一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置和方法与流程

1.本发明涉及动力电池拆解技术领域，尤其是涉及一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置和方法。


背景技术：

2.梯次利用作为退役动力电池的主要处理方式(如申请号为cn202111554892.6中国发明专利)，其无损高效的拆解方法能极大提高产能。电池包到电芯的过程，需要依次经历排出电池包制冷液—卸螺钉—去上盖—去铜排电线—取模组—分离电芯等工艺。其中直接从电池包中取出模组或电芯一直是行业难题。通常，在电池包的组装过程中电芯是直接通过大量胶黏剂与电池包底板及框架粘结固定。然而在梯次利用中，电芯需要无损伤地从电池包中拆解出来，由于电芯与电池包之间的胶黏剂粘结强度非常高，采用传统机械方式暴力拆解，必然存在损坏电芯的状况，为提高电池包拆解良率，使电芯能无损伤梯次利用，故需要一种柔和的拆解方法与装置。


技术实现要素：

3.有鉴于此，有必要提供一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置和方法，用以提供一种柔和的拆解方法与装置，实现电芯的无损伤拆解。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置，包括排液机构、制冷液循环机构及制冷机构；
5.所述排液机构包括气泵、排液管及废液收集箱，气泵的出口用于与电池包的液冷板管路进口连通，排液管的一端用于与液冷板管路出口连通，排液管的另一端与废液收集箱连通；
6.所述制冷液循环机构包括制冷液箱、循环泵、进液管及出液管，所述制冷液箱内用于装入制冷液，所述循环泵的进口与所述制冷液箱连通，所述循环泵的出口与所述进液管的一端连通，所述进液管的另一端用于与电池包的液冷板管路进口连通，所述出液管的一端用于与液冷板管路出口连通，所述出液管的另一端与制冷液箱连通；
7.所述制冷机构用于对所述进液管的制冷液制冷。
8.在一些实施例中，所述排液机构还包括排液单向阀，排液单向阀的一端与气泵的出口连通，排液单向阀的另一端与液冷板管路进口连通。
9.在一些实施例中，所述排液机构还包括排液截止阀，所述排液截止阀设置于所述排液管上、并用于控制所述排液管的通断。
10.在一些实施例中，所述制冷液循环机构还包括循环截止阀及流量计，所述循环截止阀设置于所述出液管上，所述流量计设置于所述进液管上。
11.在一些实施例中，所述出液管上还设置有过滤器。
12.在一些实施例中，所述进液管上还设置有溢流阀。
13.在一些实施例中，所述进液管上还设置有压力表。
14.在一些实施例中，所述电池包内具有用于监测电芯温度的第一温度计，所述制冷液循环机构还包括第二温度计、第三温度计、电磁节流阀及控制器，所述第二温度计与所述进液管连接、并用于测量所述进液管内的制冷液的温度，所述第三温度计与所述出液管连接、并用于测量所述出液管内的制冷液的温度，所述电磁节流阀设置于所述进液管上，所述控制器与所述第一温度计、所述第二温度计、所述制冷机构及所述电磁节流阀均电连接。
15.在一些实施例中，所述制冷机构包括制冷室、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀以及蒸发器，所述制冷室由保温材料制成，所述制冷室具有一密闭的制冷腔，所述冷凝器的进口与所述压缩机的出口连通，所述电子膨胀阀的进口与所述冷凝器的出口连通，所述蒸发器的进口与所述电子膨胀阀的出口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连通，所述蒸发器及所述进液管的一部分均位于所述制冷腔内。
16.本发明还提供了一种动力电池包无损原位低温冷拆解方法，适用于所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，该方法包括如下步骤：
17.s1、开启气泵，气泵将气体注入冷却通道，使冷却通道内的冷却液从排液管排放至废液收集箱，当不再有冷却液流出时关闭气泵；
18.s2、将出液管的一端与液冷板管路出口连通，将出液管的另一端与制冷液箱连通；
19.s3、接着开启循环泵，制冷液箱中的制冷液被循环泵抽吸至进液管，接着制冷机构对进液管的制冷液进行制冷，接着制冷后的制冷液进入电池包的液冷板管路进口，然后进入电池包的冷却通道内，对电芯与底板之间的胶黏剂进行冷冻；
20.s4、当胶黏剂被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂，然后将电芯从电池包中取出。
21.与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：在使用时，首先开启气泵，气体注入冷却通道，从而使冷却通道内的冷却液从排液管排放至废液收集箱，当不再有冷却液流出时代表排液工作结束，然后关闭气泵，当排液工作结束后，将出液管的一端与液冷板管路出口连通，将出液管的另一端与制冷液箱连通，接着开启循环泵，制冷液箱中的制冷液被循环泵抽吸至进液管，接着制冷机构对进液管的制冷液进行制冷，接着制冷后的制冷液进入电池包的液冷板管路进口，然后进入电池包的冷却通道内，对电芯与底板之间的胶黏剂进行冷冻，当胶黏剂被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂，电芯便可安全无损的从电池包中取出。
22.本发明提供的技术方案通过原位利用电池包液冷板的冷却通道，可直接有效均匀地对每块电芯底部的胶黏剂进行冷冻，通过冷冻电池包的底板依次将冷量传递给底板—胶黏剂—电芯底部，当胶黏剂被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂，电芯便可安全无损的从电池包中取出，从而可实现电芯的无损拆解，大幅提高电芯的拆解良率和拆解效率，为电芯的高值化梯次利用提供有力保障。
附图说明
23.图1是现有的一电池包的结构示意图；
24.图2是本发明提供的动力电池包无损原位低温冷拆解装置的一实施例的结构示意图；
25.图中：100-电池包、110-底板、120-电芯、130-胶黏剂、140-液冷板、150-冷却通道、
151-液冷板管路进口、152-液冷板管路出口、160-第一温度计、200-排液机构、210-气泵、220-排液管、230-废液收集箱、240-排液单向阀、250-排液截止阀、300-制冷液循环机构、310-制冷液箱、320-循环泵、330-进液管、331-流量计、332-溢流阀、333-压力表、340-出液管、341-循环截止阀、342-过滤器、360-第二温度计、370-电磁节流阀、380-第三温度计、400-制冷机构、410-制冷室、420-压缩机、430-冷凝器、440-电子膨胀阀、450-蒸发器。
具体实施方式
26.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
27.为了便于理解本发明，首先对现有的电池包100的结构进行说明，如图1所示，电池包100包括底板110及若干个电芯120，各个电芯120通过胶黏剂130固定于底板110的一侧壁上，底板110的相对的另一侧壁上固定有液冷板140，液冷板140与底板110之间形成冷却通道150，冷却通道150的进口称为液冷板管路进口151，冷却通道150的出口称为液冷板管路出口152，冷却通道150内用于通入冷却液，从而为电池包100进行降温。在电池包100拆解时，由于胶黏剂130的粘结强度很高，现有的通过机械暴力拆解的方式拆卸电芯120时，容易导致电芯120损坏，降低电芯120的利用价值，而本发明的目的则是提供一种通过低温冷拆解使电芯120安全无损的拆离的技术方案。
28.请参照图1和图2，本发明提供了一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置包括排液机构200、制冷液循环机构300及制冷机构400；
29.所述排液机构200包括气泵210、排液管220及废液收集箱230，气泵210的出口用于与电池包100的液冷板管路进口151连通，排液管220的一端用于与液冷板管路出口152连通，排液管220的另一端与废液收集箱230连通，在使用时，排液机构200为第一步工序，开启气泵210，气体注入冷却通道150，从而使冷却通道150内的冷却液从排液管220排放至废液收集箱230，当不再有冷却液流出时代表排液工作结束，然后关闭气泵210。
30.所述制冷液循环机构300包括制冷液箱310、循环泵320、进液管330及出液管340，所述制冷液箱310内用于装入制冷液，所述循环泵320的进口与所述制冷液箱310连通，所述循环泵320的出口与所述进液管330的一端连通，所述进液管330的另一端用于与电池包100的液冷板管路进口151连通，所述出液管340的一端用于与液冷板管路出口152连通，所述出液管340的另一端与制冷液箱310连通。
31.所述制冷机构400用于对所述进液管330的制冷液制冷。
32.在使用时，首先开启气泵210，气体注入冷却通道150，从而使冷却通道150内的冷却液从排液管220排放至废液收集箱230，当不再有冷却液流出时代表排液工作结束，然后关闭气泵210，当排液工作结束后，将出液管340的一端与液冷板管路出口连通，将出液管340的另一端与制冷液箱310连通，接着开启循环泵320，制冷液箱310中的制冷液被循环泵320抽吸至进液管330，接着制冷机构400对进液管330的制冷液进行制冷，接着制冷后的制冷液进入电池包100的液冷板管路进口，然后进入电池包100的冷却通道150内，对电芯120与底板110之间的胶黏剂130进行冷冻，当胶黏剂130被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂130，电芯120便可安全无损的从电池包100中取出。
33.本发明提供的技术方案通过原位利用电池包液冷板的冷却通道，可直接有效均匀
地对每块电芯底部的胶黏剂进行冷冻，通过冷冻电池包的底板110依次将冷量传递给底板—胶黏剂—电芯底部，当胶黏剂130被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂130，电芯120便可安全无损的从电池包100中取出，从而可实现电芯的无损拆解，大幅提高电芯的拆解良率和拆解效率，为电芯的高值化梯次利用提供有力保障。
34.为了防止电池包100内的冷却液倒灌损坏气泵210，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述排液机构200还包括排液单向阀240，排液单向阀240的一端与气泵210的出口连通，排液单向阀240的另一端与液冷板管路进口151连通，排液单向阀240的作用是防止冷却液倒灌损坏气泵210。
35.为了便于控制排液过程，请参照图2，在一优选的实施例中，所述排液机构200还包括排液截止阀250，所述排液截止阀250设置于所述排液管220上、并用于控制所述排液管220的通断，当结束排液时，切断排液管220。
36.为了便于控制制冷温度，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述电池包100内具有用于监测电芯温度的第一温度计160，所述制冷液循环机构300还包括第二温度计360、第三温度计380、电磁节流阀370及控制器，所述第二温度计360与所述进液管330连接、并用于测量所述进液管330内的制冷液的温度，所述第三温度计380与所述出液管340连接、并用于测量所述出液管340内的制冷液的温度，所述电磁节流阀370设置于所述进液管330上，所述控制器与所述第一温度计160、所述第二温度计360、所述制冷机构400及所述电磁节流阀370均电连接。在使用时，由第一温度计160、第二温度计360和第三温度计380传递的信号经控制器处理后传出指令，控制制冷机构400的功率和电磁节流阀370的开启程度，当第一温度计160、第二温度计360和第三温度计380测得的温度达到预设温度后，制冷机构400停止运行，电磁节流阀370关闭。
37.为了便于控制制冷液循环机构300的运行，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述制冷液循环机构300还包括循环截止阀341及流量计331，所述循环截止阀341设置于所述出液管340上，所述流量计331设置于所述进液管330上。
38.为了防止制冷液箱310中的制冷液被杂质污染，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述出液管340上还设置有过滤器342。
39.为了保证整个系统的安全，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述进液管330上还设置有溢流阀332及压力表333，当循环回路中的压力过高，溢流阀332会泄压保证系统安全工作。
40.为了具体实现制冷机构400的功能，请参照图1和图2，在一优选的实施例中，所述制冷机构400包括制冷室410、压缩机420、冷凝器430、电子膨胀阀440以及蒸发器450，所述制冷室410由保温材料制成，所述制冷室410具有一密闭的制冷腔，所述冷凝器430的进口与所述压缩机420的出口连通，所述电子膨胀阀440的进口与所述冷凝器430的出口连通，所述蒸发器450的进口与所述电子膨胀阀440的出口连通，所述蒸发器450的出口与所述压缩机420的进口连通，所述蒸发器450及所述进液管330的一部分均位于所述制冷腔内。电子膨胀阀440可以通过制冷系统中的冷媒的压力和温度自行调节开口大小，实现了自适应调节的目的。压缩机420功率大小由控制器控制，实行监测温度—控制器—压缩机420—改变温度的闭环控制。蒸发器450吸热将冷媒转变为蒸汽，然后由压缩机420压缩形成高温高压气体，再输送到冷凝器430，形成高中压气体或气液并存的状态，最后经过电子膨胀阀440变成低
温低压的液体，从而实现了制冷的目的，蒸发器450内的冷媒蒸发吸收热量使制冷腔内的温度降低，从而使制冷腔内的进液管330内的制冷液的温度降低。
41.在使用时，当第一温度计160、第二温度计360及第三温度计380测得的温度超过一定阈值后，压缩机420开启，对制冷液进行制冷。
42.本发明提供的动力电池包无损原位低温冷拆解装置在使用时存在两种模型，即制冷模式和保温模式。其中，制冷模式主要通过增大压缩机420的功率快速降低制冷液的温度，此时第二温度计360的读数会低于第三温度计380的读数，而第三温度计380的读数会低于第一温度计160的读数，三个温度参数转换为电信号传输到控制器，然后通过控制程序将指令下达给压缩机420提高功率，电磁节流阀370增大开启程度。保温模式主要分两种：制冷液温度低于设定温度时减小压缩机420的功率，减小电磁节流阀370的开口直径；制冷液温度高于设定温度时，提高压缩机420的功率，增大电磁节流阀370的开口直径。
43.在使用时，使用排液机构200将电池包液冷板中的制冷液排干，然后依次打开制冷机构400及制冷液循环机构300。设定工作温度，第一温度计160、第二温度计360及第三温度计380将温度信息转换为电信号传送到控制器，然后控制器将信号传递给压缩机420和电磁节流阀370实现控温的目的。其工作原理：当监测温度高于设定温度时，控制器发出指令提高压缩机420的功率从而快速对制冷液制冷，同时增大电磁节流阀370的口径从而加快制冷液的流动速度；当监测温度达到设定温度时，控制器发出指令减小压缩机420的功率；当监测温度低于设定温度时，控制器发出指令同时减小压缩机420的功率和减小电磁节流阀370的口径。当第一温度计160监测到胶黏剂的温度达到作业温度时，再使用振动平台震裂胶黏剂130，电芯120便可安全无损的从电池包100中取出，从而可实现电芯的无损拆解，之后关闭制冷液循环机构及制冷机构，再次开启排液机构，排出液冷板中的制冷液，整套电池包冷拆解工艺结束。
44.需要指出的是，制冷液循环机构300中的制冷液的温度通过第二温度计360及第三温度计380进行监控，当两个温度计读数接近时，代表底板的降温到设定温度，开启保温模式；当第一温度计160监测的温度下降到设定温度，说明胶黏剂的温度已经达到可无损拆解电芯的条件，此时制冷作业可以结束。
45.本发明还提供了一种动力电池包无损原位低温冷拆解方法，适用于所述电池包无损原位低温冷拆解装置，其步骤包括：
46.s1、开启气泵210，气泵210将气体注入冷却通道150，从而使冷却通道150内的冷却液从排液管220排放至废液收集箱230，当不再有冷却液流出时关闭气泵210；
47.s2、将出液管340的一端与液冷板管路出口连通，将出液管340的另一端与制冷液箱310连通；
48.s3、开启循环泵320，制冷液箱310中的制冷液被循环泵320抽吸至进液管330，接着制冷机构400对进液管330的制冷液进行制冷，接着制冷后的制冷液进入电池包100的液冷板管路进口，然后进入电池包100的冷却通道150内，对电芯120与底板110之间的胶黏剂130进行冷冻；
49.s4、当胶黏剂130被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂130，然后将电芯120从电池包100中取出。
50.本发明中出现的易混淆名词解释：
51.冷却液：指电池包中自带的冷却液；
52.制冷液：指制冷液循环机构300的各个部件中流动的液体；
53.冷媒：指制冷机构400的管路中流动的液体。
54.本发明提供的技术方案的有益效果如下：
55.(1)通过原位利用电池包液冷板的冷却通道，可直接有效均匀地对每块电芯底部的胶黏剂进行冷冻；
56.(2)该装置充分利用了泵压转换的内能实现升温功能，实现了节能的目的；
57.(3)该装置在制冷过程前，排尽电池包内原有冷却液，可减少装置制冷液中杂质的引入，避免了冷却液泄露污染环境，冷拆解结束后，排出并收集制冷液，可实现制冷液的有效循环利用且避免了制冷液泄露污染环境；
58.(4)该方法和装置可实现电芯的无损拆解，大幅提高电芯的拆解良率和拆解效率，为电芯的高值化梯次利用提供有力保障；
59.(5)该冷拆解装置有循环、制冷两套系统，内设多个温度传感器和执行控温的元器件，实现了温度实时监测—控制器—控温元器件的闭环操作，具有智能化、高效、节能的优点。
60.以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，包括排液机构、制冷液循环机构及制冷机构；所述排液机构包括气泵、排液管及废液收集箱，气泵的出口用于与电池包的液冷板管路进口连通，排液管的一端用于与液冷板管路出口连通，排液管的另一端与废液收集箱连通；所述制冷液循环机构包括制冷液箱、循环泵、进液管及出液管，所述制冷液箱内用于装入制冷液，所述循环泵的进口与所述制冷液箱连通，所述循环泵的出口与所述进液管的一端连通，所述进液管的另一端用于与电池包的液冷板管路进口连通，所述出液管的一端用于与液冷板管路出口连通，所述出液管的另一端与制冷液箱连通；所述制冷机构用于对所述进液管的制冷液制冷。2.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述排液机构还包括排液单向阀，排液单向阀的一端与气泵的出口连通，排液单向阀的另一端与液冷板管路进口连通。3.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述排液机构还包括排液截止阀，所述排液截止阀设置于所述排液管上、并用于控制所述排液管的通断。4.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述制冷液循环机构还包括循环截止阀及流量计，所述循环截止阀设置于所述出液管上，所述流量计设置于所述进液管上。5.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述出液管上还设置有过滤器。6.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述进液管上还设置有溢流阀。7.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述进液管上还设置有压力表。8.根据权利要求1所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述电池包内具有用于监测电芯温度的第一温度计，所述制冷液循环机构还包括第二温度计、第三温度计、电磁节流阀及控制器，所述第二温度计与所述进液管连接、并用于测量所述进液管内的制冷液的温度，所述第三温度计与所述出液管连接、并用于测量所述出液管内的制冷液的温度，所述电磁节流阀设置于所述进液管上，所述控制器与所述第一温度计、所述第二温度计、所述制冷机构及所述电磁节流阀均电连接。9.根据权利要求8所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，其特征在于，所述制冷机构包括制冷室、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀以及蒸发器，所述制冷室由保温材料制成，所述制冷室具有一密闭的制冷腔，所述冷凝器的进口与所述压缩机的出口连通，所述电子膨胀阀的进口与所述冷凝器的出口连通，所述蒸发器的进口与所述电子膨胀阀的出口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的进口连通，所述蒸发器及所述进液管的一部分均位于所述制冷腔内。10.一种动力电池包无损原位低温冷拆解方法，其特征在于，适用于如权利要求1-9中任意一项所述的动力电池包无损原位低温冷拆解装置，该方法包括如下步骤：
s1、开启气泵，气泵将气体注入冷却通道，使冷却通道内的冷却液从排液管排放至废液收集箱，当不再有冷却液流出时关闭气泵；s2、将出液管的一端与液冷板管路出口连通，将出液管的另一端与制冷液箱连通；s3、接着开启循环泵，制冷液箱中的制冷液被循环泵抽吸至进液管，接着制冷机构对进液管的制冷液进行制冷，接着制冷后的制冷液进入电池包的液冷板管路进口，然后进入电池包的冷却通道内，对电芯与底板之间的胶黏剂进行冷冻；s4、当胶黏剂被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂，然后将电芯从电池包中取出。

技术总结
本发明公开了一种动力电池包无损原位低温冷拆解装置和方法，装置包括排液机构、制冷液循环机构及制冷机构；排液机构包括气泵、排液管及废液收集箱；制冷液循环机构包括制冷液箱、循环泵、进液管及出液管；制冷机构用于对所述进液管的制冷液制冷。本发明的有益效果是：通过原位利用电池包液冷板的冷却通道，可直接有效均匀地对每块电芯底部的胶黏剂进行冷冻，通过冷冻电池包的底板依次将冷量传递给底板—胶黏剂—电芯底部，当胶黏剂被降温到一定温度后，其脆性大幅增加，再使用振动平台震裂胶黏剂，电芯便可安全无损的从电池包中取出，从而可实现电芯的无损拆解，提高电芯的拆解良率和拆解效率，为电芯的高值化梯次利用提供有力保障。力保障。力保障。


技术研发人员：张宇平 谢志鹏 周志明 宋华伟 敖秀奕
受保护的技术使用者：无锡动力电池再生技术有限公司 天津动力电池再生技术有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/13