座上的筒狀機殼，所述機殼上開設(shè)有進(jìn)料口、出料口，在機殼內(nèi)部、安裝有可高速旋轉(zhuǎn)的主軸，在該主軸上和安裝有多片轉(zhuǎn)動片，在筒狀機殼內(nèi)部、環(huán)繞所述轉(zhuǎn)動片的外圍安裝有圓筒狀的框架，其特征在于在所述筒狀框架外周上包裹有篩網(wǎng)，所述轉(zhuǎn)動片為順著所述主軸縱向固定安裝的矩形框架，在該轉(zhuǎn)動框架的過渡梁上固定有多個外向的刀塊，所述刀塊的外緣與所述筒狀框架的內(nèi)壁保持固定的間距；所述進(jìn)料口設(shè)在機殼前端上部，所述機殼中段的下部開設(shè)有粉末出料口。
2、 如權(quán)利要求l所述的廢棄電池的控制破碎裝置，其特征在于所述機 殼末端的下部還開設(shè)有粗料出料口。
3、 如權(quán)利要求l所述的廢棄電池的控制破碎裝置，其特征在于在所述 過渡梁上固定安裝的刀塊相互之間具有氣流間隙。
4、 如權(quán)利要求1所述的廢棄電池的控制破碎裝置，其特征在于在每一 轉(zhuǎn)動片的過渡梁上，沿其縱向、按照一定間距規(guī)律開設(shè)有一排氣流孔。
5、 如權(quán)利要求1所述的廢棄電池的控制破碎裝置，其特征在于在靠近 所述進(jìn)料口的主軸上安裝有進(jìn)料抽吸風(fēng)扇。
6、 如權(quán)利要求1所述的廢棄電池的控制破碎裝置，其特征在于每排所 述刀塊，按照相鄰關(guān)系分成多組，每組刀塊相互之間直線排列，相鄰兩組刀 塊相互之間錯開一定距離。
7、 如權(quán)利要求1所述的廢棄電池的控制破碎裝置，其特征在于所述篩 網(wǎng)的目數(shù)為80目；所述破碎裝置包括電機和變速箱，所述主軸的轉(zhuǎn)速不低于 2000轉(zhuǎn)/每秒。
8、 一種采用權(quán)利要求l-7之一破碎裝置的廢棄電池回收系統(tǒng)，其包括利 用物理性質(zhì)的廢棄電池分類設(shè)備，其特征在于所述回收系統(tǒng)還包括電池破 殼機、物理分選設(shè)備、廢棄電池的控制破碎裝置、振動分選篩；所述廢棄電 池分類設(shè)備、電池破殼機、物理分選設(shè)備、所述控制破碎裝置和振動分選篩 各自的主要進(jìn)/出料口依序而直接或間接地相互銜接;所述振動分選篩采用比 所述控制破碎裝置更多目數(shù)的篩網(wǎng)。
9、 如權(quán)利要求8所述廢棄電池回收系統(tǒng)，其特征在于所述廢棄電池分 類設(shè)備、電池破殼機、物理分選設(shè)備、所述控制破碎裝置和振動分選篩之間 設(shè)有重力、振動輸送機構(gòu)，以保持相互之間的工藝銜接；所述控制破碎裝置 包括目數(shù)為80目的篩網(wǎng)，所述振動分選篩采用100目數(shù)的篩網(wǎng)。
10、 如權(quán)利要求8所述廢棄電池回收系統(tǒng)，其特征在于所述控制破碎 裝置的粗料出料口與進(jìn)料口之間設(shè)有動力輸送機構(gòu)，或者，所述回收系統(tǒng)包 括兩級或以上的控制破碎裝置，前級控制破碎裝置的粗料出料口與后級控制 破碎裝置進(jìn)料口之間設(shè)有重力或動力輸送機構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種廢棄電池的控制破碎裝置及其系統(tǒng)，包括機座和臥式安裝在機座上的筒狀機殼，機殼上開設(shè)有進(jìn)料口、出料口，在機殼內(nèi)部、安裝有可高速旋轉(zhuǎn)的主軸，在該主軸上和安裝有多片轉(zhuǎn)動片，在筒狀機殼內(nèi)部、環(huán)繞轉(zhuǎn)動片的外圍安裝有圓筒狀的框架，而在筒狀框架外周上包裹有篩網(wǎng)，轉(zhuǎn)動片為順著主軸縱向固定安裝的矩形框架，在該轉(zhuǎn)動框架的過渡梁上固定有多個外向的刀塊，刀塊的外緣與筒狀框架的內(nèi)壁保持固定的間距；進(jìn)料口設(shè)在機殼前端上部，機殼中段的下部開設(shè)有粉末出料口。本實用新型裝置和設(shè)備系統(tǒng)具有如下優(yōu)點分離過程耗能較少、回收過程能大幅減少環(huán)境污染，回收得到的鈷酸鋰粉末接近原有的90％純度，便于經(jīng)濟運行。
文檔編號H01M10/54GK201134481SQ20072019636
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者許開華 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司