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从电池回收设备谈方形动力锂电池包多级利用线--电芯自动化拆组段方案 新闻来源:    发布时间:2018-8-25 9:12:49    浏览量:

 

如果右图所示,以1520/kWh来对乘用车动力电池系统进行价值分析,电芯成本为800/ kWh 左右,包括:
ü 正极材料 400/ kWh
ü 负极材料 80/ kWh
ü 隔膜 70/ kWh
ü 铜箔铝箔 100/ kWh
ü 电解液150/ kWh
BMS分摊成本为300/ kWh ;
其他箱体、连接件和电气元件为300/ kWh ;
人工制造成本为60/ kWh;
运输物流成本为60/ kWh;

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电池系统成本分析

对于三元材料电芯:
三元正极材料30%回收,价值为120元/ kWh;
铜箔铝箔100%,回收价值为20元/ kWh;
负极材料、隔膜和电解液不回收,环保处理;
对于BMS,硬件可以回收10%, 价值为30元/ kWh;
对于箱体、连接件可以回收40% ,价值为120 元/ kWh;
用于回收处理相关费用为240元/KWh ,包括运输费用;
动力电池系统理想状态完全回收利用产生的效益为:(120+20+30+120)-240= 50元/KWh;
这是理想状态,实际上许多材料的回收价值比较低,特别是轻量化技术的实施,许多企业的电池箱材料采用非金属材质(不可回收),价值更低;
对于磷酸铁锂电池和锰酸锂电池,正极材料的回收价值不大,按照传统的回收工艺,一定赔钱,所以必须解决材料的修复再利用

 

电芯自动物理拆解难点分析

 

1.动力锂电池分类

  

          由于我们现在考虑得是锂电池报废后得物理拆解的问题,目标是自动的将电芯的正负极材料以及铜箔和铝箔实现物理分离,并保持极片完整。所以现在以结构特征来分类。

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2.外壳拆解

 

A.方形锂电池:外壳的拆除需将电池的顶盖和外壳从红色虚线位置分离,再将电芯和顶盖一起从外壳内取出,如右图:

 

   

4.电芯自动拆解难度总结

电池类型

圆柱锂电池

方形卷绕锂电池

方形叠片锂电池

软包卷绕锂电池

软包叠片锂电池

外壳自动拆解方法

上下环切

顶盖环切、顶盖挤压

顶盖环切、顶盖挤压

封装边环切、热熔

封装边环切、热熔

外壳自动拆解难点

没有

没有

没有

电池变形,定位较困难

电池变形,定位较困难

极片自动拆解方法

将卷绕的极片展开,并分离正负极片及隔离膜

将卷绕的极片展开,并分离正负极片及隔离膜

将正负极耳切分后,可以直接分开

将卷绕的极片展开,并分离正负极片及隔离膜

将正负极耳切分后,可以直接分开

极片自动拆解难点

需要将卷绕拆开,非常困难

需要将卷绕拆开,非常困难

没有

需要将卷绕拆开,非常困难

没有

实现自动拆解总体评价

高难度

高难度

容易

高难度

比较容易

 

注:以下方案以方形叠片锂电池为样本来进行说明

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1.来料采用料框上料,一次性投入多个料框,实现自动上料,也可以选择选配物流线,与前段设备实现物料自动接驳;

2.为安全考虑,电芯上料后再次放电(因前工序已有放电工位),以免漏放电的电芯直接流向后工序;

3.电芯通过四轴机械手入料到电芯顶盖破拆工位。本工位配置真空箱体、环切设备;在真空环境下对电芯进行环切,实现顶盖与壳体安全分离;

4.通过四轴机械手将环切结束的电池搬运到壳体分离工位,并自动将电芯壳体褪去;四机械手将没有壳体的电芯放入移载治具缓存;壳体推入壳体缓存线,并流入壳体收集箱

5.配置极片顶盖缓存线可以平衡各工位的工数;通过六轴机器人将极片顶盖缓存线上的移载治具(含产品)放入真空烘烤炉进行集中加热、抽气,将电芯极片间的电解液(结晶部分熔融)分离出来,再经过工厂的冷却分离设施将电解液和空气进行分离;完成后再通过六轴机器人将真空烤箱内的移载治具及产品搬运到后段极片顶盖缓存线上;

6.通过四轴机械手将产品搬运到电芯顶盖横切工位。本工位配置真空箱体、横切设备;在真空环境下对电芯顶盖进行横切,实现正负极极耳分离;

7.机械手将顶盖切开的极片组件取出,并在电芯隔膜收集位置将正负极片分开,隔离膜掉落到收集向内,分别把正极极片组件和负极极片组件放到相应的缓冲线上。

8.正极极片组件和负极极片组件分别流到个值得分离装置中旋转(非正圆旋转)、振动,将正、负极材料和铝箔、铜箔分离,后各自收集打包。

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