動(dòng)力電池單體拆解機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述

吳金東，余海軍，謝英豪，朱紅梅

（廣東邦普循環(huán)科技有限公司，廣東 佛山 528100）

0 引言

隨著新能源汽車的發(fā)展，動(dòng)力電池作為其中的核心部件，其市場需求量越來越大，2020年我國動(dòng)力電池的需求量已達(dá)到125Gwh。 而動(dòng)力電池的平均使用壽命為5～8年，至今已全面迎來退役潮，預(yù)計(jì)2023年退役動(dòng)力電池總量將達(dá)到116t。 如何合理有效的回收利用退役動(dòng)力電池是擺在我國乃至全球面前的大難題，動(dòng)力電池的安全批量拆解仍然面臨諸多棘手障礙[1-3]。

退役動(dòng)力電池的拆解是一個(gè)危險(xiǎn)性較強(qiáng)且勞動(dòng)密集型的工作，目前我國大部分廢舊動(dòng)力電池回收利用企業(yè)對(duì)動(dòng)力電池的拆解還是停留在人工拆解或者半自動(dòng)化階段，全自動(dòng)電池拆解機(jī)械匱乏，拆解效率低下。 近年來，工信部明確要求至2025年我國新能源汽車的銷售量要占汽車總銷售的25%，這表明動(dòng)力電池的使用量和退役量將逐年遞增。 我國是鎳鈷錳等稀有金屬的進(jìn)口大國，通過廢舊動(dòng)力電池回收處理和資源再生的方式可以大幅度緩解稀有金屬進(jìn)口負(fù)擔(dān)[4]，同時(shí)，為了保證我國新能源企業(yè)的長久發(fā)展，大力發(fā)展退役動(dòng)力電池的拆解機(jī)械意義重大。

近年來，我國企業(yè)通過開展“校企研”相結(jié)合的模式，使得動(dòng)力電池的拆解機(jī)械得到持續(xù)研究，并涌現(xiàn)出一大批研究成果，包括許多拆解機(jī)械的專利和論文。 但是，目前動(dòng)力電池拆解機(jī)械的智能化程度較低，柔性化切割能力較差，安全性能有待提高，一些現(xiàn)代科技包括視覺分選系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)，在動(dòng)力電池拆解機(jī)械上的應(yīng)用緩慢[5]。 基于此，文章采取文獻(xiàn)調(diào)研與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)相結(jié)合的方法，對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力電池單體拆解機(jī)械的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。從動(dòng)力電池單體拆解的切割方式與電池自動(dòng)化拆解機(jī)械兩個(gè)方面對(duì)文獻(xiàn)知識(shí)進(jìn)行梳理與歸納。 結(jié)果表明：1）國內(nèi)出現(xiàn)的眾多動(dòng)力電池拆解方式，包括兩面切割、三面切割、環(huán)切等，都可以實(shí)現(xiàn)殼芯分離并保證電芯切割后的完整性。 2）目前集放電、上料、拆解、卸料于一體的自動(dòng)化電池拆解機(jī)械，極大地提高了動(dòng)力電池單體的拆解效率，促進(jìn)了廢舊動(dòng)力電池回收處理行業(yè)的發(fā)展。3）多功能、智能化、無害化的電池拆解機(jī)械仍是當(dāng)前動(dòng)力電池拆解機(jī)械的研究重點(diǎn)。

針對(duì)動(dòng)力電池發(fā)展過程中存在的不足，本文提出發(fā)展方向如下：1）在當(dāng)前自動(dòng)化動(dòng)力電池單體拆解機(jī)械的基礎(chǔ)之上，全面研究動(dòng)力電池視覺分選系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)切割裝置的柔性化切割、智能化切割，增強(qiáng)動(dòng)力電池單體拆解機(jī)械的切割質(zhì)量與殼芯分離的效率。 2） 提高拆解過程的安全管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3）動(dòng)力電池單體放電、拆解與殼芯分離一體機(jī)以及兼容性強(qiáng)、可批量拆解的多功能化動(dòng)力電池單體拆解機(jī)是未來電池拆解機(jī)械的研究熱點(diǎn)。

1 傳統(tǒng)動(dòng)電拆解方式以及現(xiàn)階段研究現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)退役動(dòng)力電池拆解方式

我國傳統(tǒng)的動(dòng)力電池拆解方式主要是人工拆解法和半自動(dòng)拆解法[6]。

1）人工拆解法。 指操作人員手持切割機(jī)械、鉗子等工具進(jìn)行拆解的方法，具體過程如下： 操作員佩戴防毒面具、保護(hù)手套、勞保鞋、安全帽等保護(hù)裝備，先將動(dòng)力電池單體固定在切割?yuàn)A具上，手持角磨機(jī)等切割機(jī)械，將動(dòng)力電池端部含極頭的一端切割掉，再對(duì)側(cè)面的殼體進(jìn)行切割，去除上端部和側(cè)面切割的動(dòng)力電池通過鉗子將里面的電芯夾出，完成動(dòng)力電池單體的拆解工作。 人工拆解的方法既浪費(fèi)人力，又很難控制在切割過程中的切割深度，影響電芯的回收經(jīng)濟(jì)效益和拆解效率。 特別是動(dòng)力電池容量較大，若放電不完全可能會(huì)在人工拆解過程中發(fā)生短路自燃甚至爆炸現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅到拆解人員的人身安全。 此外，在拆解過程中會(huì)產(chǎn)生有毒廢氣、廢液、廢渣等，不僅對(duì)人體十分有害，而且也會(huì)在資源化回收利用的過程中產(chǎn)生環(huán)境污染[7]。

2）半自動(dòng)拆解法[8]。 通過非標(biāo)切割機(jī)床，在工作人員的操作下先將動(dòng)力電池放置于切割定位夾具上，再用鋸輪將電池的極頭自動(dòng)切除，并進(jìn)行卸料，當(dāng)聚集到一定數(shù)量后，由操作人員將電芯取出。 現(xiàn)有的半自動(dòng)拆解技術(shù)有效避免了人工切割造成的人員碰傷、割傷等，同時(shí)提高了切割效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。 但是切割完后電芯的取出工序還是需要手工進(jìn)行，整個(gè)拆解過程不連續(xù)，并且在電芯的提取過程中操作員會(huì)接觸到電解液及其揮發(fā)產(chǎn)生的有毒氣體，對(duì)于人體和環(huán)境都會(huì)造成危害[9]。 所以半自動(dòng)拆解裝備不能滿足動(dòng)力電池?zé)o害化、高效率、連續(xù)性拆解的需求。

1.2 現(xiàn)階段動(dòng)電拆解研究現(xiàn)狀

新能源汽車產(chǎn)業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)，2009年才開始正式進(jìn)入我國的公共領(lǐng)域。 在政府的大力扶持下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 隨著新能源汽車與動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展，退役動(dòng)力電池的回收利用技術(shù)也正逐步完善。 國內(nèi)外研究動(dòng)力電池拆解技術(shù)的目的是在于提高電芯的完整度[9]，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，減少人工拆解的安全性隱患，使得動(dòng)力電池拆解工序做到自動(dòng)化、柔性化、高效化、安全化。 全自動(dòng)動(dòng)電拆解如圖1 所示，主要包括放電、上料、切割、取芯、卸料，部分拆解裝備設(shè)有安全、環(huán)保系統(tǒng)。

圖1 全自動(dòng)動(dòng)電拆解流程

1.2.1 放電裝置的研究現(xiàn)狀

放電是大部分動(dòng)力電池拆解前的預(yù)處理工序，也有部分動(dòng)力電池裝備通過控制切割條件不用放電而直接拆解。 目前主要的放電方式有物理放電法、化學(xué)放電法、物化結(jié)合放電法等，我國已經(jīng)在動(dòng)力電池的放電方面取得了很多研究成果。

2018年謝英豪等[10]采用物理放電的方式，設(shè)計(jì)了一種便攜式動(dòng)力電池放電設(shè)備，該設(shè)備的放電行駛與普通的功率電阻放電不同，通過放電線路的創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，有效解決了批量化電阻放電完成不同步的問題，并且利用反充電方式，消除了物理放電后電壓反彈的難題。2019年謝英豪等[11]發(fā)明了一種放電粒，將放電粒導(dǎo)入放電罐中，再將動(dòng)力電池投入其中，通過攪拌使得動(dòng)力電池不斷地與放電粒接觸，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的大批量放電。

2017年周水根等[12]采用化學(xué)放電的方式，發(fā)明了一種自動(dòng)放電系統(tǒng)，通過抓手將動(dòng)力電池抓取放入注有化學(xué)溶劑的放電池內(nèi)，之后撈出通過清洗系統(tǒng)完成清洗，通過化學(xué)放電完成的動(dòng)力電池不會(huì)發(fā)生電壓的反彈，但是放電速度慢，所產(chǎn)生的三廢處理成本高。

之后，謝英豪等[13]又采用物理化學(xué)結(jié)合放電的方法，用自動(dòng)噴吸器針頭刺穿動(dòng)力電池安全閥并刺入一定深度，注入預(yù)定量的水，連接放電電阻與電池正負(fù)極，控制電流的大小，然后短接1s～10h，之后通過自動(dòng)噴吸器的針頭將電池內(nèi)部的水抽出，靜置一段時(shí)間完成放電。 采用該方法放電后的電池電壓不反彈，且安全性更高。

1.2.2 上料裝置的研究現(xiàn)狀

上料裝置是全自動(dòng)拆解裝備的第一道工序，通過上料裝置將動(dòng)力電池傳送至切割工序，現(xiàn)有的上料裝置主要有傳送帶、機(jī)械手、智能倉、鏈條等。

2014 陳炯文等[14]研制了一種批量無序上料裝置如圖2 所示，該上料裝置先通過調(diào)整輸送機(jī)將無序的動(dòng)力電池單體推倒和拍平，使其有序向前運(yùn)輸，經(jīng)過影像系統(tǒng)識(shí)別動(dòng)力電池的型號(hào)尺寸及電極頭后，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)盤將動(dòng)力電池調(diào)整至合適的抓取位置，接著抓取動(dòng)力電池進(jìn)入切割工序。該上料裝置可以實(shí)現(xiàn)無序批量上料，能快速、準(zhǔn)確地識(shí)別動(dòng)力電池的型號(hào)尺寸以及方向，可靠地將電池按切割方向擺放。 但是調(diào)整輸送機(jī)的調(diào)節(jié)能力有待驗(yàn)證，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)角度比較有限，不能滿足所有情況。

圖2 無序上料裝置

同一時(shí)期，孔偉浩等[15]發(fā)明了一種傳送帶與撥料機(jī)構(gòu)相結(jié)合的上料裝置，該裝置通過傳送帶將動(dòng)力電池單體傳輸至撥料機(jī)構(gòu)，由撥料機(jī)構(gòu)將動(dòng)力電池?fù)艿较鄳?yīng)的拆解線上，該上料裝置結(jié)構(gòu)簡單、協(xié)調(diào)性強(qiáng)，但是在傳輸過程中動(dòng)力電池的方向狀態(tài)能否保持穩(wěn)定還有待驗(yàn)證。

2015年何耀唐等[16]提出了一種新的上料裝置如圖3所示，在上料框與機(jī)械手的配合下完成上料，該上料裝置的傳輸方式不同于以往的平面?zhèn)魉?，利用豎向升降機(jī)構(gòu)、縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)以及電池拾起夾頭來進(jìn)行自動(dòng)化機(jī)械手轉(zhuǎn)運(yùn)上料，該上料裝置精確度高、穩(wěn)定性好，能夠非?？煽康刈ト‰姵夭⒎胖玫侥繕?biāo)位置，且噪音小，但是機(jī)械手的抓取路徑會(huì)隨著上料框中電池的減少而增長，使得上料效率減緩。

圖3 上料框和電池拾取夾頭

在何耀唐的基礎(chǔ)上，2019年黃敦新等[17]將上料框進(jìn)行了改進(jìn)，使其更加智能化如圖4 所示，頂桿上設(shè)有傳感器，當(dāng)檢測到空位，控制頂桿向上頂升一個(gè)電池，上料抓手進(jìn)行抓取，抓取完一列后，環(huán)形軌道移動(dòng)，進(jìn)行新的抓取。 智能上料倉通過環(huán)形軌道和頂桿的頂升作用減少了機(jī)械抓手的抓取路徑，還能滿足人工一次批量上料，能保證在一定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的自動(dòng)工作。

圖4 智能上料框

趙勇禮等[18]提出了一種鏈條式動(dòng)力電池回收設(shè)備如圖5 所示，不同于皮帶傳送和機(jī)械手抓取轉(zhuǎn)移等上料方式，該裝備采用輸送鏈上料，可有效地抵抗拆解過程中產(chǎn)生的廢氣等，但是上料的批量化性能還有待提高。

圖5 鏈條式上料裝置

1.2.3 切割、取芯裝置的研究現(xiàn)狀

動(dòng)力電池單體采用的是殼芯一體化結(jié)構(gòu)，由內(nèi)部電芯、鋼或者鋁外殼組成，外殼分為上端部、底部、側(cè)面等，其中上端面設(shè)有電極頭，極頭通過極片與內(nèi)部電芯連接。 動(dòng)力電池拆解的切割方式在不同的拆解裝備上各有不同。

2014年孔偉浩等[15]發(fā)明了一種帶鋸切割裝置，利用帶鋸的上下鋸切運(yùn)動(dòng)將動(dòng)力電池的極頭去除，切割完的動(dòng)力電池利用切刀撐開機(jī)構(gòu)與機(jī)械夾手配合將電池電芯從殼體中分離出來。 該切割方式只切割一個(gè)面，切割裝置結(jié)構(gòu)簡單，切割裝置上設(shè)有風(fēng)冷裝置，這都可以很好的減少帶鋸的損耗。 但是電芯的取出機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，由于電芯和殼體之間的縫隙很窄，這對(duì)于切刀的定位要求十分高，并且被撐開后的殼體變形會(huì)導(dǎo)致電芯與殼體貼緊度提高，增大了夾取難度。

不同于孫偉浩的帶鋸切割刀具，何耀唐等[16]提出了一種可補(bǔ)償式動(dòng)力電池鋸切機(jī)構(gòu)如圖6 所示，此裝置采用輪鋸代替帶鋸單面切割方式，并利用絲杠螺母的配合對(duì)鋸輪磨損掉的部分進(jìn)行補(bǔ)償，以提高鋸輪的利用率，減少換刀成本。 電池夾持滑塊移動(dòng)進(jìn)過輪鋸切割機(jī)構(gòu)，切割去除動(dòng)力電池的極頭。 并且其還將切刀和夾取機(jī)構(gòu)結(jié)合，可以一步完成對(duì)電芯的提取，提高了殼芯分離效率。 但是對(duì)于單面切割方式而言，切割后的電芯分離成功率、穩(wěn)定性尚有待提高。

圖6 可補(bǔ)償動(dòng)力電池鋸切機(jī)構(gòu)

圖7 雙鋸片切割裝置

同一時(shí)期，陳炯文等[14]設(shè)計(jì)了一種雙鋸片的切割工具如圖7 所示，對(duì)動(dòng)力電池單體的極頭端部和底部進(jìn)行切割，該切割工具由定鋸片和活動(dòng)鋸片組成。 并且該刀具組安裝在可移動(dòng)的滑塊上，可通過齒輪嚙合進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于不同尺寸大小的動(dòng)力電池單體可以進(jìn)行精準(zhǔn)定位和切割，切割使用無齒鋸片，切割口平整，產(chǎn)生的毛刺較少，切割完成后通過頂桿機(jī)構(gòu)將電芯從殼體中分離出來。 進(jìn)一步提高了切割的靈活性、兼容性，并且兩面切割的方式在一定程度上提高了切割后電芯的分離成功率。 但是切割過程中是否能對(duì)切割位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位仍需要驗(yàn)證，且未考慮切割前電池鼓包的穩(wěn)定夾持問題。

隨著對(duì)拆解穩(wěn)定性和效率的要求越來越高，很多學(xué)者更加傾向于提高裝備的空間利用率以及切割的穩(wěn)定性。 程本陽等[19]將龍門車床與切割裝置結(jié)合起來，對(duì)動(dòng)力電池極頭端面、底面和兩個(gè)側(cè)面中線進(jìn)行切割，移動(dòng)夾具夾住電池的兩側(cè)，在通過由上下輪鋸組成切割機(jī)構(gòu)時(shí)完成動(dòng)力電池側(cè)面中線的切割，之后繼續(xù)向前由豎直移動(dòng)的輪鋸與水平移動(dòng)的夾具配合完成對(duì)極頭與底面的切割，切割工位設(shè)計(jì)緊湊，空間利用率高。 切割后的電池在夾具的拉扯下殼體分為兩半，電芯在通過中心阻擋裝置時(shí)，被攔截下來，從而實(shí)現(xiàn)殼芯分離。 2016年劉京生等[20]發(fā)明了一種新的切割方式，通過工位的旋轉(zhuǎn)，高效地完成對(duì)動(dòng)力電池極頭端面、兩個(gè)窄面中線的切割如圖8 所示以及底端的切割，四個(gè)面的切割通過三個(gè)切割工位來完成，在環(huán)形流水工作平臺(tái)上，可以連續(xù)性地完成切割工序，再通過平板頂出機(jī)構(gòu)將電芯頂出。 該切割方式中完成外殼、蓋板、電芯的分離成功率高。 但是對(duì)于切割機(jī)的定位方式?jīng)]有明確的介紹，也沒有對(duì)切割前的動(dòng)力電池單體的電壓進(jìn)行檢測，頂桿的接觸面積太窄可能在電芯頂出時(shí)對(duì)其造成傷害。 對(duì)于方形動(dòng)力電池而言，一般的切割路徑都是以直線為主，但如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的環(huán)切一直是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。

圖8 雙面切割裝置

隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)輔助控制系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于電池拆解裝備中，2019年黃敦新等[17]基于電機(jī)輔助控制系統(tǒng)發(fā)明了一種組合切割設(shè)備如圖9 所示，首先通過鋸輪將動(dòng)力電池的極頭端切除，接著通過控制旋轉(zhuǎn)夾具和切割機(jī)構(gòu)的配合，對(duì)動(dòng)力電池單體側(cè)面中部，即動(dòng)力電池的腰部進(jìn)行環(huán)切，然后轉(zhuǎn)移至殼芯分離裝置。 該環(huán)切方式的切割區(qū)域較大，采用電機(jī)輔助控制系統(tǒng)對(duì)旋轉(zhuǎn)夾具進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使得環(huán)切的深度可以保持均勻一致。

以上切割方式都是在正常環(huán)境中進(jìn)行的，而柯勇等[21]首先構(gòu)建了密閉拆解空間，然后抽真空，形成了負(fù)壓環(huán)境。通過擠壓輥的擠壓切割，將動(dòng)力電池的電解液與殼體、電芯等固相分離，該方法可以減少動(dòng)力電池的放電工序，并且處理量大，但是擠壓切割對(duì)電池電芯的破壞十分嚴(yán)重，也無法進(jìn)行進(jìn)一步的極片分離。

1.2.4 安全、環(huán)保系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

由1.2.1 小節(jié)可知，通過物理放電后的動(dòng)力電池電壓會(huì)反彈，仍然會(huì)保持一定的殘余能量，拆解過程中會(huì)產(chǎn)生高溫，易發(fā)生起火甚至爆炸等安全問題，此外動(dòng)電拆解過程中產(chǎn)生的廢氣、廢液和廢渣如不進(jìn)行有效處理，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。 針對(duì)動(dòng)電拆解裝備的安全與環(huán)保方面的研究已經(jīng)產(chǎn)生了很多重要的成果積累。

孫偉浩等[15]在動(dòng)電拆解設(shè)備的送料路徑上設(shè)有電壓檢測裝置如圖10 所示，淘汰放電不完全的動(dòng)力電池，對(duì)從切割裝置到出料部分采用全密封設(shè)計(jì)，設(shè)有排氣口，能夠?qū)η懈罘蹓m以及有害氣體進(jìn)行收集過濾。 該發(fā)明添加的電壓檢測裝置和廢物過濾系統(tǒng)提高了切割的安全性和裝備總體的無害化。

圖10 電壓檢測裝置

黃敦新等[22]設(shè)計(jì)了動(dòng)電無害化拆解分離平臺(tái)，該平臺(tái)包括單體拆解系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)、安全隔離防護(hù)系統(tǒng)和電控制及看板系統(tǒng)，其中廢氣處理系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生負(fù)壓，廢氣依次經(jīng)過噴淋塔、光氧化劑、活性炭吸附器，安全隔離防護(hù)系統(tǒng)由透明玻璃墻拼接而成，操作者通過透明玻璃墻上設(shè)有屏幕顯示系統(tǒng)監(jiān)管拆解平臺(tái)。 該發(fā)明提高了動(dòng)電拆解的人員安全以及環(huán)保性能，但是對(duì)于設(shè)備安全問題沒有進(jìn)行充分考慮。

余海軍等[7]通過搭建拆解平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場拆解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，放電后實(shí)驗(yàn)所用動(dòng)力電池的電壓高達(dá)3.1V，容量仍保持534mAh。 這說明動(dòng)力電池放電后的拆解過程仍然存在安全隱患，所以在拆解前的電壓檢測是十分必要的，此外實(shí)驗(yàn)還表明，通入液氮的方式可以降低電池拆解過程的總體溫度，防止因高溫導(dǎo)致電池自燃。

2 問題分析

目前，動(dòng)力電池拆解切割方式的研究成果很多，但大部分切割方式的研究成果尚停留在實(shí)體建模階段，對(duì)切割過程的理論研究和仿真分析較少，進(jìn)行實(shí)體切割與真正投入生產(chǎn)的切割裝置很少，這就導(dǎo)致了我國大部分中小型企業(yè)的動(dòng)力電池單體拆解還處于人工拆解階段。 同時(shí)，現(xiàn)有拆解切割裝置大多采用輪鋸、 帶鋸切割進(jìn)行切割，該切割工具會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而沒有相應(yīng)的冷卻設(shè)施，且鋸切方式的切割精度差，所以開發(fā)新的切割工具是未來電池單體切割裝置的研究重點(diǎn)。

動(dòng)力電池拆解裝備自動(dòng)化程度相對(duì)較高，但智能化水平較低，智能化拆解裝備包括視視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)決策系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、柔性切割系統(tǒng)、自動(dòng)卸料系統(tǒng)等。 目前大部分自動(dòng)化動(dòng)力電池拆解裝備對(duì)于連續(xù)上料裝置的開發(fā)程度不夠，極少部分有電壓檢測系統(tǒng)，這導(dǎo)致設(shè)備存在一定程度的安全隱患。 此外，對(duì)于動(dòng)力電池單體的拆解連續(xù)性只局限于單個(gè)的動(dòng)力電池，對(duì)于多個(gè)動(dòng)力電池的批量連續(xù)性拆解還沒有相關(guān)研究，目前我國的大部分拆解機(jī)缺乏穩(wěn)定性與安全性的仿真和實(shí)驗(yàn)，對(duì)于切割過程也缺乏沖擊仿真與切割實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，容易產(chǎn)生切割裝置損壞或傷人事故。

3 結(jié)論

動(dòng)力電池拆解機(jī)械的研究是個(gè)復(fù)雜且繁重的綜合性工程。 我國動(dòng)力電池回收利用具有廣闊的市場和前景，但是仍然面臨各種各樣的問題，需要持續(xù)不斷地研究和投入。 動(dòng)力電池單體的拆解裝備包含很多部分：上料裝置、傳輸裝置、電壓檢測裝置、分選裝置、切割裝置、卸料裝置等。 今后的動(dòng)力電池拆解設(shè)備會(huì)向多功能、智能化、無害化等方向發(fā)展。 未來動(dòng)力電池拆解機(jī)械還需要在以下方面進(jìn)一步完善。

1）研究切割方式的可行性。 由于動(dòng)力電池拆解的切割方式多種多樣，其中一部分是在理想狀態(tài)的設(shè)想之下，對(duì)于實(shí)際運(yùn)作過程中所產(chǎn)生的刀具切割變形、 夾具的夾持力等是否滿足強(qiáng)度以及對(duì)高循環(huán)切割次數(shù)的要求、切割之后是否能夠有效殼芯分離等都沒有進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這會(huì)給大規(guī)模生產(chǎn)帶來穩(wěn)定性與隱藏的安全性問題。

2）增強(qiáng)切割裝置的批量化切割性能。 由于動(dòng)力電池報(bào)廢量的增加，對(duì)于拆解機(jī)械的批量化處理能力要求也逐漸增加，當(dāng)前自動(dòng)化電池拆解裝備大部分可以完成連續(xù)性切割，但是對(duì)于單次切割的批量化性能還有待提高，因此這也是一個(gè)合適的研究方向。

3）提高電池拆解裝備的智能化、自動(dòng)化、安全化水平。目前對(duì)于物料智能分類的視覺識(shí)別和計(jì)算機(jī)決策系統(tǒng)已經(jīng)很成熟了。 廢舊動(dòng)力電池的上料分類也可以用智能分類系統(tǒng)進(jìn)行判定，未來設(shè)計(jì)的智能化動(dòng)力電池單體拆解機(jī)械可以在已建立的動(dòng)力單體數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)之上，利用外觀與型號(hào)檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上料的自動(dòng)分選，為提供拆解效率提供基礎(chǔ)。

4）設(shè)計(jì)電池單體拆解裝置的多重安全保護(hù)系統(tǒng)，如上料的電壓檢測、切割的密封性能檢測報(bào)警儀、有害氣體、液體、固渣收集處理系統(tǒng)等。 電壓檢測可以有效避免電池切割起火或爆炸危險(xiǎn)。 密封檢測報(bào)警儀可以降低因有害氣體泄露帶來的操作人員安全健康、環(huán)境污染等問題。 卸料分類處理系統(tǒng)不僅可以為后續(xù)工序處理提供方便，也是安全處理必不可少的步驟。