楊思蔚，杜光潮，王立新，劉魯平，李晶晶，郭曉磊

（浙江新時代中能循環(huán)科技有限公司，浙江 紹興 312369）

由于能源環(huán)保存在可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢，我國正在努力發(fā)展新能源汽車新興產(chǎn)業(yè)。為了更好適應我國緊跟未來全球電動新能源車和電動汽車電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新市場情況，我國的新能源電動汽車、專用車和動力電池出貨量也已開始迅速呈現(xiàn)多年以來持續(xù)高速增長的新狀態(tài)。2020年我國動力電池產(chǎn)量累計83.4GWh，同比累計下降2.3%。其中三元電池產(chǎn)量累計48.5GWh，占總產(chǎn)量58.1%，同比累計下降12.0%；磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量累計34.6GWh，占總產(chǎn)量41.4%，同比累計上升24.7%。同年，我國動力電池累計銷量達65.9GWh，同比累計下降12.9%。其中三元電池累計銷售34.8GWh，同比累計下降34.4%；磷酸鐵鋰電池累計銷售30.8GWh，同比累計增長49.2%，是唯一實現(xiàn)同比正增長產(chǎn)品。

2020年，我國動力電池裝車量累計63.6GWh，同比累計上升2.3%。2021年1-3月，我國動力電池裝車量累計23.2GWh，同比累計上升308.7%。其中三元電池裝車量累計13.8GWh,占總裝車量59.5%，同比累計上升219.6%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計9.4GWh,占總裝車量40.4%，同比累計上升603.3%。通過動力電池產(chǎn)銷量和裝車量的比較，可見磷酸鐵鋰電池發(fā)展?jié)摿薮螅瑒蓊^迅猛，未來有望成為動力蓄電池的主力軍。

我省動力電池產(chǎn)業(yè)概況：2014-2017年，浙江省新能源汽車產(chǎn)量累計已達245595輛，2017年全省新能源電池產(chǎn)量1.548GWH。到2017年底浙江省新能源汽車保有量達到141058輛。全省共有新能源城市公交車9000余輛，占公交車總數(shù)量比例為25.8%。2017年新能源純電動乘用車銷量占全國總銷量20%以上。預計到2020年，浙江省的廢舊動力蓄電池達到2.5到3萬噸。

2020年，全省新能源汽車產(chǎn)量達7.7萬輛，占全省汽車產(chǎn)量的6.1%、全國新能源汽車產(chǎn)量的5.3%。 到2025年，浙江將培育10家生態(tài)主導型企業(yè)。重點支持吉利汽車集團發(fā)展新能源汽車，至2025年新能源車型銷售占比超過30%，同時在傳統(tǒng)車領域重點發(fā)展新一代的高壓混合動力系統(tǒng)，實現(xiàn)整車碳排放同比2020年降低30%以上。

由于我國動力環(huán)保汽車發(fā)展前景一片大好，電池的生命周期研究也勢在必行，從電池的制造到最終報廢環(huán)節(jié)，為了實現(xiàn)材料的循環(huán)利用，讓整個產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。為了更好地處理報廢的動力鋰電池，實現(xiàn)保護環(huán)境和經(jīng)濟增長的雙重效益，從業(yè)工作者必須了解動力鋰電池的成分構造、回收流程和具體安全要素。

1 動力鋰電池的成分構造

動力電源鋰電池本身所含的化學成分比較復雜，電池中一般含有大量重金屬和鐵元素(包括銅、鎳、錳等)，六氟磷酸鋰(LiPF6)、有機酸和碳酸酯、難溶的降解劑等有機溶劑及其他易分解和水解的副產(chǎn)物。LiPF6穩(wěn)定性較差易熱分解、水解時放出水解產(chǎn)物LiPF5、HF等多種劇毒性的氣體。鈷和鉻鎳和黃銅等少量重金屬在自然環(huán)境中通常具有快速累積氧化效應，污染泥土土壤和地下河的水源，并通過污染生物鏈，最終嚴重危害人類健康和生態(tài)環(huán)境。

廢棄日用蓄電池材料中的金屬塑料或其他金屬外殼，以及電解液中的電解質硅酸鹽、金屬電解鹽等廢料，均對其具有較高的回收利用價值。對于各類動力電池資源進行充分資源化利用回收，不僅可以有效減少使用廢舊電池對于生態(tài)環(huán)境的各種污染物，并帶來顯著經(jīng)濟環(huán)境效益，而且還能有效實現(xiàn)動力電池中各種資源重要組分的充分利用回收和再利用，產(chǎn)生巨大社會經(jīng)濟效益。同時還能積極響應黨和國家關于發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟、建設資源節(jié)約型小康社會的經(jīng)濟發(fā)展重大戰(zhàn)略。目前國內外動力電池產(chǎn)品回收主要還是依靠人工拆解進行產(chǎn)品拆解，自動化人工拆解應用程度很低，而且國內動力電池產(chǎn)品拆解回收過程中可能產(chǎn)生的任何廢氣、廢液、粉塵對生產(chǎn)環(huán)境和工人均可能帶來嚴重的環(huán)境危害性，因此國內動力電池產(chǎn)品回收生產(chǎn)企業(yè)目前迫切需要采用自動化、全封閉人工拆解回收設備，才能真正實現(xiàn)國內動力電池產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、安全、可靠、高速、有效地進行拆解以及回收。

2 動力電池回收流程

在目前電動汽車使用工況下，動力電池初始放電后的容量已經(jīng)衰減到初始放電容量80%時，即已經(jīng)無法完全滿足提高車用性能的要求，必須及時更換新動力電池來繼續(xù)維持、提高電動汽車使用性能。動力電池金屬回收的兩大主要途徑無論用的是目前被廣泛工業(yè)采用的三元錳鎳鋰電池還是磷酸鐵錳鎳鋰電池，其中的富含鈷酸鉻鎳鈷和錳酸鐵鋰等珍貴金屬，不妥當利用回收，都將對其造成大量重金屬環(huán)境污染，具有強烈的腐蝕性和具有強毒性的金屬電解質。為了對新型動力電池原料進行有效率的回收，全球通常普遍采用的電池回收技術方法大致分為兩種：一種是梯級梯次利用，即對從電動汽車上用到退役的新型動力電池原料進行二次梯級利用或多次梯級利用；第二種則是二次再生梯級利用，也就是將動力電池進行拆解，對電池原料和重要金屬部件進行再次回收。為了有效充分利用廢舊動力電池現(xiàn)有資源，節(jié)約家用動力電池的長期使用維護成本，目前對廢舊家用動力電源鋰電池進行回收和再利用主要方法是先對其進行余下電能梯次回收利用，最終再對其進行徹底清理拆解并待回收后再利用。據(jù)電池行業(yè)專家調研人員了解，國內目前還是沒有實現(xiàn)電池組件單體化的自動化組裝拆解生產(chǎn)設備。

3 技術實現(xiàn)要素

本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術中存在的缺點，而提出的一種廢舊動力電池自動拆解裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

一種廢舊車用動力電池自動更換拆解板的裝置，包括兩個拆解板平臺，所有拆解板平臺的頂部全部放置在所有動力電池板的殼體，拆解板平臺的頂部固定裝置安裝的只有兩個固定滑動架板；兩個固定滑動架板相互靠近遠離的一側均固定滑動裝置安裝的只有固定升降板；兩個固定升降板相互遠離靠近的在另一側固定裝置安裝的只有同一個頂部控制板，頂部控制板的頂部滑動開設的只有兩個滑動調節(jié)孔；兩個滑動調節(jié)孔內均固定滑動裝置安裝的只有主動電機拆解板；兩個主動電機拆解板相互遠離靠近的一側均滑動固定裝置安裝的只有第一齒條；兩個固定調節(jié)板的孔相互遠離靠近的在另一側內壁上滑動開設的只有同一個固定調節(jié)孔；兩個第一齒條均與第一齒輪相互嚙合，調節(jié)孔的內壁上固定裝置安裝的只有兩個氣缸，氣缸的兩個輸出傳動軸通過固定裝置連接在主動電機拆解板的一側，所述主動固定拆解板的底部固定開設安裝有多個凹槽，多個傳動凹槽內均固定轉動一端安裝安設有一個切割盤，多個切割盤的一側均頂部固定滑動安裝安設有第一圓桿，多個傳動凹槽的頂部一側內壁上均固定開設安裝有一個圓孔，圓桿固定轉動一端安裝在其相對應的一個圓孔內，多個圓桿的桿上一端均頂部固定滑動安裝安設有鏈輪，多個傳動鏈輪上同一傳動鏈條連接安裝有同一個傳動鏈條，多個鏈輪的其中一個放在鏈輪的桿上一側固定滑動安裝安設有第一蝸輪，凹槽的頂部內壁上固定開設安裝有第一傳動桿圓孔，傳動孔內固定轉動一端安裝安設有第一傳動桿，傳動桿的頂部底端滑動點端固定安設加裝有第一圓錐蝸桿，第一圓錐蝸桿與第一蝸輪采用嚙齒結合，傳動桿的底部頂端固定滑動安裝安設有第一個圓錐齒輪，兩個主動固定拆解板的頂部均固定轉動一端安裝安設有第一轉動桿，兩個固定轉動桿的桿上一端均固定開設安裝有伸縮槽，頂部控制板的頂部固定滑動安裝安設有第一連接座，連接桿與座上固定轉動一端安裝安設有第一連接桿，連接桿一端滑動分別安裝在兩個主動伸縮板凹槽內，連接座與桿上一端固定滑動連接安裝有第二第一控制輪，連接座的頂部固定頂端安裝安設有第二電機，第二電機的驅動輸出端與軸上部的固定頂部連接安裝有第一控制輪，第一控制輪與第二控制輪嚙合，所述主動機在拆解板的兩側均分別開設一個有固定槽，兩個固定板在槽內均可以滑動于已安裝的另有一個移動拆解板，兩個移動板相互遠離的一側均固定安裝有被動拆解板。所述各個固定槽的頂部內壁上分別開設的各有一個滑槽，移動后在板的頂部固定槽的安裝處設有一個滑塊，滑塊內的滑動板可安裝在各個滑槽內，兩個安裝滑塊的另外一側內部分別開設的滑槽只有一個安裝螺紋孔，滑槽內部在安裝轉動停止處和外部安裝轉動處分別設有第二絲桿，第二絲桿螺紋安裝在螺紋孔內，第二絲桿上固定套設有第二蝸輪，主動拆解板的兩側均開設有控制槽，兩個控制槽內均轉動安裝有第二齒輪。齒輪調節(jié)孔的兩側內壁上均經(jīng)過固定分別安裝了各有第二鏈輪齒條，第二鏈輪齒條與其相對應的第二鏈條齒輪齒相嚙合，兩個旋轉控制槽的底部內壁上均分別開設了各有一個旋轉控制孔，兩個第二齒輪的底部均固定安裝有旋轉桿，旋轉桿轉動安裝在對應的旋轉孔內，兩個旋轉桿的底端均固定安裝有第二蝸桿，第二蝸桿與對應的第二蝸輪嚙合。

4 安全實現(xiàn)要素

4.1 安全管理

我國的鈦酸鋰電池安全管理體系有一套相對完善的安全生產(chǎn)管理操作規(guī)則，鋰離子復合電池安全生產(chǎn)設備出來后，在安全到達廣大消費者手中之前，還可能需要對其進行一系列啟動檢測，包括：電池擠壓啟動測試、撞擊啟動測試、短路啟動測試、溫度控制循環(huán)啟動測試等，有效保證離子電池的使用安全性，降低電池安全隱患。聯(lián)鼎作為專業(yè)的第三方檢測機構，擁有國外各大權威機構認可的實驗室，能夠快速為你提供專業(yè)的檢測服務。鋰電池安全無法徹底解決，但是可以通過嚴格的安全檢測，降低風險，提高消費者使用的安全系數(shù)。

4.2 安全隱患

一般來說，鋰離子燃料電池長期出現(xiàn)安全隱患的問題主要表現(xiàn)在：較為快速燃燒甚至發(fā)生爆炸。出現(xiàn)這些安全隱患問題的原因主要在于大部分離子電池的電源熱供應失控，除此之外，一些外部安全因素，如電池過充、火源、擠壓、穿刺、短路等安全隱患問題都可能會直接導致電池安全隱患出現(xiàn)。

5 小結與展望

本文主要進行了我國動力電源鋰電池材料拆解利用試驗成果研究，根據(jù)拆解試驗成果結果及分析有以下結論：

（1）對于動力電源鋰電池徹底封閉拆解后的回收操作方式，必須充分利用一種全自動化徹底拆解回收設備，對其進行完全封閉方式拆解，不能直接采用人工方式拆解，避免對正常操作過的工人身體造成較大身體上的傷害。

（2）我們可以考慮采用含氟砂輪片自動切割機的方式對含氟動力電池進行切割，切割多個工位后會產(chǎn)生較多的電池粉塵，并同時排放大量含氟電池廢氣，必須同時配備電池粉塵廢氣過濾處理設備、含氟電池廢氣凈化處理器等設備對電池粉塵、廢氣處理進行除塵凈化，防止造成環(huán)境污染。

（3）水池電芯外殼夾爪分離后的取芯，這種操作方式對夾爪分離后的水池電芯外殼進行抓取，可靠性并不穩(wěn)定，原因主要可能是部分家用電池組在繼續(xù)使用水池電芯外殼過程中，由于水池組的電芯夾爪外殼粘附材料與部分水池機芯電解液相互作用，從而導致外殼膨脹或溫度上漲，從而緊固了部分電池組的電芯夾層外殼，夾爪抓取水池電芯外殼過程中，由于電池進入空氣過程中的化學負壓以及電芯外殼力粘附夾層材料之間摩擦力的相互作用等等，都會嚴重阻礙水池電芯外殼夾爪分離，在繼續(xù)進行電芯夾爪抓取水池電芯外殼過程的途中，易發(fā)生外殼撕裂破碎，從而容易導致造成水池電芯外殼夾爪分離后的取芯過程無法正常順利完成。

本文結合拆解技術試驗研究結果，對于動力電池生產(chǎn)自動化設備拆解，環(huán)保能源回收充電設備技術研發(fā)，生產(chǎn)工藝設計優(yōu)化，具有重要的研究指導意義。綜合上述試驗研究結果，還需要對我國動力電池自動智能拆解技術設備系統(tǒng)進行二期工程設計技術優(yōu)化，實現(xiàn)我國動力電池全自動智能拆解，滿足動力電池材料回收生產(chǎn)行業(yè)、企業(yè)的回收生產(chǎn)技術需求，推動我國動力電池回收工業(yè)化以及回收生產(chǎn)技術水平的穩(wěn)步發(fā)展。