锂离子电池拆解工艺及试验研究

锂离子电池拆解工艺及试验研究

目前,锂离子电池回收工艺的研究热点主要倾向于拆解的前处理方式。传统“先混后分”的锂离子电池回收工艺中,整体破碎或冶炼的前处理方式不仅增加了后续材料分离的成本,还降低了贵重金属元素Co、Li等的回收率。为改善上述问题,本文对锂离子电池拆解工艺与设备进行了相关研究,具体成果如下:（1）确定了方形锂离子电池的尺寸范围以及贵重金属元素的走向,并通过理论分析和手工拆解的方式,证明了完全逆PACK工艺拆解是不可行的。在此基础上,重新规划了合适的拆解工艺路线,并分析确定了放电、切分和取芯三个工序的最佳方案。（2）完成了核心的切分装置中主要涉及的切割方式的选取及其刀具和夹具结构的设计工作,并对最终设计完成的自动化拆解设备进行整机和部分结构以及工作流程的解析。（3）设计了一款简易的切分试验装置,并利用ANSYS Workbench对试验装置模型进行结构、固有频率及振型分析,证明了试验装置的结构强度满足设计要求且不会发生共振,并分析得到了影响切口的主要因素是平台及刀具在Y轴方向上的变形。基于此,结合潜在放大变形的因素分析,对试验装置进行改进设计及其关键结构的参数优化,将参考点G-1处的最大变形

U_G-1减小了52.32%,证明了参数优化的可行性,并根据取整后的最优参数组合,完成了切分试验装置的加工。（4）利用液压试验台和切分试验装置进行切分试验,验证了切分装置的切分效果满足设计要求并得到了切分力的大小。（5）提出了一种切分模型等效替代理论,并通过理论、仿真和试验“三合一”的模式对其开展了可行性

研究。最后,仿正交试验设计进行逆推导,在其他设置不变且Time Period取值为0.0015s的条件下,得到了一个与样本电池尺寸一致并满足等效替代要求的均质材料的一组Johnson-Cook本构模型的基本参数,同时也验证了切分模型等效替代理论是可行的。