一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备及方法

本发明涉及锂电池回收装置，具体涉及一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备及方法。

背景技术：

1、近年来，随着新能源产业的蓬勃发展，新能源汽车使用的动力电池产业也随之快速发展，磷酸铁锂电池由于其具有不含贵金属，使用成本相对较低，安全稳定性强等优点，被广泛应用于动力电池。

2、随着锂离子电池的广泛应用，废弃的电池也日益增多。而锂离子电池中的石墨烯成分若得到有效回收，可以减少对环境的污染，回收石墨烯可以减少对原材料的依赖，缓解对石墨烯开采的压力，石墨烯具有许多独特的性质，如优异的电子传输能力、超大的比表面积等，使其在许多领域都有潜在的应用价值。从废弃的锂离子电池中回收的石墨烯，可以用于制备高价值的石墨烯产品，如新一代的锂离子电池负极材料。

3、磷酸铁锂中的锂、铁等元素是宝贵的资源，通过回收可以减少对有限资源的依赖，降低对原始矿石的需求，从而节约资源，废弃的磷酸铁锂电池如果不进行适当的处理，会对环境造成污染，回收处理可以减少对环境的破坏，同时也可以避免电池中的有害物质对环境造成影响，通过回收利用磷酸铁锂电池，可以节约能源，因为生产新的电池需要消耗大量的能源，磷酸铁锂回收符合循环经济的理念，有助于推动循环经济的发展。通过回收利用废弃的磷酸铁锂电池，可以促进资源的可持续利用，减少对环境的压力。

4、现有的回收技术均是通过对磷酸铁锂电池进行暴力拆解，暴击拆解带来的问题是石墨烯和磷酸铁锂两种物质混合在一起，经简单的处理后为细小的石墨烯颗粒与磷酸铁锂颗粒，两者粒径相近，不易分离。

5、为此，我们提出一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备及方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备及方法。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，包括金属转筒，金属转筒的顶部开设有进料口，下部开设有出料口；驱动电机：设于金属转筒下方，驱动电机通过传动机构连接在金属转筒底部，传动机构用于使金属转筒绕驱动电机的输出轴公转；导电线圈：缠绕在金属转筒的周面上，导电线圈的两端分别连接在电源的正负极上。

4、通过将导电线圈缠绕在金属转筒上将金属转筒作为电磁铁的铁芯，导电线圈通电后金属转筒即会成为电磁铁，具有磁性，会将同样具有磁性的磷酸铁锂颗粒吸附到金属转筒的内壁上，而不具备磁性的石墨烯颗粒变会由于金属转筒的公转带来的离心力从出料口被甩出，待金属转筒的出料口未有石墨烯颗粒被甩出时便可对导电线圈断电，导电线圈断电后金属转筒的磁性便会消失，此时内部的磷酸铁锂颗粒也会从出料口被甩出，通过不同的容器与出料口连接便实现了石墨烯颗粒与磷酸铁锂颗粒之间的分离，使用简单方便，分离效果更好，而将金属转筒通过传动机构实现公转能够避免金属转筒的自转对缠绕在金属转筒上的导电线圈造成卷曲打结。

5、进一步限定，还包括有固定架，固定架上设有安装顶板和安装底板；驱动电机的输出轴端设有安装法兰，驱动电机通过安装法兰安装在安装底板上，驱动电机的输出轴竖直向上穿过安装底板；通过设置固定架，将驱动电机通过安装法兰安装在固定架的安装底板上，结构更加的稳固，使用寿命更长。

6、进一步限定，传动机构包括偏心轮、转动轴和摇臂，偏心轮固定连接在驱动电机的输出轴上，转动轴的顶端固定连接在金属转筒的底部、底端转动穿接在偏心轮上，摇臂包括竖轴和摆臂，摆臂呈“﹁”状，竖轴的顶端固定连接在安装顶板上、底端转动穿接在摆臂的水平端，摆臂的弯折端底部转动穿接在金属转筒的顶部；通过设置一个偏心轮、转动轴和摇臂，将偏心轮和驱动电机的输出轴连接，再将转动轴设于偏心轮上将偏心轮作为一个摇杆，金属转筒的顶部通过一个摇臂与固定架的安装顶板固定，以实现对金属转筒的固定，结构简单，制作方便。

7、进一步限定，固定架上设有若干防旋拉簧，每个防旋拉簧的另一端均连接在金属转筒的周面上并与金属转筒绝缘设置；通过在固定架上设置防旋拉簧可以进一步防止金属转筒自转，并且将防旋拉簧与金属转筒绝缘设置能够避免防旋拉簧被磁性吸附。

8、进一步限定，金属转筒上设有绝缘弹簧座，绝缘弹簧座上设有穿接孔，防旋拉簧的一端勾设在穿接孔内；通过在金属转筒上设置绝缘弹簧座，将防旋拉簧的一端勾设在穿接孔内结构简单，安装方便。

9、进一步限定，金属转筒包括上部的圆柱筒和下部的圆锥筒，出料口开设于圆柱筒的底部周面上，出料口的轴线方向与金属转筒的外周圆相切设置，出料口的开口方向与驱动电机的旋转方向相同，出料口上连接有出料软管，出料软管为绝缘材质；通过将金属转筒的底部设置成圆锥筒状，可以使得混合物进入金属转筒内会进入圆锥筒的底部，而出料口设于圆柱筒的底部周面上，距离圆锥筒有一定的高度，在金属转筒公转的过程中石墨烯颗粒需要克服一定的重力才能从出料口落出，通样磷酸铁锂也具有重力，重力和磁力对磷酸铁锂进行双重限制，能够提升分离效果，将出料口的轴线方向与金属转筒的外周圆相切设置、出料口的开口方向与驱动电机的旋转方向相同设置均能够提升内部颗粒的出料效果，使得出料更加的平滑。

10、进一步限定，金属转筒的顶部和底部周面上均设有绝缘线卡用以固定导电线圈；在金属转筒上设置绝缘线卡对导电线圈进行卡设固定可以避免导电线圈滑落打结互相干扰，也可使得结构更加的合理。

11、一种分离方法，采用上述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，包括如下步骤：

12、s1：从进料口加入石墨烯颗粒与磷酸铁锂颗粒的混合物；

13、s2：打开导电线圈的电源对导电线圈通电，使得金属转筒内部产生磁场，金属转筒自身产生磁性；

14、s3：打开驱动电机的电源，并将回收石墨烯颗粒的第一容器与出料软管连接，驱动电机启动后，会带动金属转筒绕驱动电机的输出轴进行公转，金属转筒由于防旋拉簧不会发生自转，此时金属转筒内部也会产生离心力，石墨烯颗粒由于不具磁性会从出料口被甩出，磷酸铁锂颗粒由于本身具有磁性会聚集在金属转筒(1)的轴心位置不会从出料口(14)被甩出；

15、s4：直至没有石墨烯颗粒从出料口落出时，则表示石墨烯颗粒已被完全分离，此时金属转筒内仅剩下了磷酸铁锂颗粒，将第一容器更换为回收磷酸铁锂颗粒的第二容器，随后断开导电线圈的电源，断开导电线圈的电源后，金属转筒失去磁性，磷酸铁锂颗粒随着金属转筒的公转会从出料口被甩出；

16、s5：直至出料口没有磷酸铁锂颗粒落出时，则表示磷酸铁锂颗粒已被完全甩出，完成了分离，关闭驱动电机的电源。

17、本发明的有益效果为：通过将金属转筒作为电磁铁的铁芯能够很好的对内部的磷酸铁锂颗粒实现吸附，进而在离心转动下实现石墨烯颗粒与磷酸铁锂颗粒的分离，结构简单，使用方便，分离效果好。

技术特征：

1.一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，还包括有固定架(4)，所述固定架(4)上设有安装顶板(41)和安装底板(42)；

3.根据权利要求2所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，所述传动机构包括偏心轮(5)、转动轴(6)和摇臂(7)，所述偏心轮(5)固定连接在所述驱动电机(2)的输出轴上，所述转动轴(6)的顶端固定连接在所述金属转筒(1)的底部、底端转动穿接在所述偏心轮(5)上，所述摇臂(7)包括竖轴(71)和摆臂(72)，所述摆臂(72)呈“﹁”状，所述竖轴(71)的顶端固定连接在所述安装顶板(41)上、底端转动穿接在所述摆臂(72)的水平端，所述摆臂(72)的弯折端底部转动穿接在所述金属转筒(1)的顶部。

4.根据权利要求2所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，所述固定架(4)上设有若干防旋拉簧(8)，每个所述防旋拉簧(8)的另一端均连接在所述金属转筒(1)的周面上并与所述金属转筒(1)绝缘设置。

5.根据权利要求4所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，所述金属转筒(1)上设有绝缘弹簧座(17)，所述绝缘弹簧座(17)上设有穿接孔(171)，所述防旋拉簧(8)的一端勾设在所述穿接孔(171)内。

6.根据权利要求1所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，所述金属转筒(1)包括上部的圆柱筒(11)和下部的圆锥筒(12)，所述出料口(14)开设于所述圆柱筒(11)的底部周面上，所述出料口(14)的轴线方向与所述金属转筒(1)的外周圆相切设置，所述出料口(14)的开口方向与所述驱动电机(2)的旋转方向相同，所述出料口(14)上连接有出料软管(15)，所述出料软管(15)为绝缘材质。

7.根据权利要求1所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，所述金属转筒(1)的顶部和底部周面上均设有绝缘线卡(16)用以固定导电线圈(3)。

8.一种分离方法，采用权利要求1-7中任一项所述的用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明公开了锂电池回收装置领域的一种用于分离石墨与磷酸铁锂的设备，包括：金属转筒，金属转筒的顶部开设有进料口，下部开设有出料口；驱动电机：设于金属转筒下方，驱动电机通过传动机构连接在金属转筒底部，传动机构用于使金属转筒绕驱动电机的输出轴公转；导电线圈：缠绕在金属转筒的周面上，导电线圈的两端分别连接在电源的正负极上；以及一种分离方法；本发明的有益效果为：通过将金属转筒作为电磁铁的铁芯能够很好的对内部的磷酸铁锂颗粒实现吸附，进而在离心转动下实现石墨烯颗粒与磷酸铁锂颗粒的分离，结构简单，使用方便，分离效果好。技术研发人员：解晓华,赵隆峰,赵小辉,胡宇辰受保护的技术使用者：长江师范学院技术研发日：技术公布日：2024/7/4