CN110860740A - 一种退役动力电池拆解装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种退役动力电池拆解装置和方法，装置包括：工作台；工作台在X轴方向和Y轴方向均设置有两个可移动的工件定位滑块，工件定位滑块均用于锁紧并固定电池包或电池模组；工作台上设有能在X轴方向滑动的龙门架，用于在X轴方向调整切割模块；龙门架在Z轴方向固定有第一滑轨，在Y轴方向固定有第二滑轨和第三滑轨，第二滑轨上设有两个限位滑块，两个限位滑块之间设有固定在第二滑轨和第三滑轨上的切割模块。本申请通过采用往复振动式切割代替机械旋转式来对退役动力电池进行拆解，解决了现有技术中由于机械旋转式工具有较大的旋转惯量，不易控制，操作时稍有不慎，极易导致砂轮片或钢锯片的损坏和飞脱，存在一定的安全隐患的技术问题。

Description

一种退役动力电池拆解装置和方法
技术领域
本申请涉及退役动力电池拆解技术领域，尤其涉及一种退役动力电池拆解装置和方法。
背景技术
随着我国新能源电动汽车产业的迅速发展，电动汽车用的动力电池在退役后的处理问题日益凸显。预计到2020年退役动力电池的规模累计将超过20GWh。如果对退役动力电池处理不当，随意放置或丢弃，不仅会给社会带来环境影响和安全隐患，还将造成严重的资源浪费。
退役动力电池由于容量的衰减，而无法继续在动力汽车上使用，但是其仍然具有较高的剩余容量和相当的利用价值。对于退役动力电池开展梯次利用，是动力电池回收与利用过程中的重要环节。
常见的Bus-bar连接可分为焊接和螺栓固定两种形式。螺栓固定的方式易于安装和拆卸，但是在电动汽车的长期的运行颠簸中，容易松脱并导致接触不良和故障隐患，同时也不利于规模化生产，现在这种固定的方式已逐渐退出主流技术路线的应用。目前主流的连接工艺为焊接，这种连接方式可以有效的避免连接件在长期运行的颠簸中的松脱问题，但是也加大了动力电池在退役再利用时的拆解和重组的难度。
因此现阶段对于退役动力电池内各电池Bus-bar的处理，通常采用激光和机械旋转这两种方式来进行切割和拆解。
由于激光切割方式的高成本、复杂性和局限性，严重的束缚各机构和单位开展退役动力电池梯次利用时的拆解工作。因此，各机构和单位较多采用半自动或手工方式的机械旋转式切割，利用砂轮机、角磨机等机械旋转式工具(电动/气动)进行切割拆解。这种方式的成本低、灵活性强，但是对于操作人员的技术水平以及实践经验要求高，需要根据临场的实际情况进行实时的调整和控制，操作并不便利。同时由于机械旋转式工具有较大的旋转惯量，不易控制，操作时稍有不慎，极易导致砂轮片或钢锯片的损坏和飞脱，存在一定的安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种退役动力电池拆解装置和方法，解决了现有技术中操作不便利，由于机械旋转式工具有较大的旋转惯量，不易控制，操作时稍有不慎，极易导致砂轮片或钢锯片的损坏和飞脱，存在一定的安全隐患的技术问题。
本申请第一方面提供了一种退役动力电池拆解装置，包括：工作台；
所述工作台在X轴方向和Y轴方向均设置有两个可移动的工件定位滑块，所述工件定位滑块均用于锁紧并固定电池包或电池模组；
所述工作台上设有能在X轴方向滑动的龙门架，用于在X轴方向调整切割模块；
所述龙门架在Z轴方向固定有第一滑轨，在Y轴方向固定有第二滑轨和第三滑轨，所述第二滑轨上设有两个限位滑块，所述两个限位滑块之间设有固定在所述第二滑轨和所述第三滑轨上的切割模块；
所述切割模块用于通过往复振动式摆动来切割所述电池包或所述电池模组。
可选地，所述切割模块包括固定支架，所述固定支架固定在所述第二滑轨和所述第三滑轨上。
可选地，所述切割模块的底部设有电机，所述电机连接有调速器。
可选地，所述切割装置的末端连接有齿状刀头。
可选地，所述切割装置还设有传动轴，所述传动轴的一端连接有偏心轮，另一端连接有电机，所述电机用于通过所述传动轴带动所述偏心轮转动。
可选地，所述偏心轮连接所述传动轴的一端还连接有拨叉，所述拨叉用于带动齿状刀头形成往复式摆动。
可选地，所述工作台在X轴方向分别设有第四滑轨和第五滑轨。
可选地，所述第一滑轨、所述第二滑轨、所述第三滑轨、所述第四滑轨和所述第五滑轨均设有步进电机和所述步进电机的驱动部件。
可选地，所述工作台在X轴方向分别设有第一机械臂和第二机械臂。
本申请第二方面提供了一种退役动力电池拆解方法，该方法通过如第一方面所述的退役动力电池拆解装置执行，方法包括步骤：
将待拆解的电池包或电池模组放置于工作台中心，并通过定位滑块锁紧固定所述电池包或所述电池模组；
根据待拆解电芯的安装情况，确定导电连接件的位置，调整X轴方向上的龙门架适应所述导电连接件的位置；
根据所述导电连接件的厚度调整切割模块在Z轴的位置；
根据所述导电连接件的宽度调整Y轴的两个限位滑块的限位区间适应所述导电连接件的宽度；
驱动切割模块通过往复式摆动来切割所述电池模组或所述电池包。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种退役动力电池拆解装置，包括：工作台；
所述工作台在X轴方向和Y轴方向均设置有两个可移动的工件定位滑块，所述工件定位滑块均用于锁紧并固定电池包或电池模组；
所述工作台上设有能在X轴方向滑动的龙门架，用于在X轴方向调整切割模块；
所述龙门架在Z轴方向固定有第一滑轨，在Y轴方向固定有第二滑轨和第三滑轨，所述第二滑轨上设有两个限位滑块，所述两个限位滑块之间设有固定在所述第二滑轨和所述第三滑轨上的切割模块；
所述切割模块用于通过往复振动式摆动来切割所述电池包或所述电池模组。
本申请提供的一种退役动力电池拆解装置，可以通过机械高频往复的振动式切割方法，相比起激光切割法，成本降低，该装置占地面积小，使用简单方便，且由于刀头采用拨叉来限制幅度，使其可以在狭小空间内使用，具备良好的适用性和灵活性，其采用高频往复振动方式，避免了旋转式切割装置的操作风险，具有良好的可操作性，减少安全事故隐患。本申请解决了现有技术中操作不便利，由于机械旋转式工具有较大的旋转惯量，不易控制，操作时稍有不慎，极易导致砂轮片或钢锯片的损坏和飞脱，存在一定的安全隐患的技术问题。
附图说明
图1为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的一个实施例的结构示意图；
图2为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的切割模块的主视图；
图3为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的切割模块的俯视图；
图4为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的电池包的结构示意图；
图5为本申请提供的一种退役动力电池拆解方法的流程示意图；
附图标记：工作台1；工件定位滑块(X方向)2；工件定位滑块(Y方向)3；X向滑轨4；龙门架5；Y向滑轨6；Z向滑轨7；切割模块8；电池模组9；绝缘垫布10；限位滑块11；电机13；调速器14；传动轴15；偏心轮16；拔叉17；轴套18；轴承19；固定支架20；齿状刀头21；电连接件22；极柱23；电芯24。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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。
电芯间电连接：动力电池***是由数个电池包(Pack)或电池模组(Module)组成。每个电池包或电池模组是由若干单体电芯(Cell)通过导电连接件(Bus-bar)进行串联或并联而组成。通常导电连接件(Bus-bar)多为铝制，采用焊接工艺进行安装，固定在电芯极柱23的设计位置，能够起到连接、固定和安全防护等作用。
本申请提供了一种退役动力电池拆解装置和方法，解决了现有技术中操作不便利，由于机械旋转式工具有较大的旋转惯量，不易控制，操作时稍有不慎，极易导致砂轮片或钢锯片的损坏和飞脱，存在一定的安全隐患的技术问题
参见图1-4，图1为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的一个实施例的结构示意图；图2为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的切割模块的主视图；图3为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的切割模块的俯视图；图4为本申请提供的一种退役动力电池拆解装置的电池包的结构示意图；
本申请实施例第一方面提供了一种退役动力电池拆解装置，包括：工作台1；
工作台1在X轴方向和Y轴方向均设置有两个可移动的工件定位滑块，工件定位滑块均用于锁紧并固定电池包或电池模组9；
工作台1上设有能在X轴方向滑动的龙门架5，用于在X轴方向调整切割模块8；
龙门架5在Z轴方向固定有第一滑轨，在Y轴方向固定有第二滑轨和第三滑轨，第二滑轨上设有两个限位滑块11，两个限位滑块11之间设有固定在第二滑轨和第三滑轨上的切割模块8。
需要说明的是，本申请提供的退役动力电池拆解装置，其用于放置退役动力电池的电池包(Pack)或电池模组9(Module)；工作台1在X方向设有两个可移动的工件定位滑块(X方向)2，在Y方向上设有两个可移动的工件定位滑块(Y方向)3，均可用于锁紧并固定电池包(Pack)或电池模组9(Module)；工作台1上设有龙门架5一个，龙门架5可以在X轴方向“左右”滑动，用于在X轴方向调整切割模块8。龙门架5上固定有三条滑轨，Z轴方向一条，Y轴方向有两条，均可用于固定以及操作切割模块8，切割模块8可在Z轴方向“上下”滑动以及锁紧固定，也可以在Y轴方向的预置限定范围内，Y轴的预置限定范围即是Y轴上的滑轨的两个限位滑块11所限定的限定区域，在这个限定区域内“前后”滑动。切割模块8可以用来通过往复振动式摆动执行切割操作。
进一步地，切割模块8包括固定支架20，固定支架20固定在第二滑轨和第三滑轨上。
需要说明的是，切割模块8通过固定支架20固定在第二滑轨和第三滑轨上，并且，在执行切割操作时，切割模块8呈九十度旋转固定在第二滑轨和第三滑轨上。
进一步地，切割模块8的底部设有电机13，电机13连接有调速器14。
需要说明的是，接通电机13后，可以通过调速器14调整电机13的转速。
进一步地，切割模块8的末端连接有齿状刀头21。
需要说明的是，该切割模块8的末端设有齿状刀头21，其为钢制齿状刀头21，可以切割铝制材质的导电连接件22，并且，大多数导电连接件22为铝制。
进一步地，切割模块8还设有传动轴15，传动轴15的一端连接有偏心轮16，另一端连接有电机13，电机13用于通过传动轴15带动偏心轮16转动。
需要说明的是，接通电机13后，通过调速器14调整电机13转速，电机13传动轴15旋转带动偏心轮16转动，偏心轮16左右摆动。
进一步地，偏心轮16连接传动轴15的一端还连接有拨叉17，拨叉17用于带动齿状刀头21形成往复式摆动。
需要说明的是，偏心轮16左右摆动带动拨叉17摆动，拔叉将左右摆动经轴承19和轴套18带动齿状刀头21做往复运动，摆动范围由偏心轮16设计而定，约2-3mm的范围，使得刀头做高频往复式摆动，在相对狭小的空间内，产生“振动式切割”的效果。
进一步地，工作台1在X轴方向分别设有第四滑轨和第五滑轨。
需要说明的是，在工作台1的X轴方向的两侧均设有滑轨。
进一步地，第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨、第四滑轨和第五滑轨均设有步进电机13和步进电机13的驱动部件。
需要说明的是，在X轴的X向滑轨4、Y轴的Y向滑轨6和Z轴的Z向滑轨7可以均增加步进电机13以及驱动装置。
进一步地，工作台1在X轴方向分别设有第一机械臂和第二机械臂。
需要说明的是，在X轴、Y轴和Z轴方向的滑轨均可以通过机械臂来替换，龙门架也可以通过机械臂替换。
在上述装置的实施例的描述基础上，该装置的使用方法如下：
1、将待拆解的电池包或电池模组9放置在工作台1中心，并采用两个工件定位滑块(X方向)2和工件定位滑块(Y方向)3来锁紧并固定电池包或电池模组9；
2、根据待拆解电芯24的安装情况，确定待加工导电连接件22的加工位置，在X轴方向调整龙门架5，并定位和固定龙门架5在X轴的位置，使其与待加工导电连接件22剖面位置一致；
3、根据待加工导电连接件22的厚度，在Z轴方向调整切割单元位置，并定位和固定切割单元在Z轴的位置，使其能切割导电连接件22，而不触及电芯24本体；
4、根据待加工导电连接件22的宽度，在Y轴方向通过两个限位滑块11来预置设定限位区间，使其能在限位区间内完整切割导电连接件22，而不触及其它部分；
5、根据待加工导电连接件22的位置及宽度等，放置绝缘垫布10，调整对应加工区域的切割窗口大小和位置，确保仅待加工导电连接件22外露，其它区域在处于绝缘垫布10覆盖之下，避免加工碎屑溅落引起的安全隐患；
6、连接并启动切割装置电源，根据导电连接件22的厚度调整刀头的方向和摆动速度，可先进行预切割测试，再正式切割工作；
7、沿Y轴方向(在限位区间内)，缓慢推进切割装置，使切割装置的齿状刀头21在待加工导电连接件22剖面处进行切割，完成电芯24间电连接的切割拆解。
8、如有必要，可多次操作，以平整待加工导电连接件22的加工切口，切割之后，清理绝缘垫布10及加工残渣和碎屑；
9、调整龙门架5位置，取下电池包或电池模组9，完成本次拆解工作。
为了便于理解，请参见图5，为本申请提供的一种退役动力电池拆解方法的流程示意图。
本申请第二方面提供了一种退役动力电池拆解方法，该方法通过上述实施例的退役动力电池拆解装置执行，方法包括步骤：
100，将待拆解的电池包或电池模组9放置于工作台1中心，并通过定位滑块锁紧固定电池包或电池模组9；
200，根据待拆解电芯24的安装情况，确定导电连接件22的位置，调整X轴方向上的龙门架5适应导电连接件22的位置；
300，根据导电连接件22的厚度调整切割模块8在Z轴的位置；
400，根据导电连接件22的宽度调整Y轴的两个限位滑块11的限位区间适应导电连接件22的宽度；
500，驱动切割模块8通过往复式摆动来切割所述电池模组9或电池包。
需要说明的是，在上述装置的实施例的描述基础上，该装置的使用方法如下：
1、将待拆解的电池包或电池模组9放置在工作台1中心，并采用两个工件定位滑块(X方向)2和工件定位滑块(Y方向)3来锁紧并固定电池包或电池模组9；
2、根据待拆解电芯24的安装情况，确定待加工导电连接件12的加工位置，在X轴方向调整龙门架5，并定位和固定龙门架5在X轴的位置，使其与待加工导电连接件22剖面位置一致；
3、根据待加工导电连接件22的厚度，在Z轴方向调整切割单元位置，并定位和固定切割单元在Z轴的位置，使其能切割导电连接件22，而不触及电芯24本体；
4、根据待加工导电连接件22的宽度，在Y轴方向通过两个限位滑块11来预置设定限位区间，使其能在限位区间内完整切割导电连接件22，而不触及其它部分；
5、根据待加工导电连接件22的位置及宽度等，放置绝缘垫布10，调整对应加工区域的切割窗口大小和位置，确保仅待加工导电连接件22外露，其它区域在处于绝缘垫布10覆盖之下，避免加工碎屑溅落引起的安全隐患；
6、连接并启动切割装置电源，根据导电连接件22的厚度调整刀头的方向和摆动速度，可先进行预切割测试，再正式切割工作；
7、沿Y轴方向(在限位区间内)，缓慢推进切割装置，使切割装置的齿状刀头22在待加工导电连接件12剖面处进行切割，完成电芯24间电连接的切割拆解。
8、如有必要，可多次操作，以平整待加工导电连接件22的加工切口，切割之后，清理绝缘垫布10及加工残渣和碎屑；
9、调整龙门架5位置，取下电池包或电池模组9，完成本次拆解工作。
以上所述，以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，包括：工作台；
所述工作台在X轴方向和Y轴方向均设置有两个可移动的工件定位滑块，所述工件定位滑块均用于锁紧并固定电池包或电池模组；
所述工作台上设有能在X轴方向滑动的龙门架，用于在X轴方向调整切割模块；
所述龙门架在Z轴方向固定有第一滑轨，在Y轴方向固定有第二滑轨和第三滑轨，所述第二滑轨上设有两个限位滑块，所述两个限位滑块之间设有固定在所述第二滑轨和所述第三滑轨上的切割模块；
所述切割模块用于通过往复振动式摆动来切割所述电池包或所述电池模组。
2.根据权利要求1所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述切割模块包括固定支架，所述固定支架固定在所述第二滑轨和所述第三滑轨上。
3.根据权利要求1所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述切割模块的底部设有电机，所述电机连接有调速器。
4.根据权利要求1所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述切割装置的末端连接有齿状刀头。
5.根据权利要求1所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述切割装置还设有传动轴，所述传动轴的一端连接有偏心轮，另一端连接有电机，所述电机用于通过所述传动轴带动所述偏心轮转动。
6.根据权利要求5所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述偏心轮连接所述传动轴的一端还连接有拨叉，所述拨叉用于带动齿状刀头形成往复式摆动。
7.根据权利要求1所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述工作台在X轴方向分别设有第四滑轨和第五滑轨。
8.根据权利要求7所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述第一滑轨、所述第二滑轨、所述第三滑轨、所述第四滑轨和所述第五滑轨均设有步进电机和所述步进电机的驱动部件。
9.根据权利要求1所述的一种退役动力电池拆解装置，其特征在于，所述工作台在X轴方向分别设有第一机械臂和第二机械臂。
10.一种退役动力电池拆解方法，其特征在于，该方法通过如权利要求1-9任一项所述的退役动力电池拆解装置执行，方法包括步骤：
将待拆解的电池包或电池模组放置于工作台中心，并通过定位滑块锁紧固定所述电池包或所述电池模组；
根据待拆解电芯的安装情况，确定导电连接件的位置，调整X轴方向上的龙门架适应所述导电连接件的位置；
根据所述导电连接件的厚度调整切割模块在Z轴的位置；
根据所述导电连接件的宽度调整Y轴的两个限位滑块的限位区间适应所述导电连接件的宽度；
驱动切割模块通过往复式摆动来切割所述电池模组或所述电池包。
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