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《國家工業(yè)資源綜合利用先進(jìn)適用工藝技術(shù)設(shè)備目錄（2021 年版）》供需對接指南之四動力電池回收利用技術(shù)裝備

（一）退役動力電池包柔性智能拆解系統(tǒng)

1.適用范圍

退役動力電池回收利用

2.技術(shù)原理及工藝

該系統(tǒng)運用拆解生產(chǎn)線多傳感器動態(tài)定位精度控制、誤差動態(tài)反饋與補償、機(jī)器人視覺多維動態(tài)檢測技術(shù)，實現(xiàn)動力電池的多機(jī)器人協(xié)同高效拆解。系統(tǒng)主要由儲料及分料機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)、智能轉(zhuǎn)運系統(tǒng)、智能拆解系統(tǒng)、視覺定位機(jī)構(gòu)、異形包處理機(jī)構(gòu)、電芯檢測機(jī)構(gòu)、模組碼垛機(jī)構(gòu)、人機(jī)交互系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、MES 系統(tǒng)等部分組成。

（1）儲料及分料機(jī)構(gòu)：人工使用叉車將預(yù)處理后的退役動力電池包存放在指定的物料儲存架上，系統(tǒng)收到分料信號時，儲存架分發(fā)一個電池包到輸送鏈上，輸送鏈運送電池包到上下料工位。

（2）上下料機(jī)構(gòu)：該裝置由兩部分組成，下方為一套“X” 型升降平臺，與輸送鏈連接，可完成電池包轉(zhuǎn)運銜接；上方為一套“X”型伸縮機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)末端根據(jù)電池包特定結(jié)構(gòu)，連接電池包專用吊具，吊具吊爪可根據(jù)電池包尺寸進(jìn)行伸縮，以適應(yīng)不同規(guī)格電池包，吊爪抓取電池包升降，通過控制手柄操控上端伸縮機(jī)構(gòu)在軌道上移動，抓取電池包進(jìn)行移動，完成上下料操作。兩套裝置可單獨完成電池包的上下料操作，也可以配合完成，從下端軌道輸送電池包，從上端軌道輸送拆解完后的空殼體。

（3）智能轉(zhuǎn)運系統(tǒng)：由整包轉(zhuǎn)運、底殼轉(zhuǎn)運、模組轉(zhuǎn)運、尾料轉(zhuǎn)運四個主要部分組成，分上下兩層結(jié)構(gòu)，由電控系統(tǒng)自動控制，配合完成轉(zhuǎn)運動作。拆解完成后模組由機(jī)器人放置到模組轉(zhuǎn)運輸送鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)運，尾料放置到尾料轉(zhuǎn)運輸送鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)運儲存，最后電池包殼體退回下層輸送鏈轉(zhuǎn)運到輸送鏈末端，通過升降機(jī)提升到上層輸送鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)運，到上下料機(jī)構(gòu)完成殼體下線作業(yè)。

（4）智能拆解系統(tǒng)：由拆解臺、桁架運動控制系統(tǒng)、三維藍(lán)光雙目視覺識別定位系統(tǒng)和機(jī)器人自主拆解系統(tǒng)等四個主要部分組成，整個作業(yè)過程由人機(jī)協(xié)作完成。電池包運輸?shù)轿缓螅斯呙桦姵匕系亩S碼將電池包信息導(dǎo)入電控系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)拆解策略，由桁架運動控制系統(tǒng)配合視覺定位機(jī)構(gòu)定位拆解起點后，機(jī)器人自主拆解系統(tǒng)在桁架運動控制系統(tǒng)的配合下根據(jù)拆解路徑完成電池包螺栓拆解，之后由人工配合機(jī)器人末端執(zhí)行器完成電池包除膠作業(yè)，除膠完成后，使用智能提升機(jī)取下電池包殼蓋，手動拆除不能拆卸的部分小零件（銅排、冷卻管、傳感器線束等），之后由機(jī)器人自主拆解系統(tǒng)完成電池包模組拆卸，拆完模組螺栓后更換機(jī)器人末端執(zhí)行器將模組搬運到模組轉(zhuǎn)運輸送鏈，最后將剩余的電池包殼體退回轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，完成殼體下線作業(yè)。

（5）視覺定位機(jī)構(gòu)：使用三維雙目采集系統(tǒng)，采用外觸發(fā)方式進(jìn)行圖像采集，外差多頻原理進(jìn)行三維重建。采集時間在0.6s 內(nèi)，重建在 2s 內(nèi)完成，采用藍(lán)光投影儀，抗外界干擾能力強(qiáng)，重建精度可達(dá) 0.02mm，實現(xiàn)高還原度的三維物體建模。

（6）異形包處理機(jī)構(gòu)：主要由電動升降平臺、折臂吊、伸縮吊、氣源管路、控制面板等組成。由于退役動力電池包形狀各不相同，該套產(chǎn)線是根據(jù)常見的幾種規(guī)模較大的電池廠家電池包型號、尺寸設(shè)計，當(dāng)遇到個別與常規(guī)電池包形狀差異很大的電池包或該類電池包僅有很少數(shù)量時，需使用異形包拆解臺對該異形電池包進(jìn)行單獨拆解，拆解出的產(chǎn)品分類存放好，電池模組由折臂吊轉(zhuǎn)運至環(huán)形軌道，運輸至電芯檢測工位進(jìn)行電芯檢測。

（7）模組檢測機(jī)構(gòu)：該系統(tǒng)由三維視覺檢測系統(tǒng)、紅外相機(jī)、攜有特殊測量頭的 SCARA 機(jī)器人、自動貼碼機(jī)、人機(jī)交互界面、人工智能計算機(jī)組成。視覺系統(tǒng)中的紅外相機(jī)實時檢測模組溫度，確保模組處于安全溫度后，三維檢測系統(tǒng)開始工作，檢測到電極位置后，帶有測量頭的機(jī)器人到達(dá)指定位置開始測試，在電池測試儀中可讀取到電池性能參數(shù)，最后完成自動打碼貼碼工作。

3.技術(shù)指標(biāo)

（1）智能化拆解技術(shù)兼容電池包種類或規(guī)格達(dá) 20 種以上；

（2）視覺定位機(jī)構(gòu)定位精度至少達(dá)到 0.05mm，并且定位準(zhǔn)確度不低于 98%；

（3）平均單個模組拆卸效率不低于 60s/個，模組無損拆解破損良率不低于 98%；

（4）智能拆解工作站兼容 3 種以上模組尺寸，模組吊裝時間不超過 15s/個；

（5）動力電池?zé)o損檢測分級效率不低于 30 個/min，模組健康狀態(tài)及電池性能快速檢測準(zhǔn)確率大于 90%。

4.技術(shù)功能特性

（1）基于人工智能技術(shù)建立一套柔性智能拆解系統(tǒng)，針對動力電池包的具體型號、結(jié)構(gòu)信息實現(xiàn)拆解序列、拆解深度及拆解參數(shù)的實時決策和推理規(guī)劃。

（2）開發(fā)基于快速三維形貌測量技術(shù)的機(jī)械臂智能抓取系統(tǒng)，采用工業(yè)相機(jī)、工業(yè)投影儀、攝像頭、機(jī)械臂系統(tǒng)、激光傳感器 VL53L0、編碼器、壓力傳感器 RFP602 和 STM32 控制器等搭建一套智能抓取系統(tǒng)。

（3）設(shè)計一套智能機(jī)器人倉儲物流系統(tǒng)及總控調(diào)度系統(tǒng)，提高倉儲的效率和質(zhì)量。

（4）搭建一套集拆解計劃管理、物料庫存管理、過程管理、實時監(jiān)控管理、質(zhì)量監(jiān)督管理等于一體的智能 MES 系統(tǒng)，為電池包拆解全流程提供科學(xué)化、透明化的數(shù)據(jù)支持。

5.應(yīng)用案例

格林美股份有限公司正在對該系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，目前系統(tǒng)處于擴(kuò)大拆解知識庫、識別模型庫、拆解圖像標(biāo)注庫、拆解過程信息庫等關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)階段。初步設(shè)計可兼容 20余種結(jié)構(gòu)和拆解工藝相似的動力電池包，完成電池包上蓋螺絲、密封膠、銅排、冷卻管、傳感器線束等的智能拆解作業(yè)。

6.未來推廣前景

隨著動力電池退役量增多，廢舊動力電池的拆解回收和梯次利用市場將迎來爆發(fā)式增長。該技術(shù)裝備借助人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)，將退役動力電池的手工拆解、機(jī)械拆解模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊?、智能化拆解方式，實現(xiàn)多品別、多規(guī)格動力電池的智能化、規(guī)?；⒕G色化拆解，有利于提高資源化利用率、減少環(huán)境污染等，具有較高的推廣應(yīng)用價值，市場空間非常廣闊。

（二）廢舊鋰離子電池清潔高效回收利用技術(shù)與裝備

1.適用范圍

廢鋰電池回收利用

2.技術(shù)原理及工藝

該技術(shù)裝備以退役后不能梯次利用的廢舊動力電池為原料，采用絕氧破碎、熱解、濕式剝離的技術(shù)，實現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰、三元鋰電、3C 類電池及廢極片的兼容破碎和有價組分綠色回收，主要由柔性上料及安全帶電破碎系統(tǒng)、高溫?zé)峤庀到y(tǒng)、極粉濕法剝離及多級分選回收系統(tǒng)、尾氣和廢水處理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成。

3.技術(shù)指標(biāo)

極粉回收率≥95%；銅箔、鋁箔產(chǎn)品純度達(dá) 97%以上；污染

物達(dá)標(biāo)排放。

4.技術(shù)功能特性

（1）利用廢舊動力鋰電池柔性上料及安全帶電破碎技術(shù)，實現(xiàn)廢舊鋰電池的高效綠色預(yù)處理，提高預(yù)處理效率。

（2）利用電解液無害化耦合技術(shù)及極粉濕法高效脫落技術(shù)，實現(xiàn)電解液等有害組分的深度脫除和正極粉的高效脫落，剝離得到的極粉純度達(dá) 95%以上。

（3）利用有價組分綠色回收技術(shù)，實現(xiàn)銅、鋁等有價金屬回收。

5.應(yīng)用案例

湖南江冶機(jī)電科技股份有限公司研制的“年處理 5000 噸廢舊鋰離子電池清潔高效回收利用技術(shù)與裝備”已在金川集團(tuán)股份有限公司投入生產(chǎn)運行，實現(xiàn)廢舊鋰電池?zé)o害化、規(guī)?；幹?，有效提高正負(fù)極粉回收率。2022 年第 1 季度，該生產(chǎn)線回收處理廢鋰電池約 1000 噸，生產(chǎn)極粉約 437 噸，銅箔約 114噸，鋁箔約 38 噸，金屬外殼約 152 噸。

6.未來推廣前景

該技術(shù)裝備可實現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰、三元鋰電、3C 類電池及電池廠極片料的兼容破碎分選，可處理方殼、圓柱、軟包電池、手機(jī)電池等 20 余種廢舊鋰電池，建立低成本綠色循環(huán)利用技術(shù)體系，形成系統(tǒng)解決方案，為再生利用企業(yè)及車企等實現(xiàn)規(guī)模化回收利用提供技術(shù)裝備支撐，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

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