CN109672003A - 一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置及拆解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置及拆解方法，该装置包括：控制***以及流水线式的拆解***：间歇式上料装置（1）、一号自动化切边装置（2）、工位转换装置（3）、二号自动化切边装置（4）和分离取芯装置（5）；控制***控制拆解***的各个部件进行流水线式作业：间歇式上料装置将废锂离子电池运送至一号自动化切边装置，完成电池对称两侧的切边，工位转换装置将切边后的电池旋转90度并运送到二号自动化切边装置，完成电池另外两侧的切边，分离取芯装置将上下表壳与电芯分离并收集。本发明自动化程度高、适应性强，使用刀切拆解的方式有效地保证了锂离子电池拆解过程中的放电、安全问题，并最大程度地实现电芯和电池外壳的分离。

Description

一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置及拆解方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池回收处理领域，特别涉及一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置及拆解方法。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，手机等产品成为了人们生活中的必需品，手机产品更新换代速率的加快，报废掉的大量手机产品中的锂离子电池造成了大量浪费的同时，也带来了环境污染的困扰。

目前，我国已成为锂离子电池最大的生产、消费和出口国，同时废弃的锂离子电池也呈现爆发式的增长，预计到2020年废旧锂离子电池将累计达到250亿只，因而各电池生产企业也即将面临巨大的环保压力、锂离子电池原材料短缺和价格不断上涨的现状。

据初步估计，一块钴酸锂离子电池约含金属钻15%，铜14%，铁25%，铝4.7%，锂0.1%。这些金属属一次资源，极具回收价值。尤其金属钴是稀少、价格较贵的金属，没有单独的矿床，大多伴生于铜、镍矿中，且品位较低。按每年报废一亿只计，其中可回收的钴约为600吨，废旧锂离子电池中钴含量较钴精矿中还要高。可见，实现废锂离子电池的资源化回收，能有效缓解我国金属资源的短缺问题。

近年来，一些企业开始了废锂离子电池的回收处理，在废旧锂离子电池的整个回收处理过程中，前处理工艺是非常必要的，然而由于技术和经济等方面的原因，目前大部分企业仍采用压碎、筛分、磁选和人工拆解等前处理方法，这种先混后分的回收方式，不仅增加了后期资源分离的难度，更造成了锂离子电池中贵重金属资源回收效率低的问题。因此研究开发包括自动化拆壳技术、自动化拆片技术在内的、面向不同型号锂离子电池的自动化拆解工艺和智能拆解机构，达到低成本、低污染、高效率的废旧锂离子电池快速、安全、环保拆解是十分迫切和有挑战性的。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题是，针对现有的方形废旧锂离子电池型号不统一、锂离子电池生产工艺的不可逆性以及拆解工艺中存在的自动化程度低、适应性差和效率低下等问题，提供了一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置和及拆解方法，该方法和装置自动化程度高、适应性强，使用刀切拆解的方式有效地保证了锂离子电池拆解过程中的放电、安全问题，并最大程度地实现电芯和电池外壳的分离，具有较高的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置，

包括：控制***以及流水线式的拆解***，所述拆解***包括：依次固定在方钢搭建的机架之上的间歇式上料装置、一号自动化切边装置、工位转换装置、二号自动化切边装置和分离取芯装置；控制***控制拆解***的各个部件进行流水线式作业：所述间歇式上料装置将废离子电池以一定频率运送至一号自动化切边装置，一号自动化切边装置完成对废锂离子电池对称两侧的切边动作，工位转换装置将切边后的废锂离子电池旋转90度并运送到二号自动化切边装置，二号自动化切边装置完成对废锂离子电池另外两侧的切边动作，经过两次切边后的废锂离子电池仅包含上表壳、电芯、下表壳，最后由分离取芯装置（5）将上下表壳与电芯分离，并分别收集；

所述一号自动化切边装置和二号自动化切边装置均包括：入料测距装置，同步调距平台，模块化变距压边装置，推送运动平台，变距刀切装置和废料汇流装置；所述同步调距平台设置有两个相互距离可调的分平台，所述变距刀切装置具有两把分别固定在两个分平台上的刀具；所述模块化变距压边装置可随同步调距平台同步张合且与推送运动平台连接，将废锂离子电池压紧在同步调距平台上且随推送运动平台一起进行运动，沿途经过刀具实现废锂离子电池两端的切割。

进一步对间歇式上料装置的优化方案为：所述间歇式上料装置包括：送料传送带和上料滑槽；所述送料传送带上设置挡条将其划分成多个单独方形空间进行废锂离子电池的放置；所述上料滑槽连接送料传送带的尾端与一号自动化切边装置中的入料测距装置。送料传送带配合一个切边工序完成的时间进行间歇性推送。上料滑槽是连接传送带尾端与一号自动化切边装置中的入料测距装置，起到对锂离子电池导向的作用。

进一步对一号自动切边装置的优化方案为：

同步调距平台：包括作为分平台的、开口相对的两个U型槽及用于调节两个U型槽之间距离的双向丝杠同步调距装置；其中外侧的U型槽的上平面为一号调距平台，内侧的U型槽的上平面为二号调距平台，一号调距平台的尾端上部设置有推出气缸，二号调距平台上表面与推出气缸相对应的位置设置有外接平台；一号调距平台和二号调距平台下侧平行设置有沿U型槽开口边缘延伸的长槽；

入料测距装置：由一号调距平台上的测距气缸、二号调距平台上的阻挡气缸和一号调距平台左右两侧限制废锂离子电池走向的挡条组成；阻挡气缸所载推板前端面距刀具前端面5-10mm（根据电池长度，由阻挡气缸进行调整），用于控制对锂离子电池切边的深度；

模块化变距压边装置：包括两套带有长平键的滑动底座、两套带通槽的垂直U型块、两套带平键的空心压块、一块实心压块及一个压紧气缸；所述滑动底座通过长平键分别与一号调距平台、二号调距平台下侧的长槽相配合，可沿所述长槽滑动；两套垂直U型块分别与两套滑动底座相连；空心压块***垂直U型块内，两块空心压块分别与两套垂直U型块的通槽相配合，两块空心压块之间的距离因一号调距平台、二号调距平台的分开而加大，且两块空心压块的空心部分可相连通；所述实心压块上端与压紧气缸相连，下端***两块空心压块连通的空心部分，可压住两个空心压块各一部分；

推送运动平台包括：带有通槽且分别与滑动底座上的平键相配合的外框架、固定压紧气缸的顶板、一套直线滑块滑轨和一个推送液压缸；直线滑块滑轨设置在外框架底部，其滑动方向与一号调距平台、二号调距平台下侧长槽方向相同，推送液压缸通过一个推送连接头与外框架的侧部相连；

变距刀切装置包括：两套Z型压紧块、两把加工了斜刃和打磨了刃口的硬质合金材质的刀具和固定螺钉；两把刀具通过两套Z型压紧块分别安装在一号调距平台、二号调距平台上，并通过螺钉固定，刀具斜口向下安装，切割方向与一号调距平台、二号调距平台下侧长槽方向相同；

废料汇流装置包括：与刀具相配合以保证切边废料完整的收集的导料槽、与导料槽下端相配合的废料汇流槽。

进一步对工位转换装置的优化方案为：所述的工位转换装置包括：垂直丝杆电机模组、水平方丝杆电机模组、及两个多轴机械手；所述水平丝杆电机模组安装在垂直丝杆电机模组前端且可随其上下运动，两个多轴机械手安装在水平丝杆电机模组前部且可沿水平方向移动；每个多轴机械手包括一个旋转气缸、一个夹紧气缸和一个推板组件，所述旋转气缸下端连接所述推板组件，旋转气缸可带动推板组件作90度旋转，所述推板组件的外壳为下端开口的框形，外壳一侧内部设置有推板，推板连接所述夹紧气缸，通过夹紧气缸气缸的推进可夹紧废锂离子电池。

进一步的对二号自动化切边装置的优化方案为：二号自动化切边装置的各部件具体为：

同步调距平台：包括作为分平台的、开口相对的两个U型槽及用于调节两个U型槽之间距离的双向丝杠同步调距装置；其中内侧的U型槽的上平面为三号调距平台，外侧的U型槽的上平面为四号调距平台；四号调距平台尾部设置有推出气缸用于将电池推送至与分离取芯装置；三号调距平台和四号调距平台下侧平行设置有沿U型槽开口边缘延伸的长槽；

入料测距装置：由三号调距平台上的测距气缸、四号调距平台上的阻挡气缸和三号调距平台左右两侧限制废锂离子电池走向的挡条组成；

模块化变距压边装置：包括两套带有长平键的滑动底座、两套带通槽的垂直U型块、两套带平键的空心压块、一块实心压块及一个压紧气缸；所述滑动底座通过长平键分别与三号调距平台、四号调距平台下侧的长槽相配合，可沿所述长槽滑动；两套垂直U型块分别与两套滑动底座相连；空心压块***垂直U型块内，两块空心压块分别与两套垂直U型块的通槽相配合，两块空心压块之间的距离因三号调距平台、四号调距平台的分开而加大，且两块空心压块的空心部分可相连通；所述实心压块上端与压紧气缸相连，下端***两块空心压块连通的空心部分，可压住两个空心压块各一部分；

推送运动平台包括：带有通槽且分别与滑动底座上的平键相配合的外框架、固定压紧气缸的顶板、一套直线滑块滑轨和一个推送液压缸；直线滑块滑轨设置在外框架底部，其滑动方向与三号调距平台、四号调距平台下侧长槽方向相同，推送液压缸通过一个推送连接头与外框架的侧部相连；

变距刀切装置包括：两套Z型压紧块、两把加工了斜刃和打磨了刃口的硬质合金材质的刀具刀具和固定螺钉；两把刀具通过两套Z型压紧块分别安装在三号调距平台、四号调距平台上，并通过螺钉固定，刀具斜口向下安装，切割方向与三号调距平台、四号调距平台下侧长槽方向相同；

废料汇流装置包括：与刀具相配合以保证切边废料完整的收集的导料槽、与导料槽下端相配合的废料汇流槽。

进一步对分离取芯装置的优化方案为：所述的分离取芯装置包括：水平方向的丝杆电机模组、气动手指旋转气缸、直线导轨平行移动型的气动手指、手指连接板、风琴式真空吸盘和三厢分离集料导槽；气动手指上端连接手指连接板，手指连接板包括可张开的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板上分别安装有风琴式真空吸盘，下连接板呈L型，用于阻挡限位推出的完成了两次切边动作的废锂离子电池；气动手指的下端安装有气动手指旋转气缸，气动手指通过连接部件连接至水平方向的丝杆电机模组，从而可沿水平方向移动，移动于二号自动化切边装置与三厢分离集料导槽之间；三厢分离集料导槽包括了三个滑槽，中间的滑槽用于收集电芯，两侧的两个滑槽用于收集上下表壳。

一种适应多规格方形锂离子电池拆解的方法，使用所述的一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置，包括以下步骤：

1）将一批包含了不同尺寸规格的方形废旧锂离子电池，不经过前期放电处理，依次放置到间歇式上料装置上，由间歇式上料装置配合着刀切拆解速度进行上料；

2）废锂离子电池首先滑落到一号自动化切边装置中的同步调距平台上，由入料测距装置进行推送定位和长度方向的测距并反馈给控制***，控制***根据电池长度控制同步调距平台开合到一定距离，并配合着模块化变距压边装置进行将废锂离子电池压紧，然后由推送运动平台带动模块化变距压边装置和废锂离子电池经过随同步调距平台调整的变距刀切装置完成锂离子电池长度方向两侧的切割，两侧切下的部分经由废料汇流装置收集到废料槽中；

3）完成了第一次切边后的废锂离子电池主体，由一号自动化切边装置中的同步调距平台推出，并由工位转换装置将废锂离子电池水平翻转90度，转移到二号自动化切边装置的同步调距平台上；与此同时，一号自动化切边装置的同步调距平台闭合到初始位置，待废锂离子电池工位转换完成后，一号自动化切边装置的推送运动平台恢复到初始位置，一号自动化切边装置的间歇式上料装置继续上料，开始第二块锂离子电池的第一次切边动作；

4）与一号自动化切边装置动作相同，第一块废锂离子电池经由二号自动化切边装置完成另外两侧的切割，两侧切下的部分同样经由二号自动化切边装置的废料汇流装置收集到废料槽中；

5）第一块废锂离子电池完成了两次切边动作后，二号自动化切边装置的同步调距平台闭合到初始位置，然后在推送运动平台的最大位移处，将废锂离子电池推出，与此同时，分离取芯装置水平运动至与二号自动化切边装置进行电池的电芯及上下表壳的分解及收集。

本发明有益效果：

本发明的适应多规格方形锂离子电池拆解的装置及拆解方法具有以下优势：

1.自动化程度高。废锂离子电池经上料装置直至完成切分、分离，均无需人工参与。

2.适应性强。气缸推送不同规格的废锂离子电池入料、夹紧，测量其长度或宽度并将信号反馈给***，便于***进行平台及刀具间距的调整，实现对不同规格废锂离子电池的准确切边。

3.模块化。考虑到方形锂离子电池规格多、变化范围大，将尺寸归类划分为大中小，同时将压紧装置的整体宽度根据大中小类别设计了模块化变距压边装置，对于不同尺寸范围的废锂离子电池，仅需要更换符合其区间的压紧模块即可。

4.压紧、支撑方式更可靠。刀具的下表面相对平台上表面下沉3mm，切边过程中电池切边处一直支撑在平台上，防止切边过程中出现翻边的问题；模块化变距压边装置采用了模块化、分离式的设计，紧贴锂离子电池切边处进行压紧且跟随废锂离子电池一起运动，这样可以最大程度地减少切边过程中锂离子电池的变形，保证切边后锂离子电池外形的完整度。

5.控制单元少，运动同步、可靠。针对前述模块化变距压边装置的要求，设计了通过平键与键槽配合、以平台运动带动压边装置运动且保证了模块化变距压边装置跟随锂离子电池同步运动的结构，减少了需要控制的单元数量，运动更加同步、可靠。

6.不同于传统的效率低下且易产生火花的锯切和价格昂贵的水刀切割，刀切的方式效率更高、价格更低廉且能够迅速完成锂离子电池的破坏性放电操作，安全性高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图1中，1-间歇式上料装置、2-一号自动化切边装置、3-工位转换装置、4-二号自动化切边装置、5-分离取芯装置、6-机架；

图2是间歇式上料装置结构示意图；

图2中，7-上料滑槽、8-送料传送带、9-废锂离子电池；

图3是一号自动化切边装置结构示意图；

图4是入料测距装置结构示意图；

图4中，10-测距气缸、11-阻挡气缸、12-挡条；

图5是同步调距平台结构示意图；

图5中，13-双向丝杆同步调距装置、14-一号调距平台、15-二号调距平台、16-外接平台、17-推出气缸；

图6是双向丝杆同步调距装置各部件连接示意图；

图6中，18-伺服电机、19-减速器、20-底座、21-联轴器、22-双向丝杆、23-螺母、24-螺母座、25-丝杆支撑座、26-丝杆固定座、27-直线滑块、28-直线导轨；

图7是模块化变距压边装置结构示意图；

图7中，29-滑动底座、30-垂直U型块、31-空心压块、32-压紧气缸、33-实心压块；

图8是推送运动平台结构示意图；

图8中，34-直线滑块滑轨、35-推送液压缸、36-推送连接头、37-外框架；

图9是变距刀切装置和废料汇流装置结构示意图；

图9中，38-导料槽、39-刀具、40-Z型压紧块、41-汇流槽；

图10是工位转换装置结构示意图；

图10中，42-垂直丝杆电机模组、43-水平丝杆电机模组、44-旋转气缸、45-夹紧气缸、46-推板组件；

图11是二号自动化切边装置结构示意图；

图11中，47-三号调距平台、48-四号调距平台；

图12是分离取芯装置结构示意图；

图12中，49-水平方向的丝杆电机模组、50-风琴式真空吸盘、51-气动手指连接板、52-气动手指、53-气动手指旋转气缸；

图13是机架结构示意图；

图13中，54-三厢分离集料导槽；55-废料槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，应当理解，此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1~12所示，一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置，

包括：控制***以及流水线式的拆解***，所述拆解***包括：依次固定在方钢搭建的机架6之上的间歇式上料装置1、一号自动化切边装置2、工位转换装置3、二号自动化切边装置4和分离取芯装置5；控制***控制拆解***的各个部件进行流水线式作业：所述间歇式上料装置1将废离子电池运送至一号自动化切边装置2，一号自动化切边装置2完成对废锂离子电池对称两侧的切边动作，工位转换装置3将切边后的废锂离子电池旋转90度并运送到二号自动化切边装置4，二号自动化切边装置4完成对废锂离子电池另外两侧的切边动作，经过两次切边后的废锂离子电池仅包含上表壳、电芯、下表壳，最后由分离取芯装置5将上下表壳与电芯分离，并分别收集；

所述一号自动化切边装置2和二号自动化切边装置4均包括：入料测距装置，同步调距平台，模块化变距压边装置，推送运动平台，变距刀切装置和废料汇流装置；所述同步调距平台设置有两个相互距离可调的分平台，所述变距刀切装置具有两把分别固定在两个分平台上的刀具；所述模块化变距压边装置可随同步调距平台同步张合且与推送运动平台连接，将废锂离子电池压紧在同步调距平台上且随推送运动平台一起进行运动，沿途经过刀具实现废锂离子电池两端的切割。

间歇式上料装置1包括：

送料传送带8和上料滑槽7；所述送料传送带8上设置挡条将其划分成多个单独方形空间进行废锂离子电池9的放置；所述上料滑槽7连接送料传送带8的尾端与一号自动化切边装置2中的入料测距装置。

一号自动化切边装置2的各部件具体为：

同步调距平台：包括作为分平台的、开口相对的两个U型槽及用于调节两个U型槽之间距离的双向丝杠同步调距装置13（所述双向丝杠同步调距装置13 由伺服电机18、减速器19、底座20、联轴器21、一根双向丝杆22、两套螺母23和螺母座24、一个丝杆支撑座25、一个丝杆固定座26、两套直线滑块27、直线导轨28组成。伺服电机18、减速器19、底座20、联轴器21、丝杆固定座26依次连接在双向丝杠22的一端，双向丝杠的另一端连接一个丝杆支撑座25；双向丝杠22的两段不同方向的螺纹上分别套有一套螺母23及与螺母连接的螺母座24；两套直线滑块27及直线导轨28以丝杆为界对称布置在两侧，其中一号调距平台14和二号调距平台15中线均与丝杆轴线垂直，平台底部与螺母座24和两侧直线滑块27相连接，直线导轨28直接安装在机架上，一号调距平台14和二号调距平台15随两套螺母23的运动完成相互之间距离的调节）；其中外侧的U型槽的上平面为一号调距平台14，内侧的U型槽的上平面为二号调距平台15，一号调距平台14的尾端上部设置有推出气缸17，二号调距平台15上表面与推出气缸17相对应的位置设置有外接平台16；一号调距平台14和二号调距平台15下侧平行设置有沿U型槽开口边缘延伸的长槽；

入料测距装置：由一号调距平台14上的测距气缸10、二号调距平台15上的阻挡气缸11和一号调距平台14左右两侧限制废锂离子电池走向的挡条12组成；

模块化变距压边装置：包括两套带有长平键的滑动底座29、两套带通槽的垂直U型块30、两套带平键的空心压块31、一块实心压块33及一个压紧气缸32；所述滑动底座29通过长平键分别与一号调距平台14、二号调距平台15下侧的长槽相配合，可沿所述长槽滑动；两套垂直U型块30分别与两套滑动底座29相连；空心压块31***垂直U型块30内，两块空心压块31分别与两套垂直U型块30的通槽相配合，两块空心压块之间的距离因一号调距平台14、二号调距平台15的分开而加大，且两块空心压块31的空心部分可相连通；所述实心压块33上端与压紧气缸32相连，下端***两块空心压块31连通的空心部分，可压住两个空心压块各一部分；

推送运动平台包括：带有通槽且分别与滑动底座29上的平键相配合的外框架37、固定压紧气缸32的顶板、一套直线滑块滑轨34和一个推送液压缸35；直线滑块滑轨34设置在外框架37底部，其滑动方向与一号调距平台14、二号调距平台15下侧长槽方向相同，推送液压缸35通过一个推送连接头36与外框架37的侧部相连；

变距刀切装置包括：两套Z型压紧块40、两把加工了斜刃和打磨了刃口的硬质合金材质的刀具39和固定螺钉；两把刀具通过两套Z型压紧块分别安装在一号调距平台14、二号调距平台15上，并通过螺钉固定，刀具斜口向下安装，切割方向与一号调距平台14、二号调距平台15下侧长槽方向相同；

废料汇流装置包括：与刀具39相配合以保证切边废料完整的收集的导料槽38、与导料槽38下端相配合的废料汇流槽41。

一号自动切边装置的工作流程为：废旧锂离子电池运送到一号自动化切边装置2中的一号调距平台14上，测距气缸10进行推送，直至推送到二号调距平台15上的阻挡气缸11的推板前端面停止并加紧，同时进行废锂离子电池长度方向的测量，并将得到电池长度的数据反馈给控制***；控制***在获得了入料测距装置提供的电池长度方向的数据信号后，双向丝杠同步调距装置13在电机的驱动下带动一号调距平台14和二号调距平台15同步张开、阻挡气缸11固定不动、测距气缸10推出距离同步调整，直至废旧离子电池两端距刀具39前端面达到指定距离（直至电池两端距一号和二号同步调距平台上所设置的刀具前端面均为5-10mm）；两套滑动底座29也分别跟随一号调距平台14和二号调距平台15进行同步移动，同时带动两块空心压块31在实心压块33上滑动、张开（压块外侧面距刀具外侧面1mm，防止安装误差导致压块被刀具切损，保证了控制的可靠度和运动的准确度），在调整完成后，压紧气缸32运动，推动实心压块33带动两块空心压块31对废锂离子电池两端进行压紧（防止在切边过程中，由于刀具挤压而造成锂离子电池的变形而影响后续工序）；推送液压缸35进行推送，直至最大行程，沿途经过刀具39实现废锂离子电池两端的切割，切除的两侧废料经过废料汇流装置统一汇流到废料槽中进行收集；推出气缸17将切边后的废锂离子电池推至外接平台16以便于工位转换装置3进行下一步工作。

工位转换装置3包括：

垂直丝杆电机模组42、水平丝杆电机模组43、及两个多轴机械手；所述水平丝杆电机模组43安装在垂直丝杆电机模组42前端且可随其上下运动，两个多轴机械手安装在水平丝杆电机模组43前部且可沿水平方向移动；每个多轴机械手包括一个旋转气缸44、一个夹紧气缸45和一个推板组件46，所述旋转气缸44下端连接所述推板组件46，旋转气缸44可带动推板组件46作90度旋转，所述推板组件46的外壳为下端开口的框形，外壳一侧内部设置有推板，推板连接所述夹紧气缸45，通过夹紧气缸45气缸的推进可夹紧废锂离子电池。

工作过程为：当废锂离子电池经过一号自动化切边装置2被推送出来后推至外接平台16，处在水平丝杆电机模组43初始位置的多轴机械手经由垂直丝杆电机模组42向下运动至最大行程，夹紧气缸45通过推板组件46实现对废锂离子电池的夹紧，水平丝杆电机模组43水平移动至最大行程，在此过程中，垂直丝杆电机模组42先上升后下降，同时旋转气缸44顺时针旋转90度，夹紧气缸45回复到初始位置，将完成了第一次切边的废锂离子电池旋转90度后放置在二号自动化切边装置4的入料测距装置中。

二号自动化切边装置4：

与一号自动化切边装置2的工作原理相同、部件及连接关系基本相同，仅工位不同，二号自动化切边装置4的各部件具体为：

同步调距平台：包括作为分平台的、开口相对的两个U型槽及用于调节两个U型槽之间距离的双向丝杠同步调距装置（其结构同一号自动切边装置中的双向丝杠同步调距装置）；其中内侧的U型槽的上平面为三号调距平台47，外侧的U型槽的上平面为四号调距平台48；四号调距平台48尾部设置有推出气缸用于将电池推送至与分离取芯装置5；三号调距平台47和四号调距平台48下侧平行设置有沿U型槽开口边缘延伸的长槽；

入料测距装置：由三号调距平台47上的测距气缸、四号调距平台48上的阻挡气缸和三号调距平台47左右两侧限制废锂离子电池走向的挡条组成；考虑到宽度方向电芯距离外壳较近，所以阻挡气缸所载推板前端面距刀具前端面2-5mm，根据电池长度，由阻挡气缸进行调整，用于控制对锂离子电池切边的深度。

模块化变距压边装置：包括两套带有长平键的滑动底座、两套带通槽的垂直U型块、两套带平键的空心压块、一块实心压块及一个压紧气缸；所述滑动底座通过长平键分别与三号调距平台47、四号调距平台48下侧的长槽相配合，可沿所述长槽滑动；两套垂直U型块分别与两套滑动底座相连；空心压块***垂直U型块内，两块空心压块分别与两套垂直U型块的通槽相配合，两块空心压块之间的距离因三号调距平台47、四号调距平台48的分开而加大，且两块空心压块的空心部分可相连通；所述实心压块上端与压紧气缸相连，下端***两块空心压块连通的空心部分，可压住两个空心压块各一部分；

推送运动平台包括：带有通槽且分别与滑动底座上的平键相配合的外框架、固定压紧气缸的顶板、一套直线滑块滑轨和一个推送液压缸；直线滑块滑轨设置在外框架底部，其滑动方向与三号调距平台47、四号调距平台48下侧长槽方向相同，推送液压缸通过一个推送连接头与外框架的侧部相连；

变距刀切装置包括：两套Z型压紧块、两把加工了斜刃和打磨了刃口的硬质合金材质的刀具和固定螺钉；两把刀具通过两套Z型压紧块分别安装在三号调距平台47、四号调距平台48上，并通过螺钉固定，刀具斜口向下安装，切割方向与三号调距平台47、四号调距平台48下侧长槽方向相同；

废料汇流装置包括：与刀具相配合以保证切边废料完整的收集的导料槽、与导料槽下端相配合的废料汇流槽。

分离取芯装置5包括：

水平方向的丝杆电机模组49、气动手指旋转气缸53、直线导轨平行移动型的气动手指52、气动手指连接板51、风琴式真空吸盘50和三厢分离集料导槽；气动手指52上端连接气动手指连接板51，气动手指连接板51包括可张开的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板上分别安装有风琴式真空吸盘50，下连接板呈L型，用于阻挡限位推出的完成了两次切边动作的废锂离子电池；气动手指52的下端安装有气动手指旋转气缸53，气动手指52通过连接部件连接至水平方向的丝杆电机模组49，从而可沿水平方向移动，移动于二号自动化切边装置4与三厢分离集料导槽54之间；三厢分离集料导槽54包括了三个滑槽，整体宽度与气动手指张开的极限宽度一致，中间的滑槽最宽，用于收集电芯，两侧的两个滑槽略窄，用于收集上下表壳。其工作流程为：废锂离子电池完成了两次切边动作后，将锂离子电池推出，与此同时，直线导轨平行移动型气动手指52水平运动至二号自动化切边装置4（与三号同步调距平台基本接触），并在最大张开位置，锂离子电池前端在L型下连接板的阻挡下保持相对静止，气动手指连接板51闭合至夹紧锂离子电池，上下连接板所安装的风琴式真空吸盘50对上下表壳进行牢固的吸附后，气动手指52恢复到水平初始位置且与三厢分离集料导槽中心线相对应，同时气动手指旋转气缸53逆时针旋转90度，气动手指连接板51张开，电芯落入中间的滑槽；最后，风琴式真空吸盘50松开对上下表壳的吸附，上下表壳落入两侧的滑槽进行收集，之后气动手指52恢复到初始位置，准备进行下一块废锂离子电池的拆解。

上述技术方案中的实心压块和空心压块的尺寸，是根据对锂离子电池不同尺寸进行大中小分类后，进行了大中小模块化的设计。对于不同模块，当平台张开即空心压块运动到极限位置时，实心压块与各空心压块接触面的宽度要大于空心压块宽度的一半，保证压紧的可靠性。

上述技术方案中的压紧方式，是在进行了包括使用分别固定在两个平台上的固定长压条进行全程压紧等试验的基础上，分析出了压紧装置不仅要与平台同步张合，还要同推送装置一起进行运动，否则锂离子电池在切割完成的尾端会产生巨大的弯曲变形。所以上述技术方案中的压紧方式是采用了两套空心压块分别压紧锂离子电池两侧并且由底座上的长平键与平台上的滑槽相配合实现同步张合和相对滑动，确保了在切边过程中一直处于压紧状态且无明显的弯曲变形。

上述方案中：不同于传统的效率低下且易产生火花的锯切和价格昂贵的水刀切割，刀切的方式效率更高、价格更低廉且能够迅速完成锂离子电池的破坏性放电操作，安全性高。刀具安装是斜口向下安装，给切割的电池一个向下的分力，保证锂离子电池在切割时不会向上翻动。

上述方案中：在废锂离子电池在一号自动化切边装置中完成第一次切边后，由一号调距平台上另一端与运动平台相对应的推出气缸推出到二号调距平台上另一端的外接平台上，与此同时，电机驱动双向丝杆运动，一号调距平台和二号调距平台闭合到初始位置。工位转换装置在运送第一次切边完成的废锂离子电池到二号自动化切边装置上时，一号自动化切边装置和二号自动化切边装置中的平台均需要处在初始闭合位置。

上述技术方案中，完成了第一次切边动作的锂离子电池在完成第二次切边动作后，实现了锂离子电池四边的切割，剩下的锂离子电池仅包含上表壳、电芯可能有损坏、下表壳三个部分，并在三号调距平台和四号调距平台闭合到初始位置后，经由四号调距平台上另一侧的推出气缸推出到分离取芯装置中，由分离取芯装置对电芯和上下外壳进行分离、汇总。

实施例2

一种适应多规格方形锂离子电池拆解的方法，使用实施例1所述的一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置，包括以下步骤：

1）将一批包含了不同尺寸规格的方形废旧锂离子电池9，无须经过前期放电处理，直接按照一定方向分别放置到图2所示的设置有挡条的送料传送带8的单独空间中，由间歇式上料控制***配合着刀切拆解速度进行上料；

2）废旧锂离子电池首先通过上料滑槽7滑落到一号自动化切边装置2中的一号调距平台14上，由图4所示的入料测距装置中的测距气缸10、阻挡气缸11和限位挡条12进行推送定位和长度方向的测距并反馈给控制***，***根据电池长度控制双向丝杆同步调距装置13带动一号调距平台14、二号调距平台15开合到一定距离，同时分别带动通过长平键与一号调距平台14、二号调距平台15相互配合的滑动底座29、带通槽垂直U型块30、带平键的空心压块31、刀具39和Z型压紧块40同步运动，最后由图6所示的模块化变距压边装置中的压紧气缸32带动实心压块33向下运动至压紧锂离子电池，然后图7所示的推送运动平台中的推送液压缸35通过推送连接头36将安装有图6的模块化变距压边装置的外框架37一齐沿直线滑块滑轨34运动到最大行程位置，期间锂离子电池两端经过图8所示的变距刀切装置完成锂离子电池长度方向两侧的切割，两侧切下的部分经由图8所示的废料汇流装置中的导料槽38和汇流槽41最终收集到废料槽55中；

3）完成了第一次切边后的锂离子电池主体，由一号调距平台上另一端与运动平台相对应的推出气缸17推出到二号同步调距平台上另一端的外接平台16上，并由图9所示的工位转换装置中由旋转气缸44、夹紧气缸45和推板组件46以及其他结构组成的简单的机械手将锂离子电池夹紧，并在水平丝杆电机模组43从初始位置到最大行程位置的过程中水平翻转90度，期间垂直丝杆电机模组42上下带动锂离子电池越障并成功转移到图10所示的二号自动化切边装置的入料侧的三号调距平台47上，与此同时，图5同步调距平台闭合到初始位置；待锂离子电池工位转换完成后，图7推送运动平台恢复到初始位置，同时，图1间歇式上料装置继续上料，开始第二块锂离子电池的第一次切边动作；

4） 与一号自动化切边装置2动作相同，第一块锂离子电池经由二号自动化切边装置4完成另外两侧的切割，两侧切下的部分同样经由二号自动化切边装置4中的导料槽和汇流槽最终收集到废料槽55中；

5） 第一块废锂离子电池完成了两次切边动作后，三号调距平台47和四号调距平台48闭合到初始位置，然后同样在推送运动平台的最大位移处，将锂离子电池推出，与此同时，图11所示的分离取芯装置的气动手指52经由水平方向的丝杆电机模组49水平运动至与三号调距平台47基本接触，气动手指52在最大张开位置，电池前端在气动手指连接板51中的L型下连接板的阻挡下保持相对静止，然后，气动手指闭合至夹紧锂离子电池，气动手指连接板上所安装的风琴式真空吸盘50对上下表壳进行牢固的吸附后，气动手指52恢复到水平初始位置与三厢分离集料导槽54中心线相对应，同时气动手指旋转气缸53逆时针旋转90度，气动手指张开，电芯落入中间的电芯收集滑槽；最后，风琴式真空吸盘松开对上下表壳的吸附，上下表壳落入两侧的表壳收集滑槽进行收集，之后恢复到初始位置，准备进行下一块废锂离子电池的拆解，自此，完整的完成了一块锂离子电池的拆解回收动作。

Claims (7)

1.一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：

包括：控制***以及流水线式的拆解***，所述拆解***包括：依次固定在机架（6）之上的间歇式上料装置（1）、一号自动化切边装置（2）、工位转换装置（3）、二号自动化切边装置（4）和分离取芯装置（5）；控制***控制拆解***的各个部件进行流水线式作业：所述间歇式上料装置（1）将废锂离子电池运送至一号自动化切边装置（2），一号自动化切边装置（2）完成对废锂离子电池对称两侧的切边动作，工位转换装置（3）将切边后的废锂离子电池旋转90度并运送到二号自动化切边装置（4），二号自动化切边装置（4）完成对废锂离子电池另外两侧的切边动作，经过两次切边后的废锂离子电池仅包含上表壳、电芯、下表壳，最后由分离取芯装置（5）将上下表壳与电芯分离，并分别收集；

所述一号自动化切边装置（2）和二号自动化切边装置（4）均包括：入料测距装置，同步调距平台，模块化变距压边装置，推送运动平台，变距刀切装置和废料汇流装置；所述同步调距平台设置有两个相互距离可调的分平台，所述变距刀切装置具有两把分别固定在两个分平台上的刀具；所述模块化变距压边装置可随同步调距平台同步张合且与推送运动平台连接，将废锂离子电池压紧在同步调距平台上且随推送运动平台一起进行运动，沿途经过刀具实现废锂离子电池两端的切割。

2.根据权利要求1所述的方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：

所述间歇式上料装置（1）包括：送料传送带（8）和上料滑槽（7）；所述送料传送带（8）上设置挡条将其划分成多个单独方形空间进行废锂离子电池（9）的放置；所述上料滑槽（7）连接送料传送带（8）的尾端与一号自动化切边装置（2）中的入料测距装置。

3.根据权利要求1所述的方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：

一号自动化切边装置（2）的各部件具体为：

同步调距平台：包括作为分平台的、开口相对的两个U型槽及用于调节两个U型槽之间距离的双向丝杠同步调距装置（13）；其中外侧的U型槽的上平面为一号调距平台（14），内侧的U型槽的上平面为二号调距平台（15），一号调距平台（14）的尾端上部设置有推出气缸（17），二号调距平台（15）上表面与推出气缸（17）相对应的位置设置有外接平台（16）；一号调距平台（14）和二号调距平台（15）下侧平行设置有沿U型槽开口边缘延伸的长槽；

入料测距装置：由一号调距平台（14）上的测距气缸（10）、二号调距平台（15）上的阻挡气缸（11）和一号调距平台（14）左右两侧限制废锂离子电池走向的挡条（12）组成；

模块化变距压边装置：包括两套带有长平键的滑动底座（29）、两套带通槽的垂直U型块（30）、两套带平键的空心压块（31）、一块实心压块（33）及一个压紧气缸（32）；所述滑动底座（29）通过长平键分别与一号调距平台（14）、二号调距平台（15）下侧的长槽相配合，可沿所述长槽滑动；两套垂直U型块（30）分别与两套滑动底座（29）相连；空心压块（31）***垂直U型块（30）内，两块空心压块（31）分别与两套垂直U型块（30）的通槽相配合，两块空心压块之间的距离因一号调距平台（14）、二号调距平台（15）的分开而加大，且两块空心压块（31）的空心部分可相连通；所述实心压块（33）上端与压紧气缸（32）相连，下端***两块空心压块（31）连通的空心部分，可压住两个空心压块各一部分；

推送运动平台包括：带有通槽且分别与滑动底座（29）上的平键相配合的外框架（37）、固定压紧气缸（32）的顶板、一套直线滑块滑轨（34）和一个推送液压缸（35）；直线滑块滑轨（34）设置在外框架（37）底部，其滑动方向与一号调距平台（14）、二号调距平台（15）下侧长槽方向相同，推送液压缸（35）通过一个推送连接头（36）与外框架（37）的侧部相连；

变距刀切装置包括：两套Z型压紧块（40）、两把刀具（39）和固定螺钉；两把刀具通过两套Z型压紧块分别安装在一号调距平台（14）、二号调距平台（15）上，并通过螺钉固定，刀具斜口向下安装，切割方向与一号调距平台（14）、二号调距平台（15）下侧长槽方向相同；

废料汇流装置包括：与刀具（39）相配合用于切边废料收集的导料槽（38）、与导料槽（38）下端相配合的废料汇流槽（41）。

4.根据权利要求1所述的方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：

所述的工位转换装置（3）包括：垂直丝杆电机模组（42）、水平丝杆电机模组（43）、及两个多轴机械手；所述水平丝杆电机模组（43）安装在垂直丝杆电机模组（42）前端且可随其上下运动，两个多轴机械手安装在水平丝杆电机模组（43）前部且可沿水平方向移动；每个多轴机械手包括一个旋转气缸（44）、一个夹紧气缸（45）和一个推板组件（46），所述旋转气缸（44）下端连接所述推板组件（46），旋转气缸（44）可带动推板组件（46）作90度旋转，所述推板组件（46）的外壳为下端开口的框形，外壳一侧内部设置有推板，推板连接所述夹紧气缸（45），通过夹紧气缸（45）气缸的推进可夹紧废锂离子电池。

5.根据权利要求1所述的方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：

二号自动化切边装置（4）的各部件具体为：

同步调距平台：包括作为分平台的、开口相对的两个U型槽及用于调节两个U型槽之间距离的双向丝杠同步调距装置；其中内侧的U型槽的上平面为三号调距平台（47），外侧的U型槽的上平面为四号调距平台（48）；四号调距平台（48）尾部设置有推出气缸用于将电池推送至与分离取芯装置（5）；三号调距平台（47）和四号调距平台（48）下侧平行设置有沿U型槽开口边缘延伸的长槽；

入料测距装置：由三号调距平台（47）上的测距气缸、四号调距平台（48）上的阻挡气缸和三号调距平台（47）左右两侧限制废锂离子电池走向的挡条组成；

模块化变距压边装置：包括两套带有长平键的滑动底座、两套带通槽的垂直U型块、两套带平键的空心压块、一块实心压块及一个压紧气缸；所述滑动底座通过长平键分别与三号调距平台（47）、四号调距平台（48）下侧的长槽相配合，可沿所述长槽滑动；两套垂直U型块分别与两套滑动底座相连；空心压块***垂直U型块内，两块空心压块分别与两套垂直U型块的通槽相配合，两块空心压块之间的距离因三号调距平台（47）、四号调距平台（48）的分开而加大，且两块空心压块的空心部分可相连通；所述实心压块上端与压紧气缸相连，下端***两块空心压块连通的空心部分，可压住两个空心压块各一部分；

推送运动平台包括：带有通槽且分别与滑动底座上的平键相配合的外框架、固定压紧气缸的顶板、一套直线滑块滑轨和一个推送液压缸；直线滑块滑轨设置在外框架底部，其滑动方向与三号调距平台（47）、四号调距平台（48）下侧长槽方向相同，推送液压缸通过一个推送连接头与外框架的侧部相连；

变距刀切装置包括：两套Z型压紧块、两把刀具和固定螺钉；两把刀具通过两套Z型压紧块分别安装在三号调距平台（47）、四号调距平台（48）上，并通过螺钉固定，刀具斜口向下安装，切割方向与三号调距平台（47）、四号调距平台（48）下侧长槽方向相同；

废料汇流装置包括：与刀具相配合以收集刀切废料的导料槽、与导料槽下端相配合的废料汇流槽。

6.根据权利要求1所述的方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：

所述的分离取芯装置（5）包括：水平方向的丝杆电机模组（49）、气动手指旋转气缸（53）、直线导轨平行移动型的气动手指（52）、手指连接板（51）、风琴式真空吸盘（50）和三厢分离集料导槽（54）；气动手指（52）上端连接气动手指连接板（51），气动手指连接板（51）包括可张开的上连接板和下连接板，上连接板和下连接板上分别安装有风琴式真空吸盘（50），下连接板呈L型，用于阻挡限位推出的完成了两次切边动作的废锂离子电池；气动手指（52）的下端安装有气动手指旋转气缸（53），气动手指（52）通过连接部件连接至水平方向的丝杆电机模组（49），从而可沿水平方向移动，移动于二号自动化切边装置（4）与三厢分离集料导槽（54）之间；三厢分离集料导槽包括了三个滑槽，中间的滑槽用于收集电芯，两侧的两个滑槽用于收集上下表壳。

7.一种适应多规格方形锂离子电池拆解的方法，使用权利要求1所述的一种适应多规格方形锂离子电池拆解的装置，其特征在于：包括以下步骤：

a)将一批包含了不同尺寸规格的方形废旧锂离子电池，不经过前期放电处理，依次放置到间歇式上料装置（1）上，由间歇式上料装置（1）配合着刀切拆解速度进行上料；

b)废锂离子电池首先滑落到一号自动化切边装置（2）中的同步调距平台上，由入料测距装置进行推送定位和长度方向的测距并反馈给控制***，控制***根据电池长度控制同步调距平台开合到一定距离，并配合着模块化变距压边装置将废锂离子电池压紧，然后由推送运动平台带动模块化变距压边装置和废锂离子电池经过随同步调距平台调整的变距刀切装置完成锂离子电池长度方向两侧的切割，两侧切下的部分经由废料汇流装置收集到废料槽中；

c)完成了第一次切边后的废锂离子电池主体，由一号自动化切边装置（2）中的同步调距平台推出，并由工位转换装置（3）将废锂离子电池水平翻转90度，转移到二号自动化切边装置（4）的同步调距平台上；与此同时，一号自动化切边装置（2）的同步调距平台闭合到初始位置，待废锂离子电池工位转换完成后，一号自动化切边装置（2）的推送运动平台恢复到初始位置，一号自动化切边装置（2）的间歇式上料装置继续上料，开始第二块锂离子电池的第一次切边动作；

d)与一号自动化切边装置（2）动作相同，第一块废锂离子电池经由二号自动化切边装置（4）完成另外两侧的切割，两侧切下的部分同样经由二号自动化切边装置（4）的废料汇流装置收集到废料槽中；

e)第一块废锂离子电池完成了两次切边动作后，二号自动化切边装置（4）的同步调距平台闭合到初始位置，然后在推送运动平台的最大位移处，将废锂离子电池推出，与此同时，分离取芯装置（5）水平运动至与二号自动化切边装置（4）进行电池的电芯与上下表壳的分解及收集。