權(quán)利要求

1.一種廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備，其特征在于，包括電池筐(1)、放電池(2)、放電池循環(huán)泵(3)、放電池壓濾機(jī)(4)、清洗池(5)、清洗池循環(huán)泵(6)、清洗池壓濾機(jī)(7)、鏈板卸料機(jī)(8)、高壓風(fēng)干機(jī)(9)、廢水處理單元和廢氣處理單元;

電池筐(1)用于盛放鋰電池，放電池(2)連放電池循環(huán)泵(3)，放電池壓濾機(jī)(4)與放電池循環(huán)泵(3)通過管道連接，同時(shí)放電池壓濾機(jī)(4)的濾液出口通過管道通入放電池(2)的底部;清洗池循環(huán)泵(6)通過管道與清洗池(5)連接，清洗池壓濾機(jī)(7)使用管道與清洗池循環(huán)泵(6)相連;放電池(2)與清洗池(5)之間連接有管道;鏈板卸料機(jī)(8)設(shè)置于清洗池(5)的尾部，鏈板卸料機(jī)(8)上有高壓風(fēng)干機(jī)(9);清洗池壓濾機(jī)(7)的濾液出口以及放電池壓濾機(jī)(4)的濾液出口分別連接廢水處理單元;廢氣處理單元置于放電池(2)的上部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述廢水處理單元包括依次連接的隔油池(10)、調(diào)節(jié)池(11)、一級反應(yīng)罐(12)、廢水處理一級壓濾機(jī)(13)、二級反應(yīng)罐(14)、廢水處理二級壓濾機(jī)(15)、沉淀池(19)、AO池(18)、二沉池(17)和廢水循環(huán)泵(16);清洗池壓濾機(jī)(7)的濾液出口以及放電池壓濾機(jī)(4)的濾液出口分別連接隔油池(10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述廢氣處理單元包括依次連接的排風(fēng)罩(20)、噴淋塔(21)、活性炭吸附箱(22)和廢氣引風(fēng)機(jī)(23);排風(fēng)罩(20)置于放電池(2)的上部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的鋰電池為圓柱電池、軟包電池和方殼電池中的一種或多種。

5.一種廢舊鋰離子電池快速放電方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的設(shè)備，所述方法包括如下步驟：

(1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓;

(2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池;

(3)放電1~20h后取出并清洗電池，并測量其電壓<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的初始電壓為2.5V~4.2V。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的鋰電池為廢舊三元鎳鈷錳鋰電池、廢舊磷酸鐵鋰電池和廢舊鈷酸鋰電池中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的放電溶液為硫酸鹽混合溶液或者氯鹽混合溶液;

所述的硫酸鹽混合溶液為(a)硫酸鈉、硫酸銅、硫酸亞鐵和硫酸鋅混合溶液;(b)硫酸鉀、硫酸亞鐵和硫酸鋅混合溶液;(c)硫酸鋁、硫酸鎂溶液和硫酸銅混合溶液中的一種或多種;

所述的氯鹽混合溶液為(a1)氯化鉀和氯化銅混合溶液;(b1)氯化鈉、氯化亞鐵和氯化銅混合溶液;(c1)氯化亞鐵、氯化鎳、氯化鈷和氯化鐵混合溶液;(d1)氯化鈉、氯化鋅和氯化銅混合溶液;(e1)氯化亞鐵、氯化銅和氯化鐵混合溶液中的一種或多種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硫酸鹽混合溶液的質(zhì)量濃度為5%~30%。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述氯鹽混合溶液的質(zhì)量濃度為5%~30%。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及退役鋰離子電池資源化利用領(lǐng)域，具體為一種廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

[0002]隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，廢舊鋰離子電池管理問題也逐漸顯現(xiàn)。廢舊鋰離子電池中包含的有害物質(zhì)對環(huán)境和人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全球廢舊鋰離子電池產(chǎn)生數(shù)百萬噸，其中包括來自消費(fèi)電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的廢棄電池。有效的廢舊電池回收和處理變得至關(guān)重要。截至目前，全球廢舊鋰離子電池回收率仍相對較低，約為5%至10%左右。提高廢舊電池回收率、發(fā)展環(huán)保的處理技術(shù)，以及建立更為嚴(yán)格的廢舊電池管理體系，成為應(yīng)對廢舊鋰離子電池問題的緊迫任務(wù)。在鋰電池各金屬組分分離之前，首先要進(jìn)行鋰離子電池失活或者放電，以使鋰離子電池的剩余電量到達(dá)安全可拆解的水平。廢舊鋰離子電池放電具有重要現(xiàn)實(shí)意義，放電后的電池可以抑制火災(zāi)、爆炸和環(huán)境污染，而放電不充分則在電池回收過程中容易發(fā)生燃燒，難以回收電池中的有價(jià)金屬。

[0003]廢鋰離子電池作為新的“城市礦山”亟待處置，具有資源、環(huán)境和安全三重屬性，放電是電池處理過程中的關(guān)鍵安全步驟，當(dāng)前的巨大挑戰(zhàn)是開發(fā)廢鋰離子電池快速低成本的放電技術(shù)。隨著報(bào)廢量進(jìn)一步增加，確保鋰電池的安全儲運(yùn)和處理必將會成為一個(gè)重要問題。廢鋰離子電池的放電或失活通常采用導(dǎo)體或半導(dǎo)體、低溫冷凍以及化學(xué)溶液等方法。導(dǎo)體或半導(dǎo)體放電是采用外接電阻/電子負(fù)載，放電后電壓回升，留下巨大安全隱患。金屬粉末或者碳材料短路放電不穩(wěn)定，易粉塵爆炸。液氮冷卻使鋰離子處于惰性，該方法對設(shè)備要求較高，不易大批量操作?；瘜W(xué)溶液放電是將廢鋰離子電池浸泡在溶液中短路使殘余電量釋放出來，是當(dāng)前最安全可靠的手段。目前大多機(jī)構(gòu)采用氯化鈉浸泡對廢鋰離子電池進(jìn)行放電，該方法簡單易操作，放電徹底，但氯離子及電化學(xué)腐蝕造成電解液和有價(jià)金屬泄露。而硫代硫酸鈉、及醋酸鋅等具有介質(zhì)成本高、放電時(shí)間短等特點(diǎn)。碳酸鹽等放電溶液對電池腐蝕極少，可以有效降低有機(jī)物與金屬泄漏，但效率較低。因此急需明確放電路徑探索快速清潔低成本的余電釋放方法，實(shí)現(xiàn)可控放電。

[0004]CN113871743A公布了一種廢舊鋰離子電池安全快速放電方法，是將廢舊鋰離子電池用銅粉導(dǎo)電介質(zhì)掩蓋后倒入放電鹽溶液，進(jìn)行物理放電同時(shí)進(jìn)行化學(xué)放電。該方法提高了廢舊鋰離子電池的放電效率，還能防止銅粉在放電過程中氧化，放電鹽溶液用于吸收電池物理放電過程中產(chǎn)生的大量熱，避免電池爆炸提高了安全性，解決了銅粉導(dǎo)電介質(zhì)進(jìn)行物理放電后電壓易反彈的缺點(diǎn);但是由于采用外加銅粉的形式，屬于物理放電的一種，電池短路效果并不好，這是由于電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)間存在較大間隙，通過填充銅粉和水溶液并不能實(shí)現(xiàn)良好短路，放電電流斷斷續(xù)續(xù)。

[0005]CN116247322A公開了一種廢舊鋰離子電池放電方法，將廢舊鋰離子電池外形提前進(jìn)行破壞處理，再放入純水或者自來水中放電一段時(shí)間后取出，并利用自熱干燥電池，實(shí)現(xiàn)廢舊鋰離子電池的放電，工藝相對簡化。但此方法在對電池預(yù)處理的破壞過程中增大了放電的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，在預(yù)處理未得當(dāng)時(shí)利用純水和自來水為介質(zhì)進(jìn)行放電會增加電池放電時(shí)長，影響放電效果，并且對后續(xù)利用電池自身釋放熱量干燥帶來不便。

[0006]CN106252772A公開了一種廢舊鋰離子電池的快速放電方法，通過將鋰離子電池浸泡在質(zhì)量濃度為3%-5%鹽水中10-15天，產(chǎn)生大量氫氣和氧氣，取出后烘干，利用針刺機(jī)刺入內(nèi)部，對其進(jìn)行針刺半個(gè)小時(shí)后拔出，實(shí)現(xiàn)了廢舊鋰離子電池的充分放電，且具有操作簡單，效果明顯的特點(diǎn)。但是其在鹽水放電過程中電極腐蝕嚴(yán)重，大量電解液泄露，造成后續(xù)水處理的困難，同時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)氣體也需要集中收集處理，增加了成本。

[0007]一般認(rèn)為，電解水反應(yīng)是溶液放電過程中廢鋰離子電池電壓下降的唯一路徑。但在酸性溶液和堿性溶液中電池的正極和負(fù)極可能發(fā)生一系列負(fù)載的氧化還原競爭反應(yīng)。水電解的電池電勢為-1.23V，可以通過堿性或酸性反應(yīng)途徑進(jìn)行，施加高于-1.23V 的電壓會導(dǎo)致水電解，除了水分解反應(yīng)外，鹽溶液中的其他陰離子或陽離子也可能在電極表面發(fā)生氧化還原。通過放電過程監(jiān)測及研究發(fā)現(xiàn)：廢鋰離子電池電量釋放路徑有電解水、電解液泄露以及電池短路放熱三種，其中氯化鈉和氯化鉀等為代表的溶液放電路徑以電解液泄露為主，電解水為輔，放電速率較高，但是造成了大量的金屬腐蝕和電解液泄露。而以自來水和純水為代表的溶液放電以電解水為主，不會造成大量腐蝕泄露，但放電速率很低。這主要是由于電解液泄露造成的電池壓降遠(yuǎn)大于電解水路徑。同樣的碳酸鹽以電解水放電路徑為主，效率最低。

發(fā)明內(nèi)容

[0008]針對現(xiàn)有放電技術(shù)速度慢，放電后電池腐蝕嚴(yán)重，且產(chǎn)生大量的放電廢水等缺點(diǎn)，本發(fā)明通過用混合硫酸鹽或氯鹽溶液為放電介質(zhì)，將廢舊鋰離子電池浸泡其中，利用外部短路原理形成的電子定向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)放電，且由于電池處于放電溶液中不會使電池發(fā)生熱失控，放電后電池沒有明顯腐蝕，電池中的電解液基本無泄露。采用全自動(dòng)化設(shè)備對其進(jìn)行安全高效放電，并對放電過程中產(chǎn)生的廢水廢氣進(jìn)行相應(yīng)處理處置，實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)回用。本發(fā)明主要涉及一種利用硫酸鹽或氯鹽溶液為介質(zhì)，將廢舊鋰離子電池浸沒在鹽溶液中使其快速放電的方法及其配套設(shè)備，該設(shè)備能夠有效提高放電效率，減少電池金屬損失，同時(shí)降低環(huán)境污染，保障后續(xù)對廢舊鋰離子電池的安全處理處置。

[0009]為了解決上述的問題，本發(fā)明提供了一種廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備及方法。所述方法和設(shè)備為一種以硫酸鹽或氯鹽溶液為放電介質(zhì)的廢舊鋰離子放電藥劑及設(shè)備，其主要通過抑制電解水過程，調(diào)控pH值以及添加金屬陽離子，使溶液中的金屬離子在負(fù)極得電子被還原，析出的金屬單質(zhì)囤積并結(jié)晶在正負(fù)極凹槽或連接空隙之間使電池發(fā)生外短路，結(jié)晶物非常牢靠，難以脫落，殘余電量迅速釋放，進(jìn)而使電池失效，電池放電完全。

[0010]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

[0011]一種廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備，包括電池筐、放電池、放電池循環(huán)泵、放電池壓濾機(jī)、清洗池、清洗池循環(huán)泵、清洗池壓濾機(jī)、鏈板卸料機(jī)、高壓風(fēng)干機(jī)、廢水處理單元和廢氣處理單元;

[0012]電池筐用于盛放鋰電池，放電池連放電池循環(huán)泵，放電池壓濾機(jī)與放電池循環(huán)泵通過管道連接，同時(shí)放電池壓濾機(jī)的濾液出口通過管道通入放電池的底部;清洗池循環(huán)泵通過管道與清洗池連接，清洗池壓濾機(jī)使用管道與清洗池循環(huán)泵相連;放電池與清洗池之間連接有管道;鏈板卸料機(jī)設(shè)置于清洗池的尾部，鏈板卸料機(jī)上有高壓風(fēng)干機(jī);清洗池壓濾機(jī)的濾液出口以及放電池壓濾機(jī)的濾液出口分別連接廢水處理單元;廢氣處理單元置于放電池的上部。

[0013]一種廢舊鋰離子電池快速放電方法，使用如上所述的設(shè)備，所述方法包括如下步驟：

[0014](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓;

[0015](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池;優(yōu)選的，鋰電池與放電溶液的質(zhì)量比為1:1-1:2;

[0016](3)放電1~20h后取出并清洗電池，并測量其電壓<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0017]具體地，一種廢舊鋰電池快速放電方法，包括以下步驟：硫酸鹽或氯鹽混合溶液的pH值范圍是2.5-6.5，質(zhì)量濃度為5%-30%，放電的時(shí)間為1-20h內(nèi)，放電電池與溶液的固液比處于質(zhì)量比1:1至1:2的范圍內(nèi)，溶液溫度為10-40℃，該放電過程分為兩個(gè)路徑階段，分別是緩慢電解水和短路放熱電壓快速下降兩個(gè)階段。初始階段平臺期壓降小，以電解水為主;隨后發(fā)生電池外短路，殘余電壓呈斷崖式下降，電解液與金屬溶出。溶液中的金屬離子得電子被還原，析出的金屬囤積結(jié)晶在正負(fù)極間，結(jié)晶物非常牢靠，難以脫落，使電池發(fā)生外短路，殘余電量迅速釋放，溶液升溫，由于選取的金屬離子溶液極易發(fā)生競爭性還原反應(yīng)生成金屬單質(zhì)使電池短路，因此很難發(fā)生電解水反應(yīng)產(chǎn)生氣體。

[0018]本發(fā)明采用混合硫酸鹽或氯鹽作為放電介質(zhì)，不僅能夠減小電極的腐蝕，同時(shí)能夠保證放電的高效穩(wěn)定進(jìn)行。其中，所述硫酸鹽包括硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸銅、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸銨中的一種以上;所述的氯鹽包括?氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氯化銨、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化銅、氯化鎳、氯化鈷和氯化鋅中的一種以上氯鹽。

[0019]具體地，本發(fā)明的一種廢舊鋰電池快速放電設(shè)備，所述的設(shè)備包括電池筐、放電池、放電池循環(huán)泵、放電池壓濾機(jī)、清洗池、清洗池循環(huán)泵、清洗池壓濾泵、鏈板卸料機(jī)、高壓風(fēng)干機(jī)、隔油池、調(diào)節(jié)池、一級反應(yīng)罐、廢水處理一級壓濾機(jī)、二級反應(yīng)罐、廢水處理二級壓濾機(jī)、廢水循環(huán)泵、二沉池、AO池、沉淀池、排風(fēng)罩、噴淋塔、活性炭吸附箱、廢氣引風(fēng)機(jī)。其中所述電池筐初始狀態(tài)位于地面，它的升高降低和前進(jìn)后退是由廠房的吊車控制移動(dòng)的。上述所有設(shè)備的液相及氣相流通均通過管道相連，4臺壓濾機(jī)下方設(shè)置有固體盛放容器，未放電電池進(jìn)入電池筐通過機(jī)械手抓取投料，放電后的電池由電池筐傾倒進(jìn)入鏈板卸料機(jī)，之后進(jìn)行打包進(jìn)入噸袋，運(yùn)輸至電池破碎車間的均勻振動(dòng)給料機(jī)。

[0020]進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述的初始電壓為2.5V~4.2V。

[0021]進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述的鋰電池為廢舊三元鎳鈷錳鋰離子、廢舊磷酸鐵鋰電池和廢舊鈷酸鋰電池中的一種或多種。

[0022]進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述的放電溶液為硫酸鹽混合溶液或者氯鹽混合溶液;所述硫酸鹽混合溶液的質(zhì)量濃度為5%~30%。所述氯鹽混合溶液的質(zhì)量濃度為5%~30%。例如，所述硫酸鹽混合溶液的質(zhì)量濃度為5%、7%、10%、15%、20%、25%或30%。所述氯鹽混合溶液的質(zhì)量濃度為5%、7%、10%、15%、20%、25%或30%。

[0023]進(jìn)一步地，所述的硫酸鹽混合溶液為(a)硫酸鈉、硫酸銅、硫酸亞鐵和硫酸鋅混合溶液;(b)硫酸鉀、硫酸亞鐵和硫酸鋅混合溶液;(c)硫酸鋁、硫酸鎂溶液和硫酸銅混合溶液中的一種或多種。優(yōu)選地，(a)混合溶液中，硫酸鈉、硫酸銅、硫酸亞鐵和硫酸鋅的質(zhì)量比為1:9:9:1;(b)混合溶液中，硫酸鉀、硫酸亞鐵和硫酸鋅的質(zhì)量比為1:7:2;(c)混合溶液中，硫酸鋁、硫酸鎂溶液和硫酸銅的質(zhì)量比為1：1：8。

[0024]進(jìn)一步地，所述的氯鹽混合溶液為(a1)氯化鉀和氯化銅混合溶液;(b1)氯化鈉、氯化亞鐵和氯化銅混合溶液;(c1)氯化亞鐵、氯化鎳、氯化鈷和氯化鐵混合溶液;(d1)氯化鈉、氯化鋅和氯化銅混合溶液;(e1)氯化亞鐵、氯化銅和氯化鐵混合溶液中的一種或多種。優(yōu)選地，(a1)混合溶液中，氯化鉀和氯化銅的質(zhì)量比為3：7;(d1)混合溶液中，氯化鈉、氯化鋅和氯化銅的質(zhì)量比為1:1:8;(e1)混合溶液中，氯化亞鐵、氯化銅和氯化鐵的質(zhì)量比為2:1:7。

[0025]該設(shè)備的工作原理為：

[0026](1)預(yù)放電的廢舊鋰離子電池由人工或吊車放入電池筐中，該料倉底部和四周均為沖孔篩板，物料在液態(tài)放電池中可以充分接觸液態(tài)放電液，并可使放電液介質(zhì)在放電倉內(nèi)自由流動(dòng)。

[0027](2)電池筐通過外部起吊機(jī)控制轉(zhuǎn)移到主體放電設(shè)備各個(gè)部分。

[0028](3)放電時(shí)，裝有未處理的廢舊鋰離子電池的電池筐被轉(zhuǎn)移到放電池中。

[0029](4)靜置放電1-20小時(shí)，放電池定期通過壓濾機(jī)把水中的雜質(zhì)過濾，再通過壓濾系統(tǒng)對水進(jìn)行過濾循環(huán)利用。

[0030](5)待電池電壓下降到0.5V以下后，通過吊機(jī)將電池筐轉(zhuǎn)移到清水池中對電池上殘留放電介質(zhì)進(jìn)行清洗。通過清水的進(jìn)出流動(dòng)，將放電電池中含有固體殘?jiān)M(jìn)行快速清洗，通過過濾系統(tǒng)把水中的雜質(zhì)過濾，同時(shí)保證清洗液的流動(dòng)性，再將循環(huán)水循環(huán)利用。

[0031](6)清洗完畢后通過吊機(jī)將電池筐轉(zhuǎn)移到鏈板卸料機(jī)上，再利用高壓風(fēng)干機(jī)上端高壓氣的正壓吹散去除水分，把電池中少量的水吹干，吹去其表面殘留水漬。

[0032](7)最后將廢舊鋰離子電池轉(zhuǎn)移到噸袋包裝中，送入破碎預(yù)處理工序進(jìn)行有價(jià)金屬分離。

[0033](8)廢水通過隔油池可以除去部分有機(jī)溶劑，再經(jīng)過底部通入到調(diào)節(jié)池混合均勻;在一級反應(yīng)罐中需要加入氫氧化鈣和氯化鈣，將廢水中的氟、磷等雜質(zhì)進(jìn)行去除;在板框壓濾機(jī)中過濾完后，濾液進(jìn)入二級反應(yīng)罐，罐中經(jīng)過酸化，加入活性炭、PAC、PAM等可有效降低廢水中的BOD和重金屬雜質(zhì)含量，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾后，沉淀一段時(shí)間取樣分析達(dá)標(biāo)后可泵入環(huán)保部門廢水管道處理，或者轉(zhuǎn)入AO池通過微生物氧化分解，進(jìn)一步分解廢水中的BOD,然后轉(zhuǎn)入二沉池，經(jīng)過水泵打入放電池中進(jìn)行循環(huán)使用。

[0034](9)放電過程中排風(fēng)罩、噴淋塔、活性炭吸附箱、引風(fēng)機(jī)同時(shí)工作，對產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理，去除其中的水其以及VOCs等。

[0035]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

[0036](1)本發(fā)明所述方法使用硫酸鹽或氯鹽溶液中酯類水解少，在防止電解液溶出方面表現(xiàn)突出，同時(shí)金屬損失少，放電過程電解水階段時(shí)間短，產(chǎn)生極少量的氫氣和氧氣。

[0037](2)本發(fā)明所述方法通過利用直接浸泡在硫酸鹽或氯鹽溶液中，操作便捷，放電效率高，在1-20h內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)電池電壓≤0.5V，成本較低。

[0038](3)本發(fā)明所述設(shè)備能夠?qū)U舊鋰離子電池放電進(jìn)行批量處理，且自動(dòng)化程度較高，提高了放電效率，減少了人工成本，同時(shí)也減小了相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

[0039]圖1為廢舊鋰電池快速放電系統(tǒng);

[0040]圖中：1-電池筐、2-放電池、3-放電池循環(huán)泵、4-放電池壓濾機(jī)、5-清洗池、6-清洗池循環(huán)泵、7-清洗池壓濾機(jī)、8-鏈板卸料機(jī)、9-高壓風(fēng)干機(jī)、10-隔油池、11-調(diào)節(jié)池、12-一級反應(yīng)罐、13-廢水處理一級壓濾機(jī)、14-二級反應(yīng)罐、15-廢水處理二級壓濾機(jī)、16-廢水循環(huán)泵、17-二沉池、18-AO池、19-沉淀池、20-排風(fēng)罩、21-噴淋塔、22-活性炭吸附箱、23-廢氣引風(fēng)機(jī);

[0041]圖2為廢舊鋰電池快速放電工藝流程圖;

[0042]圖3為對比例1電池殘余電壓隨時(shí)間變化圖;

[0043]圖4為對比例2電池殘余電壓隨時(shí)間變化圖;

[0044]圖5為對比例3電池殘余電壓隨時(shí)間變化圖。

具體實(shí)施方式

[0045]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：如圖1所示，本發(fā)明為廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備，包括電池筐1、放電池2、放電池循環(huán)泵3、放電池壓濾機(jī)4、清洗池5、清洗池循環(huán)泵6、清洗池壓濾機(jī)7、鏈板卸料機(jī)8、高壓風(fēng)干機(jī)9、隔油池10、調(diào)節(jié)池11、一級反應(yīng)罐12、廢水處理一級壓濾機(jī)13、二級反應(yīng)罐14、廢水處理二級壓濾機(jī)15、廢水循環(huán)泵16、沉淀池19、AO池18、二沉池17、排風(fēng)罩20、噴淋塔21、活性炭吸附箱22和廢氣引風(fēng)機(jī)23。

[0046]廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備主要包含放電池2、電池筐1、清洗池5、廢氣處理單元和廢水處理單元。本設(shè)備主要通過外部吊車控制電池筐在清水池、清洗池以及卸料風(fēng)干單元，進(jìn)行放電、清洗殘留固體和去除電池表面水漬。卸料風(fēng)干單元包括鏈板卸料機(jī)8和高壓風(fēng)干機(jī)9。

[0047]廠房內(nèi)設(shè)置有吊車主要用來轉(zhuǎn)移電池筐1及鋰電池，電池筐1處于地面用于盛放鋰電池，其中電池筐1為鏤空316L鋼板焊接而成，底部設(shè)置有插銷快開機(jī)構(gòu)，方便電池快速從底部卸料出來。放電池2用磚塊及水泥堆砌而成，表面刷防腐膠泥，放電池循環(huán)泵3通過UPVC管道與放電池2連接，放電池壓濾機(jī)4與放電池循環(huán)泵3通過UPVC管道連接，同時(shí)放電池壓濾機(jī)4的濾液出口通過管道通入放電池2的底部。清洗池5同樣用磚塊及水泥堆砌而成，表面刷防腐膠泥，清洗池循環(huán)泵6通過UPVC管道與清洗池5連接，清洗池壓濾機(jī)7同樣使用管道與清洗池循環(huán)泵6相連。放電池2與清洗池5之間連接有一根UPVC管道方便兩邊水溶液交換使用。鏈板卸料機(jī)8設(shè)置于清洗池5的尾部，鏈板卸料機(jī)8上有高壓風(fēng)干機(jī)9。清洗池壓濾機(jī)7的濾液出口以及放電池壓濾機(jī)4的濾液出口分別連接隔油池10。廢水處理單元包括依次連接的隔油池10、調(diào)節(jié)池11、一級反應(yīng)罐12、廢水處理一級壓濾機(jī)13、二級反應(yīng)罐14、廢水處理二級壓濾機(jī)15、沉淀池19、AO池18、二沉池17和廢水循環(huán)泵16，上述元件均通過UPVC管道連接。廢氣處理單元包括依次連接的排風(fēng)罩20、噴淋塔21、活性炭吸附箱22和廢氣引風(fēng)機(jī)23，上述元件均通過316L不銹鋼管連接安裝，其中排風(fēng)罩20設(shè)置于放電池的正上方。

[0048]所有鋰電池(所述鋰電池為圓柱電池、軟包電池和方殼電池中的一種、兩種或三種)，鋰電池初始狀態(tài)均處于貨架上或噸袋內(nèi)，電池筐1平放于地面上，每次放電開始后，通過機(jī)械手將貨架上的電池或使用吊車將噸袋內(nèi)的電池放置于電池筐1內(nèi)部，通過廠房設(shè)置的外部吊車對電池筐1進(jìn)行升降與平移操作。

[0049]如圖2所示，廢舊鋰離子電池快速放電設(shè)備的操作步驟如下：

[0050]1、 首先將廢舊圓柱/軟包/方形動(dòng)力電池人工或使用機(jī)械手放置電池筐1內(nèi)。該筐底部和四周均為鏤空鋼板，確保物料在放電池2中可以充分接觸放電溶液，并可使放電溶液介質(zhì)在放電倉內(nèi)自由流動(dòng)。

[0051]2、使用吊車將電池筐1吊入盛有前述放電溶液的放電池2內(nèi)，放電1-20小時(shí)后。使用外用表測量電池電壓，當(dāng)電壓≤0.5V時(shí)，放電完成，使用吊車將電池筐1連同放電后的電池轉(zhuǎn)移至清洗池5。定期通過放電池循環(huán)泵3和放電池壓濾機(jī)4把溶液中的鐵鋁雜質(zhì)過濾，水溶液進(jìn)行循環(huán)利用。放電池中產(chǎn)生的廢氣依次經(jīng)過排風(fēng)罩20、噴淋塔21、活性炭吸附箱22處理達(dá)標(biāo)后，經(jīng)過廢氣引風(fēng)機(jī)23排放至大氣。

[0052]3、將放電完畢的電池筐1吊入清洗池5，通過清水的進(jìn)出流動(dòng)，將放電電池中含有的固體殘?jiān)M(jìn)行快速清洗，通過清洗池循環(huán)泵6和清洗池壓濾機(jī)7把溶液中的雜質(zhì)過濾，同時(shí)保證清洗液的流動(dòng)性，再將清洗水循環(huán)利用。

[0053]4、清洗完畢后，繼續(xù)使用吊車將電池筐1中的電池放置于鏈板卸料機(jī)8上，打開電池筐1底部的插銷快開機(jī)構(gòu)，清洗后的電池可在鏈板前段自動(dòng)卸料，含有少量的水分自動(dòng)流出，在鏈板卸料機(jī)8前進(jìn)過程中，頂部的高壓風(fēng)干機(jī)9開始工作，將浸泡后的電池吹干，通過調(diào)整鏈板輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，把放電電池打包。

[0054]5、將電池包裝進(jìn)入噸袋，準(zhǔn)備送入破碎預(yù)處理車間。

[0055]6、放電池廢水或清洗池廢水通過隔油池10可以除去部分有機(jī)溶劑，再經(jīng)過底部通入到調(diào)節(jié)池11混合均勻;在一級反應(yīng)罐12中需要加入氫氧化鈣和氯化鈣，將廢水中的氟、磷等雜質(zhì)進(jìn)行去除;經(jīng)過廢水處理一級壓濾機(jī)13過濾后，濾液進(jìn)入二級反應(yīng)罐14，在反應(yīng)罐中經(jīng)過酸化，加入活性炭、PAC、PAM等可有效降低廢水中的BOD和重金屬雜質(zhì)含量，經(jīng)廢水處理二級壓濾機(jī)15過濾后，通入沉淀池19一段時(shí)間取樣分析達(dá)標(biāo)后可泵入環(huán)保部門廢水管道處理，或者轉(zhuǎn)入AO池18通過微生物氧化分解，進(jìn)一步分解廢水中的BOD，然后轉(zhuǎn)入二沉池17，經(jīng)過廢水循環(huán)泵16打入放電池或清洗池進(jìn)行循環(huán)使用。

[0056]實(shí)施例1

[0057]本具體實(shí)施例將硫酸鈉、硫酸銅、硫酸亞鐵和硫酸鋅以質(zhì)量比為1:9:9:1的比例混合得到放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為10%的放電溶液，廢舊三元鎳鈷錳鋰離子電池與放電溶液的固液質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度為20℃，對廢舊三元鎳鈷錳鋰離子電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0058](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓為4.1V。

[0059](2)將廢舊鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池中放電。

[0060](3)放電9h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.26V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0061]實(shí)施例2

[0062]本具體實(shí)施例將硫酸鉀、硫酸亞鐵和硫酸鋅以質(zhì)量比為1:7:2混合得到放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為15%的放電溶液，廢舊三元鎳鈷錳鋰離子電池與放電溶液的固液質(zhì)量比為1:2，反應(yīng)溫度為30℃，對廢舊三元鎳鈷錳鋰離子電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0063](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.9V。

[0064](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0065](3)放電2.5h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.33V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0066]實(shí)施例3

[0067]本具體實(shí)施例將硫酸鋁、硫酸鎂溶液和硫酸銅以質(zhì)量比為1：1：8的比例混合得到放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為10%的放電溶液，廢舊鈷酸鋰電池與放電溶液的固液質(zhì)量比為1:2，反應(yīng)溫度為30℃，對廢舊鈷酸鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0068](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.58V。

[0069](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0070](3)放電7.5h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.47V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0071]實(shí)施例4

[0072]本具體實(shí)施例將氯化鉀和氯化銅以質(zhì)量比為3：7的比例混合得到放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為25%的放電溶液，廢舊鈷酸鋰與放電溶液的固液質(zhì)量比為1:2，反應(yīng)溫度為40℃，對廢舊鈷酸鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0073](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.75V。

[0074](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0075](3)放電2h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.12V<1.0V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0076]實(shí)施例5

[0077]本具體實(shí)施例將氯化鈉、氯化鋅和氯化銅以質(zhì)量比為1:1:8的比例混合得到放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為10%的放電溶液，廢舊磷酸鐵鋰電池與放電溶液的固液質(zhì)量比為1:2，反應(yīng)溫度為40℃，對廢舊磷酸鐵鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0078](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.6V。

[0079](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0080](3)放電7h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.42V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0081]實(shí)施例6

[0082]本具體實(shí)施例氯化亞鐵、氯化銅和氯化鐵以質(zhì)量比為2:1:7的比例混合得到放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為10%的放電溶液，廢舊磷酸鐵鋰電池與放電溶液的固液比為1:2，反應(yīng)溫度為40℃，對廢舊磷酸鐵鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0083](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓4.2V。

[0084](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0085](3)放電1.5h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.18V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，定期對放電廢水處理后循環(huán)使用。

[0086]對比例1：

[0087]本具體實(shí)施例以碳酸銨為放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為10%的放電溶液，廢舊三元鎳鈷錳鋰電池與放電溶液的固液比為1:2，反應(yīng)溫度為25℃，對廢舊三元鎳鈷錳鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0088](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.7V。

[0089](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0090](3)放電1032h后取出并清洗電池，并測量其電壓為1.23V>0.5V，不能夠達(dá)到安全電壓以下，且放電效率非常低，圖3為對比例1電池殘余電壓隨時(shí)間變化圖。

[0091]對比例2：

[0092]本具體實(shí)施例以硫酸鈉為放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為20%的放電溶液，廢舊磷酸鐵鋰電池與放電溶液的固液比為1:1，反應(yīng)溫度為25℃，對廢舊磷酸鐵鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0093](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.82V。

[0094](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0095](3)放電84.2h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.49V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，但放電效率很低，圖4為對比例2電池殘余電壓隨時(shí)間變化圖。

[0096]對比例3：

[0097]本具體實(shí)施例以氯化鈉為放電介質(zhì)，將所述放電介質(zhì)溶于去離子水中，得到放電介質(zhì)質(zhì)量濃度為15%的放電溶液，廢舊三元鎳鈷錳鋰電池與放電溶液的固液比為1:1.5，反應(yīng)溫度為35℃，對廢舊三元鎳鈷錳鋰電池進(jìn)行放電處理，具體操作步驟如下：

[0098](1)對廢舊鋰電池電壓進(jìn)行檢測，確定初始電壓3.66V。

[0099](2)將鋰電池浸泡在含有放電溶液的放電池。

[0100](3)放電70.5h后取出并清洗電池，并測量其電壓為0.48V<0.5V能夠達(dá)到安全電壓以下，但放電效率非常低，圖5為對比例3電池殘余電壓隨時(shí)間變化圖。

說明書附圖(5)