锂电池的破碎吸附系统及方法

技术领域

本申请涉及锂电池破碎回收技术领域，尤其涉及一种锂电池的破碎吸附系统及方法。

背景技术

锂电池破碎后部分易挥发电解液，带有强烈的气味，同时与空气中的水蒸气反应会产生有毒有害的气体。危害人员的身体健康。目前行业内通常采用，密封破碎后，物料进入低温炉内加热至一定温度后，将易挥发的电解液同一脱附回收或去除。

现有技术扔存在如下缺陷：锂电池在破碎过程中，由于需要与空气中的大量氧气接触，温度急剧上升，容易发生燃爆风险，因此需要在破碎的同时对破碎机内降温，防止锂电池短路发热起火，并且，锂电池在破碎后需升温除去易挥发电解液，然而降温装置和升温装置的能耗高，设备通入多，空间占地面积大。

发明内容

本申请的目的在于提供一种锂电池的破碎吸附系统及方法，以简化锂电池的破碎吸附系统并能起到升温和降温的目的。

根据本申请的第一个方面，提供一种锂电池的破碎吸附系统，包括破碎机，设有惰性气体补充口、第一进气口和第一出气口，所述破碎机用于将锂电池破碎为带有易挥发物的物料；净化装置，位于所述破碎机的下一工序，所述净化装置设有第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与所述第二进气口连通，所述第二出气口与所述第一进气口连通，所述净化装置用于净化易挥发物；以及惰性气体补充装置，连接于所述破碎机的所述惰性气体补充口，所述惰性气体补充装置用于向所述破碎机内通入惰性气体。

本申请的一种实施例中，还包括引风装置，用于使所述破碎机和所述净化装置内的气体流动以形成气体循环，所述引风装置设置在所述净化装置和所述破碎机之间，所述引风装置包括：第三进气口，所述第三进气口与所述第二出气口连通；以及第三出气口，所述第三出气口与所述第一进气口连通。

本申请的一种实施例中，还包括加温装置，用于向所述系统内加温，所述加温装置设置在所述引风装置和所述破碎机之间，所述加温装置包括：第四进气口，所述第四进气口与所述第三出气口连通；以及第四出气口，所述第四出气口与所述第一进气口连通。

本申请的一种实施例中，还包括与所述惰性气体补充装置和所述加温装置分别电连接的氧气含量检测装置；在预热过程中，所述氧气含量检测装置检测到当前氧气含量低于安全阈值时，控制所述惰性气体补充装置停止向所述破碎机内通入惰性气体，并控制开启所述加温装置进行预热。

本申请的一种实施例中，还包括与所述加温装置和所述惰性气体补充装置分别电连接的温度检测装置；在破碎吸附过程中，所述温度检测装置检测到当前系统内温度低于最低温度阈值时，控制所述加温装置进行升温，所述温度检测装置检测到当前系统内温度高于最高温度阈值时，控制所述加温装置停止升温，并控制所述惰性气体补充装置向所述破碎机内通入惰性气体进行降温。

本申请的一种实施例中，还包括排气装置，用于排出所述系统内高于压力设定值的气体，所述排气装置设置在所述引风装置和所述破碎机之间的管路上。

本申请的一种实施例中，所述净化装置包括脱氟装置和有机物处理装置；所述脱氟装置和有机物处理装置均设置在所述破碎机和所述引风装置之间的循环风管上；或者，所述脱氟装置连接于所述破碎机和所述引风装置之间的循环风管上，所述有机物处理装置设置在所述排气装置和所述加温装置之间的循环风管上。

本申请的一种实施例中，所述有机物处理装置设置在所述排气装置和所述加温装置之间的循环风管上时；所述有机物处理装置包括：第五进气口和第六进气口，分别与所述排气装置和所述加温装置的出气端连通；以及第五出气口和第六出气口，分别与外界以及所述加温装置的进气端连通。

根据本申请的第二个方面，提供一种锂电池的破碎吸附方法，应用于第一方面任一项的所述锂电池的破碎吸附系统，包括以下步骤：

启动所述惰性气体补充装置，将所述惰性气体通过所述惰性气体补充口通入所述破碎机内，并进入所述系统内；

将所述锂电池置入所述破碎机内，启动所述破碎机将所述锂电池破碎成带有易挥发物的物料，所述惰性气体带动所述易挥发物通过第一出气口进入第二进气口，所述净化装置吸收并去除所述易挥发物，所述惰性气体通过所述第二出气口进入所述第一进气口，并回流至所述破碎机内。

在所述启动所述惰性气体补充装置，将所述惰性气体通过所述惰性气体补充口通入所述破碎机内，并进入所述系统内的步骤之后，还包括：

当检测到氧气含量低于安全阈值时，停止惰性气体补充装置向所述惰性气体补充口通入惰性气体，并开启加温装置对所述系统进行预热；

当检测到系统内的温度达到设定温度时，停止加温装置进行预热，将所述锂电池置入所述破碎机内，并启动所述破碎机将所述锂电池破碎成带有易挥发物的物料。

本申请提供的锂电池的破碎吸附系统，包括破碎机，设有惰性气体补充口、第一进气口和第一出气口，所述破碎机用于将锂电池破碎为带有易挥发物的物料；净化装置，位于所述破碎机的下一工序，所述净化装置设有第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与所述第二进气口连通，所述第二出气口与所述第一进气口连通，所述净化装置用于净化易挥发物；以及惰性气体补充装置，连接于所述破碎机的所述惰性气体补充口，所述惰性气体补充装置用于向所述破碎机内通入惰性气体。在破碎锂电池之前，先再破碎机内通入常温惰性气体，用于稀释氧气，从而在开始破碎锂电池的时候，氧气浓度已经被稀释，从而在锂电池破碎时不会与高浓度的氧气接触，温度不易急剧上升，不容易发生燃爆风险，且设置惰性气体补充装置向破碎机内通入惰性气体，其能耗低，设备少且空间占地面积小，破碎后的易挥发物随着惰性气体进入净化装置进行吸收并去除，剩下的惰性气体回到破碎机内进行再次吸附，进一步降低了能耗，提高了惰性气体的循环利用率，同时，利用锂电池破碎过程中的产热，补充循环惰性气体损失掉的内能，实现对破碎过程中物料的升温，快速脱附破碎时锂电池内部的有毒有害易挥发的物质，减少单独后续增加加热设备的设备通入和运行功耗。此外，大量的惰性气体形成的气流对破碎后的物料搅动，可加速物料周围的气体流动的同时减少物料的堆积，有益于易挥发物的快速挥发的同时减少热量积聚而导致的温度极速上升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。另外，在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，且附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出本申请实施例提供的一种锂电池的破碎吸附系统的结构示意图；

图2示出本申请实施例提供的另一种锂电池的破碎吸附系统的结构示意图；

图3示出本申请实施例提供的一种锂电池的破碎吸附方法的流程图。

附图标记说明：

1、破碎机；11、第一进气口；12、第一出气口；13、进料端；14、出料端；15、惰性气体补充口；2、脱氟装置；21、第二进气口；22、第二出气口；3、引风装置；31、第三进气口；32、第三出气口；4、排气装置；5、加温装置；51、第四进气口；52、第四出气口；53、进气端；54、出气端；6、惰性气体补充装置；7、有机物处理装置；71、第五进气口；72、第五出气口；73、第六进气口；74、第六出气口；8、锂电池；9、物料；91、易挥发物；10、循环风管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-图2所示，本申请提供的锂电池8的破碎吸附系统，包括破碎机1，设有惰性气体补充口15、第一进气口11和第一出气口12，所述破碎机1用于将锂电池8破碎为带有易挥发物91的物料9；净化装置，位于所述破碎机1的下一工序，所述净化装置设有第二进气口21和第二出气口22，所述第一出气口12与所述第二进气口21连通，所述第二出气口22与所述第一进气口11连通，所述净化装置用于净化易挥发物91；以及惰性气体补充装置6，连接于所述破碎机1的所述惰性气体补充口15，所述惰性气体补充装置6用于向所述破碎机1内通入惰性气体。在破碎锂电池8之前，先再破碎机1内通入常温惰性气体，用于稀释氧气，从而在开始破碎锂电池8的时候，氧气浓度已经被稀释，从而在锂电池8破碎时不会与高浓度的氧气接触，温度不易急剧上升，不容易发生燃爆风险，且设置惰性气体补充装置6向破碎机1内通入惰性气体，其能耗低，设备少且空间占地面积小，破碎后的易挥发物91随着惰性气体进入净化装置进行吸收并去除，剩下的惰性气体回到破碎机1内进行再次吸附，进一步降低了能耗，提高了惰性气体的循环利用率，同时，利用锂电池8破碎过程中的产热，补充循环惰性气体损失掉的内能，实现对破碎过程中物料9的升温，快速脱附破碎时锂电池8内部的有毒有害易挥发的物质，减少单独后续增加加热设备的设备通入和运行功耗。此外，大量的惰性气体形成的气流对破碎后的物料9搅动，可加速物料9周围的气体流动的同时减少物料9的堆积，有益于易挥发物91的快速挥发的同时减少热量积聚而导致的温度极速上升。

此外，还包括循环风管，破碎机1与净化装置之间的气体连通通过循环风管实现，并且，破碎机1包含相对内腔转动的破碎轴，破碎轴外周设有碾压辊，给碾压辊相对内腔壁面转动，从而破碎锂电池8。破碎机1为密封破碎机1，用于破碎锂电池8，密封破碎过程中，无气体、异味及粉尘泄漏。破碎机1还具有进料端13和出料端14，进料端13用于向破碎机1内放置锂电池8，出料端14用于将脱附易挥发物91后的物料9排出至下一工序，利用闭式循环风(惰性气体)加干法除氟的方式，减少气体外排，减少能耗损失和惰性气体的用量，脱氟装置2能够给利用物理捕捉和化学反应，消除循环气体中的有毒有害组分，起到脱附作用。

本实施例中，还包括引风装置3，用于使所述破碎机1和所述净化装置内的气体流动以形成气体循环，所述引风装置3设置在所述净化装置和所述破碎机1之间，所述引风装置3包括：第三进气口31，所述第三进气口31与所述第二出气口22连通；以及第三出气口32，所述第三出气口32与所述第一进气口11连通。为了使系统内的气流循环气流，在系统内设置引风装置3(即引风机)，为系统持续提供循环风的动力，且引风装置3的第三进气口31和第四出气口52分别通过循环风管与第二出气口22和第一进气口11相连通。

进一步地，所述系统还包括排气装置4，用于排出所述系统内高于压力设定值的气体，所述排气装置4设置在所述引风装置3和所述破碎机1之间的管路上。在通入惰性气体的同时，在所述系统内设置排气装置4，该排气装置4为排气阀，可以在排气阀内设定排气压力，当检测到所述系统内的压力超过设定压力时，能够向外界自动排气，即通入惰性气体后不仅能够稀释系统内的氧气，而且随着通入的惰性气体越来越多，系统内的压力越来越大，排气阀自动开启，部分气体排出，进一步减少氧气含量，降低破碎锂电池8时温度过高的风险，并且，该排气装置4为单向排气阀，外界气体无法通过单向排气阀进入到系统内，从而防止氧气回流至系统内。

另外，还包括加温装置5(可以为加热管)，用于向所述系统内加温，所述加温装置5设置在所述引风装置3和所述破碎机1之间，所述加温装置5包括：第四进气口51，所述第四进气口51与所述第三出气口32连通；以及第四出气口52，所述第四出气口52与所述第一进气口11连通。在惰性气体通入完成后，系统内的温度会降低，从而设置一加温装置5，该加温装置5设置在所述引风装置3和所述破碎机1之间，其第四进气口51和第四出气口52分别通过循环风管与第三出气口32和第一进气口11连通，在惰性气体充入完成后，加温装置5通过循环风管向系统内各个装置通入热风，将系统内的温度升温至一定温度(不超过170℃，防止无聊的内隔膜裂解，无法回收)，从而便于易挥发物91挥发，对其进行吸附。

为了方案的完整性，还包括与所述惰性气体补充装置6和所述加温装置5分别电连接的氧气含量检测装置；在预热过程中，所述氧气含量检测装置检测到当前氧气含量低于安全阈值时，控制所述惰性气体补充装置6停止向所述破碎机1内通入惰性气体，并控制开启所述加温装置5进行预热，氧气含量检测装置能够防止通入过多的惰性气体，导致氧气含量过低。

此外，还包括与所述加温装置5和所述惰性气体补充装置6分别电连接的温度检测装置；在破碎吸附过程中，所述温度检测装置检测到当前系统内温度低于最低温度阈值时，控制所述加温装置5进行升温，所述温度检测装置检测到当前系统内温度高于最高温度阈值时，控制所述加温装置5停止升温，并控制所述惰性气体补充装置6向所述破碎机1内通入惰性气体进行降温，同时在破碎吸附的过程中，当温度过低时，可以控制加温装置5对气体升温，使得易挥发物91顺利挥发，当温度过高时，控制加温装置5停止升温，并打开惰性气体补充装置6，向系统内通入低温惰性气体，从而降低系统温度，防止温度过高导致锂电池8发生燃爆的风险，维持系统温度稳定，防止超温导致电池内隔膜裂解。

本实施例中，如图1所示，所述净化装置包括脱氟装置2和有机物处理装置；所述脱氟装置2和有机物处理装置7均设置在所述破碎机1和所述引风装置3之间的循环风管上。脱氟装置2和有机物处理装置7即成为一体式的净化装置，结构简单，节省空间。

或者，另一种方案中，如图2所示，所述脱氟装置2连接于所述破碎机1和所述引风装置3之间的循环风管上，所述有机物处理装置7与所述排气装置4连接。即脱氟装置2位于所述破碎机1和所述引风装置3之间的循环风管上，而有机物处理装置7则直接与排风装置和加温装置5连接，用以在有机物处理装置7焚烧处理有机物的时候，将产生的热量送至加温装置5，加温装置5回收利用。

具体地，所述有机物处理装置7与所述排气装置4连接时；所述有机物处理装置7包括：第五进气口71和第六进气口73，分别与所述排气装置4和所述加温装置5的出气端54连通；以及第五出气口72和第六出气口74，分别与外界以及所述加温装置5的进气端53连通。

为了利用有机物处理装置7焚烧处理有机物产生的热量，将排气阀和加温装置5的出气端54分别通过管路与第五进气口71和第六进气口73连通，且加温装置5的进气端53与第六出气口74连通，有机物处理装置7焚烧后产生的余热经过第六出气口74进入加温装置5的进气端53，经加温装置5利用其热量后，经过加温装置5的出气端53回流至第六进气口73，从而可以往复利用有机物处理装置7焚烧处理有机物产生的热量，且第五出气口72为尾气排放口，经过有机物处理装置7处理后的尾气经过第五出气口72排出。

如图3所示，本申请还提供一种锂电池8的破碎吸附方法，应用于第一方面任一项的所述锂电池8的破碎吸附系统，包括以下步骤：

S1、启动所述惰性气体补充装置6，将所述惰性气体通过所述惰性气体补充口15通入所述破碎机1内，并进入所述系统内；

S2、将所述锂电池8置入所述破碎机1内，启动所述破碎机1将所述锂电池8破碎成带有易挥发物91的物料9，所述惰性气体带动所述易挥发物91通过第一出气口12进入第二进气口21，所述净化装置吸收并去除所述易挥发物91，所述惰性气体通过所述第二出气口22进入所述第一进气口11，并回流至所述破碎机1内。

在所述启动所述惰性气体补充装置6，将所述惰性气体通过所述惰性气体补充口15通入所述破碎机1内，并进入所述系统内的步骤之后，还包括：

当检测到氧气含量低于安全阈值时，停止惰性气体补充装置6向所述惰性气体补充口15通入惰性气体，并开启加温装置5对所述系统进行预热；

当检测到系统内的温度达到设定温度时，停止加温装置5进行预热，将所述锂电池8置入所述破碎机1内，并启动所述破碎机1将所述锂电池8破碎成带有易挥发物91的物料9。

本实施例的工作方法：

锂电池8进入破碎机1前，先同时启动惰性气体补充装置6和引风机，系统内的气体在内部循环，因惰性气体被不断通入，原系统内的氧气被稀释，并不断从排空装置内排出。待检测到氧气含量低于安全阈值时，停止惰性气体补充装置6补充惰性气体，并开启加温装置5进行加温。待温度达到设定温度后，启动破碎机1，锂电池8经过进料端13进入破碎机1内，被破碎成小块的物料9。小块的物料9在下落过程中，表面的易挥发物91被带有一定温度的惰性气体迅速带离至破碎机1的第一出气口12，通过第二进气口21进入净化装置，易挥发物91中的有害气体经脱氟装置2时被吸收去除，经处理后的惰性气体通过第二出气口22进入引风机的第三进气口31，再通过引风机的第三出气口32输送至加温装置5的第四进气口51，并在加温装置5中进行加热，然后通过加温装置5的第四出气口52重新进到破碎机1的第一进气口11。惰性气体因此在系统内形成闭路循环，不断带离小块物料9表面的易挥发物91，实现锂电池8破碎同步去除易挥发有毒有害气体的目的。

在处理过程中，如出现锂电池8破碎后短路自发热情况，而导致系统内温度快速升高的情况时，需停止加温装置5，并同时开启惰性气体补充装置6，通入低温的惰性气体对系统进行降温，保证系统的稳定运行。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。