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簡述動力锂電(diàn)池負極片處理(lǐ)設備-方形動力電(diàn)池多(duō)級利用線--電(diàn)池包及模組自動化拆解段方案

發布時(shí)間(jiān):2022-03-10

動力锂電(diàn)池的多(duō)級利用及回收的前景:
據統計(jì)2017年中國新能源汽車(chē)累積銷量達180萬輛(liàng),2018年市場(chǎng)銷量預計(jì)在100萬輛(liàng)左右。動力電(diàn)池的使用年限一般是5~8年,從2019年開(kāi)始,我國動力電(diàn)池将進入大(dà)規模的報廢期,到2020年,中國汽車(chē)動力電(diàn)池每年的報廢量預計(jì)将達到20萬噸的規模,并且随着新能源汽車(chē)的發展和(hé)時(shí)間(jiān)的推移,動力回收的壓力會(huì)越來(lái)越大(dà),所以開(kāi)發出低(dī)能耗、環保的材料分解方法就非常迫切。
通(tōng)過建立高(gāo)效可(kě)靠的锂離子動力電(diàn)池系統多(duō)級利用和(hé)回收循環體(tǐ)系,将合理(lǐ)分攤锂離子動力電(diàn)池在全壽命周期內(nèi)的使用成本,使其在全壽命周期內(nèi),直接降低(dī)锂離子動力電(diàn)池系統在電(diàn)動汽車(chē)行(xíng)業的應用成本,這是目前看來(lái)是合适有(yǒu)效的解決方案。動力電(diàn)池需要為(wèi)儲能用實現低(dī)成本梯次利用、實現無能耗環保化的材料分解回收要求,按照符合循環經濟的要求進行(xíng)一體(tǐ)化設計(jì),這是重要的一個(gè)環節。
動力锂電(diàn)池的多(duō)級利用效益分析:
假設按照原始售價的50%回收容量衰減到75%的電(diàn)池系統,收購費600元/ kWh (2018年電(diàn)池組價格按照1200元/kWh計(jì)算(suàn))。則電(diàn)池系統初次使用成本為(wèi):1200*(1-0.5)=600元/ kWh 。
隻有(yǒu)特殊的動力電(diàn)池才有(yǒu)可(kě)能實現100%的梯次利用。
對于BMS,需要修改軟件, 費用估算(suàn)為(wèi)30元/kWh。
連接件可(kě)重複利用 ,箱體(tǐ)需要制(zhì)作(zuò),費用估算(suàn)為(wèi)80 元/KWh 。
用于梯次利用再生(shēng)産的制(zhì)造費用估算(suàn)為(wèi)180元/KWh 。
相關的物流費用估算(suàn)為(wèi)60元/KWh
動力電(diàn)池系統梯次利用再生(shēng)産的總費用為(wèi):600+30+80+180+60= 950元/KWh
假設15%毛利率,最終售價為(wèi)950*1.15= 1092.5元/KWh
對于梯次再利用的電(diàn)池系統,其使用成本為(wèi) 1092.5元/KWh ,如果循環壽命超過1000次,性價比就超過鉛酸電(diàn)池,實際上(shàng)會(huì)超過3000次以上(shàng),因此,锂離子動力電(diàn)池的梯次利用具有(yǒu)很(hěn)大(dà)的競争力。
動力電(diàn)池回收和(hé)多(duō)極利用的目的:
為(wèi)了降低(dī)動力電(diàn)池系統在電(diàn)動車(chē)上(shàng)的應用成本,延長動力锂電(diàn)池的使用全周期,擴展動力锂電(diàn)池的使用場(chǎng)所,提高(gāo)動力锂電(diàn)池在經濟生(shēng)活中的普及程度,推動锂離子動力電(diàn)池産業化以及锂離子電(diàn)池再利用行(xíng)業和(hé)循環經濟模式的可(kě)持續發展;

通(tōng)過對锂離子動力電(diàn)池系統運行(xíng)數(shù)據的實時(shí)收集和(hé)分析,建立科學、可(kě)靠的锂離子動力電(diàn)池系統性能和(hé)壽命評估體(tǐ)系;通(tōng)過保養維護來(lái)确保锂離子動力電(diàn)池系統的安全性和(hé)可(kě)靠性;

通(tōng)過對锂離子動力電(diàn)池系統全生(shēng)命周期的多(duō)次利用和(hé)材料回收修複的關鍵技(jì)術(shù)研發,建立動力電(diàn)池系統核心部件及關鍵材料循環再利用體(tǐ)系和(hé)循環經濟模式。


多(duō)級利用路線:

111.jpg目前國內(nèi)雖然對梯次利用的概念已經有(yǒu)所接受,但(dàn)是如何具體(tǐ)實施并和(hé)回收循環結合起來(lái),建立一個(gè)完整體(tǐ)系方面還(hái)是空(kōng)白。同時(shí)對于相關的锂離子電(diàn)池再生(shēng)産行(xíng)業和(hé)循環經濟模式的可(kě)持續發展研究則處于起步階段。廣東億鑫豐智能裝備股份有(yǒu)限公司則從裝備方面進行(xíng)了積極的探索,研發電(diàn)池包拆解的自動化設備,願為(wèi)锂電(diàn)池梯次利用事業做(zuò)出應有(yǒu)的貢獻。
難度分析:
動力電(diàn)池理(lǐ)論上(shàng)是可(kě)以回收梯次利用的,但(dàn)是為(wèi)什麽到目前還(hái)沒有(yǒu)廣泛的應用?
問題出在了動力電(diàn)池的産品結構和(hé)生(shēng)産工藝設計(jì)上(shàng),許多(duō)企業為(wèi)了提高(gāo)電(diàn)池組工作(zuò)的可(kě)靠性,采用激光焊接工藝将電(diàn)池串聯起來(lái),或者采用螺栓緊固方法。這樣的連接結構造成動力電(diàn)池梯次利用的難度,用戶采用舊(jiù)電(diàn)池重新組裝成電(diàn)池組的成本過大(dà),阻礙了動力電(diàn)池的梯次利用。
電(diàn)池制(zhì)造企業應該采用提高(gāo)電(diàn)池循環壽命的工藝,提高(gāo)附加值。
為(wèi)了實現動力電(diàn)池回收梯次利用的目标,在動力電(diàn)池産品結構設計(jì)上(shàng)和(hé)生(shēng)産工藝方面要進行(xíng)大(dà)膽的改進,要方便電(diàn)池組的拆和(hé)裝,以及維修保養,通(tōng)過自動化組裝設備縮短(duǎn)電(diàn)池組裝的時(shí)間(jiān),為(wèi)動力電(diàn)池的低(dī)成本梯次利用提供可(kě)能性。
這裏面包含:自動化組裝、快速、電(diàn)池位置調整、低(dī)電(diàn)阻連接結構、長壽命、可(kě)維護保養、壽命預測、安全性、可(kě)靠性
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目前國內(nèi)雖然對梯次利用的概念已經有(yǒu)所接受,但(dàn)是如何具體(tǐ)實施并和(hé)回收循環結合起來(lái),建立一個(gè)完整體(tǐ)系方面還(hái)是空(kōng)白。同時(shí)對于相關的锂離子電(diàn)池再生(shēng)産行(xíng)業和(hé)循環經濟模式的可(kě)持續發展研究則處于起步階段。廣東億鑫豐智能裝備股份有(yǒu)限公司則從裝備方面進行(xíng)了積極的探索,研發電(diàn)池包拆解的自動化設備,願為(wèi)锂電(diàn)池梯次利用事業做(zuò)出應有(yǒu)的貢獻。
難度分析:
動力電(diàn)池理(lǐ)論上(shàng)是可(kě)以回收梯次利用的,但(dàn)是為(wèi)什麽到目前還(hái)沒有(yǒu)廣泛的應用?
問題出在了動力電(diàn)池的産品結構和(hé)生(shēng)産工藝設計(jì)上(shàng),許多(duō)企業為(wèi)了提高(gāo)電(diàn)池組工作(zuò)的可(kě)靠性,采用激光焊接工藝将電(diàn)池串聯起來(lái),或者采用螺栓緊固方法。這樣的連接結構造成動力電(diàn)池梯次利用的難度,用戶采用舊(jiù)電(diàn)池重新組裝成電(diàn)池組的成本過大(dà),阻礙了動力電(diàn)池的梯次利用。
電(diàn)池制(zhì)造企業應該采用提高(gāo)電(diàn)池循環壽命的工藝,提高(gāo)附加值。
為(wèi)了實現動力電(diàn)池回收梯次利用的目标,在動力電(diàn)池産品結構設計(jì)上(shàng)和(hé)生(shēng)産工藝方面要進行(xíng)大(dà)膽的改進,要方便電(diàn)池組的拆和(hé)裝,以及維修保養,通(tōng)過自動化組裝設備縮短(duǎn)電(diàn)池組裝的時(shí)間(jiān),為(wèi)動力電(diàn)池的低(dī)成本梯次利用提供可(kě)能性。
這裏面包含:自動化組裝、快速、電(diàn)池位置調整、低(dī)電(diàn)阻連接結構、長壽命、可(kě)維護保養、壽命預測、安全性、可(kě)靠性


主要優點:1.碼垛采用助力機械手+人(rén)工,成本較低(dī);
2.所有(yǒu)除電(diàn)芯外的廢棄物料均由标準物料小(xiǎo)車(chē)(綠色)收集,可(kě)以象開(kāi)火(huǒ)車(chē)似的集中運出;
3.摸組拆解大(dà)部采用通(tōng)用物流線+專用設備來(lái)完成,可(kě)适應不同電(diàn)芯;
4.工序21和(hé)工序23采用人(rén)工完成,成本較低(dī)。

本方案采用人(rén)工+設備相配合的方式,實現将電(diàn)池包拆解成單個(gè)電(diàn)芯的功能。其中包括電(diàn)池包的檢測,電(diàn)池模組測試,電(diàn)芯測試等測試功能;也包括了電(diàn)池包拆解成電(diàn)池模組,電(diàn)池模組拆解成單個(gè)電(diàn)芯等拆解功能;還(hái)涵蓋了單個(gè)合格電(diàn)芯重新組裝成模組,及合格模組重新組裝成電(diàn)池包的整個(gè)過程的設計(jì)考量。為(wèi)方形锂電(diàn)池的多(duō)級利用的整體(tǐ)思路指導下的具體(tǐ)實施方案。具體(tǐ)步驟如下所述:
1.考慮到此次電(diàn)池包樣本的體(tǐ)積及重量較大(dà),故電(diàn)池包拆解成模組段采用工作(zuò)站(zhàn)的方式來(lái)進行(xíng)。工作(zuò)站(zhàn)間(jiān)的搬運和(hé)傳送用AGV來(lái)自動完成。此段共分為(wèi)四個(gè)工站(zhàn)來(lái)完成。工作(zuò)站(zhàn)間(jiān)采用AGV搬運電(diàn)池包及電(diàn)池包頂蓋和(hé)電(diàn)池包箱體(tǐ),也可(kě)采用叉車(chē)人(rén)工輔助完成;如果電(diàn)池包體(tǐ)積和(hé)重量較小(xiǎo)的情況也可(kě)采用闆鏈線來(lái)完成輸送。
A.工站(zhàn)一為(wèi)準備工站(zhàn),主要包括:上(shàng)料;采集電(diàn)池包信息;拔掉MSD上(shàng)部;收集水(shuǐ)冷冷卻液;絕緣監測;拆除外接電(diàn)線及脫落附屬件;貼回收追溯碼等功能。上(shàng)料采用工廠車(chē)間(jiān)天車(chē)吊裝到指定的工作(zuò)平台;人(rén)工采集電(diàn)池包的相關信息(主要包括上(shàng)産廠家(jiā)、電(diàn)壓、容量、生(shēng)産日期等數(shù)據,并上(shàng)傳至MES系統);人(rén)工拔掉MSD上(shàng)部,斷開(kāi)主電(diàn)源,确保安全;人(rén)工收集冷卻液,并作(zuò)絕緣監測;拆除外接電(diàn)線及脫落附件,保證後工序的安全;再将系統生(shēng)成的回收追溯碼貼與電(diàn)池包的外殼上(shàng),方便後工序的數(shù)據追蹤。
B.工站(zhàn)二為(wèi)拆頂蓋工站(zhàn),主要包括:上(shàng)拆解專用工作(zuò)平台;掃碼;拆除電(diàn)池包上(shàng)蓋;拆除MSD;拆除BMS系統;拆除鏈接片極柱位置保護蓋等功能。采用AGV将電(diàn)池包從工站(zhàn)一平台自動運送到工站(zhàn)二工作(zuò)平台;人(rén)工掃碼;龍門(mén)機械手自動将電(diàn)池包蓋的固定螺釘拆除,并将電(diàn)池包蓋搬運至AGV上(shàng),用AGV将電(diàn)池包蓋運送到緩存位置;手動拆除MSD下部;手動BMS系統;手動拆除鏈接片極柱位置保護蓋,方便後續拆除模組間(jiān)連接片時(shí)的自動操作(zuò)。
C.工站(zhàn)三為(wèi)拆模組連接片及模組螺釘工站(zhàn),主要包括:更換工位(AGV自動運送 ) ;自動拆除模組間(jiān)導電(diàn)鏈接片(龍門(mén)機械手自動完成);拆除模組固定螺釘(龍門(mén)機械手自動完成)。
D.工站(zhàn)四為(wèi)取出電(diàn)池模組工站(zhàn),主要包括:更換工位(AGV自動運送,);取出模組(助力機械手+人(rén)工);拆除加熱部件(人(rén)工拆除);拆除充電(diàn)高(gāo)壓鏈接器(qì)(人(rén)工拆除);運走電(diàn)池包箱體(tǐ)(AGV自動運送)
2. 模組拆解成電(diàn)芯單體(tǐ)采用倍速鏈傳送,采用自動設備及人(rén)工配合來(lái)完成其測試和(hé)拆解功能 。
A.主要包括功能為(wèi):電(diàn)池模組測試工位(測試模組內(nèi)阻等參數(shù)并判定模組基本參數(shù)是否合格,将合格品進行(xíng)碼垛,将不合格品進行(xíng)拆解);模組側闆破拆工位(自動将側闆破拆、分離);拆除頂蓋拆分監測線工位(人(rén)工) ;極柱焊點銑削工位(自動);取除電(diàn)芯及剩餘固廢工位(人(rén)工);電(diàn)芯測試工位(自動);電(diàn)芯放電(diàn)、下料工位電(diàn)芯下料裝盤機構(OK和(hé)NG自動分類)
B.電(diàn)芯容量測試(利用客戶工廠現有(yǒu)設備);模組容量測試(利用客戶工廠現有(yǒu)設備);電(diàn)芯重組(利用現有(yǒu)PACK線);電(diàn)芯拆解(本方案不含此設備)


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