能源锂电池回收生产线机器人技术创新应用淺谈(续)

6、废旧锂电池回收主要自动化技术路线

 

1）主要自动化技术关键点

（1）入库前检测装备研发；

（2）智能化立体仓库研发；

（3）人机协同电池自动化拆解生产线研发；

（4）电池智能检测设备研发；

（5）电池模组梯次利用组装线研发；

（6）废旧锂电池综合回收制造过程执行系统（MES）研发。

 

2）关键自动化技术创新点

（1）废旧电池性能智能检测与评价体系；

（2）电池包拆解自动化生产线的实现；

（3）回收电池物流智慧化管理实现，包括自动化立库，物料自动化存取，物料编码和溯源系统；

（4）基于MES系统的废旧电池处理智慧化工厂设计。

3）拟采用的自动化技术原理、技术方法、技术路线等：回收的锂电池包从入库到报废整个过程的智能化生产线装备，首先入库，拆机电池包，再到梯次利用或者再生利用，内容及路线如下：

（1）入库前检测：

a.电池包到厂；b.卸货到中转区域；c.外观检查；d.绝缘检测；e.放电（外观检测不合格品放电后直接手工拆解）；f.扫码上传；g.入库。

（2）智能化立体仓库/主要设备：高层货架、堆垛机、运输机、托盘、AGV小车、天轨、地轨、计算机硬件、WMS系统、WCS系统等。

（3）电池拆解生产线：a.电池包出库上线；b.机械手拆除上盖螺丝及其它外罩螺丝；c.人工拆除上盖和其它密封盖；d.机械手拆除导流排与导线柱上螺丝；e.人工拆除导流排；f.人工拆除线束、BMS、保险开关等；g.机械手拆除模组及底座固定螺钉；h.模组电性能检测（电压、内阻）；i.合格品与不合格品分类吊装下线；j.良品模组喷码、贴码上传；k.底盖吊装下线；l.拆除模组外罩；m.导流排、极耳焊点处理；n.模组分解取出电芯；o.电芯性能检测；p.机械手电芯分类下线；q.良品电芯喷码、贴码，各自动化工序需配备视觉系统CCD和智能机械手。

（4）检测设备：a.模块检测设备；b.电芯检测设备；c.电池包检测设备；d.EOL测试设备。

（5）梯次利用组装线：a.模组组装；b.模组装箱；c.安装BMS、线束连接、面板等；d.EOL测试；e紧固箱盖（机械手）。

（6）电池MES系统：MES系统包括从原料入库、拆解线、检测、组装线到产品出库的整个产线的每一个环节，请认真做好整体和细节设计，保证系统联调、实际运行、国家溯源平台对接成功；

（7）再生利用生产线：a.一级撕碎机中进行撕碎；b.二次破碎；c.磁选分选铁；d.分气流分选隔膜纸；e.三级粉碎；f.气流分选正负极材料与铜、铝、镍等材料；g.所有的超细粉尘进行空气净化，使之达到国家排放标准后再进行高空排放。

 

7、废旧锂电池回收主要自动化技术指标：

1）设备自动化率≥70%；

2）设备回收产能：0.2~1吨/小时；

3）可处理废电池最大尺寸：2.2m×1.4m×0.6m；

4）适应最大电池包重量：700kg；

5）铁回收率（重量%）：≥99%，铜铝回收率（重量%）：≥98%，正负极材料回收率（重量%）：≥99%；

6）可对接“新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台"。

 

8、项目实施方案

8.1、技术实施步骤

1）由入库前处理、智能化立体仓库、电池拆解生产线、检测设备、梯次利用组装线、再生利用生产线和锂电池综合回收智能化生产线MES系统组成。电池包到厂后先进行入库前处理，入库前处理在滚筒流水线上完成。

2）预处理后的电池包通过堆垛机叉取进入立体仓库或直接叉取到电池拆解生产线进行拆解生产，电池包首先拆解成电芯模组进行电性能检测，合格的电芯模组进行梯次利用，不合格的电芯模组继续拆解成单体电芯，继续对单体电芯进行电性能检测，合格的单体电芯进行梯次组装利用，不合格的报废电芯进入再生利用生产线。

3）通过合适的工艺对锂电池单体电芯中的正极材料、电解液、外壳材料、隔膜和负极材料进行充分回收；整个生产过程通过锂电池综合回收智能化生产线MES系统进行管理和监控，该MES系统专门针对废旧锂电池包回收利用过程定制开发，实现产品数据自动化管理，构建系统的产品追溯系统和数字化信息管理系统。

 

4）总体技术方案的组织生产流程如下：

 

图8.1--4：技术方案的组织生产流程图

（1）入库前处理：回收回来的电池包先进行集中存放入库，后续根据生产安排及生产需求从仓库中调出运到拆解生产线上，进行拆解与回收生产。

A.入库前需对电池包进行一些必要的前处理工作，主要包括：电池包到厂后对电池包先进行外观检查与绝缘检测，然后对电池包进行放电与除尘，如果电池包外观检测不合格放电后直接进行手工拆解，检测合格的电池包扫码（若无码人工贴码再扫码）上传后入库存放。

B.入库前处理主要生产流程如下：

 

图8.1-4-1-b：入库前处理生产工艺流程图

C.入库前处理各工序的生产作业工作主要在滚筒流水线上完成，总体详细技术方案如下：

 

图8.1-4-1-c：入库前处理示意图

a.拆解电池包来料后，人工叉车卸货带托盘送至暂存区暂存；

b.开始入库前处理后，MES系统下达生产信息，WMS/WCS 系统控制立体仓库将空托盘运送至电池包吊装上线位置，由人工操作悬臂吊将来料电池包吊到入库前处理线的立库托盘上，并由人工进行外观检测；

c.外观检测后通过滚筒流水线运输至后续工位进行绝缘检测与PACK包放电；

d.放电后对于外观检测不合格的电池包直接运送至手工拆解线进行拆解，外观合格的电池包经扫码（若无码人工贴码再扫码）后，滚筒线运输至入库前处理下线处；

e.最后通过AGV叉车将带有托盘的合格电池包运送到立体仓库入口处。

(2)智能化立体仓库

A.智能化立体仓库用来集中存放回收回来的电池包，同时根据生产需要从智能化立体仓库中转运到拆解生产线上进行拆解，智能化立体仓库中主要设备包含：高层货架、堆垛机、运输机、托盘、AGV小车、天轨、地轨、计算机硬件、WMS系统、WCS系统等。

B.立体仓库平面布局图：

 

图8.1-4-2：立体仓库平面布局图

a.立体仓库主要用来存放来料外形检测合格的电池包和梯次利用组装线重新装配合格的电池包；

b.立库设置货格数≧500个货格；

c.堆垛机数量：2-3台单深堆垛机，1台双深堆垛机；

d.入库前处理时外形检测不合格的电池包由堆垛机接取送至右侧输送线，进入拆解区直接拆解，不入库存储，而入库前处理检测合格的电池包由堆垛机接取后从加收电池包入库口进入立体仓库存放；

e.同时前处理线所需的空托盘由堆垛机从库内叉取，送至空托盘出库口位置；

f.梯次利用组装线重新装配合格的电池包从成品入库口入库存放。

 

(末完、待续)

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