[0001] 本实用新型涉及锂电池回收技术领域，特别是涉及一种锂离子电池材料回收系统。

[0002] 锂电池经过多次充放电循环后，电解液会发生分解，正极材料的晶格会转变，游离的锂离子发生沉积，致使电池容量衰减、失效，由此造成电池的报废。而锂离子电池正极材
料和集流体使用了大量的Li、Fe等金属，通过处理回收废旧锂电池中的有价金属元素，可实
现资源的循环利用，节省生产成本。
实用新型内容

[0003] 本实用新型的首要目的是：提出一种可有效回收锂电池材料的回收系统。

[0004] 为了实现上述目的，本实用新型提供了一种锂离子电池材料回收系统，包括机体，所述机体设有电池破碎模块、金属吸附模块、沉积模块、第一输送模块和第二输送模块，所
述机体形成有容置腔，所述电池破碎模块、所述金属吸附模块设置在所述容置腔内，所述电
池破碎模块用于破碎电池，以使电池形成碎末，所述金属吸附模块设置在所述电池破碎模
块的下方，所述金属吸附模块用于吸附所述碎末中的金属碎末，以使金属碎末滞留在所述
容置腔内，所述第二输送模块用于向所述容置腔输入离子液体，以使金属碎末与离子液体
混合形成第一金属离子液体，所述第一输送模块用于将所述第一金属离子液体输送至所述
沉积模块，所述沉积模块用于使所述第一金属离子液体中的金属离子沉积形成金属层。

[0005] 本实用新型一个特定的实施例中，所述电池破碎模块包括第一破碎组件、第二破碎组件、第一下落挡板和残渣残液排放管，所述第一破碎组件设置在所述第二破碎组件的
上方，所述第一下落挡板设置在所述第一破碎组件和所述第二破碎组件之间，所述第一下
落挡板将所述容置腔分隔形成第一腔室和第二腔室，且所述第一下落挡板可打开，所述电
池通过所述第一破碎组件和所述第二破碎组件破碎形成碎末，所述残渣残液排放管与所述
第一腔室连通，所述残渣残液排放管用于排走所述电池经所述第一破碎组件破碎时产生的
残渣残液。

[0006] 本实用新型一个特定的实施例中，所述第二破碎组件包括收集槽、破碎机构和挡料板，所述收集槽的上端和下端均为敞开端，所述挡料板封闭所述收集槽的下端，所述破碎
机构设置在所述收集槽内，所述挡料板设有多个落料孔，所述落料孔从所述挡料板的顶侧
面贯穿至底侧面，所述落料孔用于供所述碎末穿过。

[0007] 本实用新型一个特定的实施例中，所述金属吸附模块设置在所述第二腔室内，且位于所述第二破碎组件的下方；

[0008] 所述金属吸附模块包括金属筛网和电磁线圈，所述金属筛网为中空的柱形，其轴线方向的两端均与第二腔室的腔壁连接，所述电磁线圈设置在所述金属筛网内，所述金属
筛网可供所述碎末穿过，所述电磁线圈通电可吸附所述金属碎末，所述电磁线圈断电后，所
述金属碎末落入所述第二腔室的腔底；

[0009] 所述机体还具有废渣收集腔，所述废渣收集腔位于所述第二腔室的下方且与所述第二腔室分隔设置，所述第二腔室和所述废渣收集腔通过可开闭的通道连接，所述废渣收
集腔用于收集所述碎末。

[0010] 本实用新型一个特定的实施例中，所述机体还具有第一沉积腔和第二沉积腔，所述第一沉积腔位于所述容置腔的一侧，所述第二沉积腔位于所述第一沉积腔相对于所述容
置腔的一侧；

[0011] 所述沉积模块包括离子共电沉积组件、磁力电沉积组件和输液管，所述离子共电沉积组件设置在所述第一沉积腔内，所述磁力电沉积组件设置在所述第二沉积腔内，所述
输液管连通所述第一沉积腔和所述第二沉积腔；

[0012] 所述离子共电沉积组件包括电极板和三维粒子电极，所述三维粒子电极的两侧均设有所述电极板；所述磁力电沉积组件包括永磁铁、基底阴极板和阳极板，所述第二沉积腔
的顶侧面和底侧面均设有所述永磁铁，所述基底阴极板和所述阳极板设置在所述第二沉积
腔顶侧面和底侧面的永磁铁之间，且所述阳极板的两侧均设有所述基底阴极板，所述基底
阴极板用于供金属离子沉积形成金属层，所述金属层用于制作电池的正极板；

[0013] 所述第一输送模块包括第一输送管和第一泵体，所述第一输送管连通所述第二腔室的底部和所述第一沉积腔，所述第一泵体设置在所述第一输送管上。

[0014] 本实用新型一个特定的实施例中，第二输送模块包括回流管，所述回流管的一端与所述第一输送管连通，另一端延伸至所述第二腔室内并位于所述金属筛网的上方。

[0015] 本实用新型一个特定的实施例中，还包括电池放置槽、输电线和第二下落挡板，所述电池放置槽设置在所述第一腔室内且位于所述电池破碎模块的上方，所述第二下落挡板
位于所述电池放置槽和所述电池破碎模块之间，所述电池放置槽的底部和所述第二下落挡
板均可打开，所述电池放置槽用于装载待破碎电池，所述输电线用于与待破碎电池连接，并
连接至所述电磁线圈、所述电极板、所述基底阴极板和所述阳极板。

[0016] 本实用新型一个特定的实施例中，所述机体还设有金属离子供给模块，所述金属离子供给模块用于向所述第二沉积腔供给第二金属离子液体。

[0017] 本实用新型一个特定的实施例中，所述机体具有矿石破碎槽、溶解沉淀槽和除杂槽；

[0018] 所述金属离子供给模块包括第三破碎组件、热解回转窑、第二输送管、第三输送管和第二泵体，所述第三破碎组件设置在所述矿石破碎槽内，所述第三破碎组件用于破碎矿
石，以形成矿石碎粒，所述热解回转窑的输入端与所述矿石破碎槽连接、输出端与所述溶解
沉淀槽连接，所述热解回转窑用于使矿石碎粒裂解，以产生金属粉末，所述第二输送管连通
所述溶解沉淀槽和所述除杂槽，所述溶解沉淀槽用于使金属粉末形成第二金属离子液体，
所述除杂槽用于使所述第二金属离子液体进行沉淀，所述第三输送管连通所述第二沉积腔
和所述除杂槽，所述第二泵体设置在所述第三输送管上，所述第三输送管通过所述第二泵
体将所述第二金属离子液体输送到所述第二沉积腔内。

[0019] 本实用新型一个特定的实施例中，还包括残渣残液收集桶，所述残渣残液排放管连接至所述残渣残液收集桶。

[0020] 本实用新型实施例一种锂离子电池材料回收系统，与现有技术相比，其有益效果在于：

[0021] 本实用新型的锂离子电池材料回收系统，其通过电池破碎模块将待回收的锂离子电池进行破碎形成碎末，碎末掉落经过金属吸附模块时，金属吸附模块吸附碎末中的金属
碎末，而其他碎末则排出容置腔，此后，金属吸附模块释放所吸附的金属碎末，金属碎末掉
落至容置腔底部，然后第二输送模块再向容置腔输入离子液体，离子液体与金属碎末混合
形成第一金属离子液体，然后再由第一输送模块将第一金属离子液体输送至沉积模块，最
后由沉积模块使第一金属离子液体中的金属离子沉积形成金属层，金属层可直接利用做成
电池的正极板，基于此，可有效将锂电池材料进行回收，实现资源的循环利用，节省电池正
极板的生产成本。

[0027] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

[0028] 需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0029] 此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0030] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为
了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

[0031] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

[0032] 如图1‑4所示，本实用新型实施例优选实施例的一种锂离子电池材料回收系统，包括机体100，机体100设有电池破碎模块1、金属吸附模块2、沉积模块3和第一输送模块4，机
体100具有容置腔101，电池破碎模块1、金属吸附模块2设置在容置腔101内，电池破碎模块1
用于破碎电池，以使电池形成碎末，金属吸附模块2设置在电池破碎模块1的下方，金属吸附
模块2用于吸附碎末中的金属碎末，以使金属碎末滞留在容置腔101内，所述金属碎末用于
形成第一金属离子液体，第一输送模块4用于将第一金属离子液体输送至沉积模块3，沉积
模块3用于使第一金属离子液体中的金属离子沉积形成金属层，金属离子沉积形成金属层
的过程结合下文沉积模块3的结构进行说明。

[0033] 具体来说，锂离子电池材料回收系统通过电池破碎模块1将待回收的锂离子电池进行破碎形成碎末，碎末掉落经过金属吸附模块2时，金属吸附模块2吸附碎末中的金属碎
末，而其他碎末则排出容置腔101，此后，金属吸附模块2释放所吸附的金属碎末，金属碎末
掉落至容置腔101底部，然后第二输送模块10再向容置腔101输入离子液体，离子液体与金
属碎末混合形成第一金属离子液体，然后再由第一输送模块4将第一金属离子液体输送至
沉积模块3，最后由沉积模块3使第一金属离子液体中的金属离子沉积形成金属层，金属离
子沉积形成金属层的过程结合下文沉积模块3的结构进行说明，金属层可直接利用做成电
池的正极板，基于此，可有效将锂电池材料进行回收，实现资源的循环利用，节省电池正极
板的生产成本。

[0034] 在实际应用中，上述金属碎末主要是磷酸铁锂材料，即，第一金属离子液体中的金属碎末也是磷酸铁锂材料，而金属碎末形成第一金属离子液体的方式为：离子液体(H3PO4、
C6H12O6·H2O、碳酸丙烯酯、CTAB缓冲剂)与金属碎末混合。

[0035] 上述第一金属离子液体为金属浓度较高的离子液体，而在沉积模块3中，由于第一金属离子液体中的金属离子沉积形成了金属层，因此，第一金属离子液体会变成低金属浓
度离子液体。

[0036] 如图1所示，机体100还具有第一沉积腔103和第二沉积腔104，第一沉积腔103位于容置腔101的一侧，第二沉积腔104位于第一沉积腔103相对于容置腔101的一侧；沉积模块3
包括离子共电沉积组件31、磁力电沉积组件32和输液管33，离子共电沉积组件31设置在第
一沉积腔103内，磁力电沉积组件32设置在第二沉积腔104内，输液管33连通第一沉积腔103
和第二沉积腔104，且输液管33的一端位于第一沉积腔103的顶部，另一端位于第二沉积腔
104的底部；离子共电沉积组件31包括电极板311和三维粒子电极312，三维粒子电极312的
两侧均设有电极板311；磁力电沉积组件32包括永磁铁321、基底阴极板322和阳极板323，第
二沉积腔104的顶侧面和底侧面均设有永磁铁321，基底阴极板322和阳极板323设置在第二
沉积腔104顶侧面和底侧面的永磁铁321之间，且阳极板323的两侧均设有基底阴极板322，
基底阴极板322用于供金属离子沉积形成金属层。而第一输送模块4包括第一输送管41和第
一泵体42，第一输送管41连通第二腔室的底部和第一沉积腔103，第一泵体42设置在第一输
送管41上，在第一泵体42的作用下，第一输送管41将第一金属离子液体输送至第一沉积腔
103。

[0037] 而第一沉积腔103位于第二腔室的上方，第二输送模块10包括回流管，回流管的一端与第一输送管41连通，另一端延伸至第二腔室内并位于金属筛网21的上方，通过回流管
可以使低金属浓度离子液体在需要的时候基于重力的作用下回流至第二腔室中，上述使第
二腔室内金属碎末形成第一金属离子液体时所输入的离子液体为该低金属浓度离子液体，
其通过回流管输入至第二腔室内，然后与金属碎末混合形成第一金属离子液体。

[0038] 在实际应用中，当第一金属离子液体输入至第一沉积腔103内后，电极板311通电，Li和Fe共沉积在电极板311与三维粒子电极312上，当电极板311和三维粒子电极312沉积了
一定的金属层后，第一金属离子液体变成低金属浓度离子液体，此后，停止电池破碎工作的
进行，通过回流管将低金属浓度离子液体回流输送至第二腔室，与此同时，电磁线圈22通电
以吸附杂质金属碎末，以对低金属浓度离子液体进行净化，净化后的低金属浓度离子液体
与破碎新一轮电池所形成的金属碎末混合形成第一金属离子液体，然后再通过第一输送管
41将第一金属离子液体输送回第一沉积腔103，此后，电磁线圈22断电，杂质金属碎末掉落
至第二腔室腔底，然后再经上述过程将杂质金属碎末清理进废渣收集腔102，而第一沉积腔
103中，Li和Fe共沉积在电极板311与三维粒子电极312上，重复上述过程以使电极板311和
三维粒子电极312上沉积足够的金属层，随后切换电极板311的电流方向，使电沉积的金属
离子溶解到第一金属离子液体，增大第一金属离子液体中Li和Fe的浓度，最后通过输液管
33将第一沉积腔103内的第一金属离子液体输送至第二沉积腔104。在第二沉积腔104中，基
底阴极板322、阳极板323通电，通过第二沉积腔104的顶面和底面的永磁铁321形成的平行
磁场强化电沉积的作用效果，使第一金属离子液体在上升过程中均匀沉积在基底阴极板
322上形成一体化LiFePO4正极板，该LiFePO4正极板即为上述金属层，沉积完成后，从第二沉积腔104顶部预留孔处断开电源线，取出并更换新的基底阴极板322放入第二沉积腔104内，
进行不断地生产。

[0039] 具体来说，电极板311为石墨，三维粒子电极312为活性炭电极，永磁铁321为钕铁硼强力磁铁，阳极板323为石墨，基底阴极板322为铝箔板。

[0040] 如图1所示，电池破碎模块1包括第一破碎组件11、第二破碎组件12、第一下落挡板13和残渣残液排放管14，第一破碎组件11设置在第二破碎组件12的上方，第一下落挡板13
设置在第一破碎组件11和第二破碎组件12之间，第一下落挡板13将容置腔101分隔形成第
一腔室和第二腔室，且第一下落挡板13可打开，电池通过第一破碎组件11和第二破碎组件
12破碎形成碎末，残渣残液排放管14与第一腔室连通，残渣残液排放管14用于排走电池经
第一破碎组件11破碎时产生的残渣残液。而锂离子电池材料回收系统还包括残渣残液收集
桶9，残渣残液排放管14连接至残渣残液收集桶9。在实际应用时，第一下落挡板13处于关闭
状态，第一破碎组件11包括破碎钻头，破碎钻头设有间隔设置的多个，其可以对电池整体进
行破碎，电池破碎后，电解液及外壳残渣形成泥浆状残渣会滞留在第一下落挡板13的顶部，
而延展性比较好的金属碎末如金属极板，其由于难以被破碎钻头破碎也会混合在泥浆残渣
中，此时，可通过残渣残液排放管14将泥浆状残渣排至残渣残液收集桶9，避免污染环境。当泥浆状残渣排出完毕后，第一下落挡板13打开，此时，金属碎末掉落至第二破碎组件12中，
由第二破碎组件12对其作进一步破碎以形成碎末。

[0041] 进一步地，如图2和图3所示，第二破碎组件12包括收集槽121、破碎机构122和挡料板123，收集槽121的上端和下端均为敞开端，挡料板123封闭收集槽121的下端，破碎机构
122设置在收集槽121内，挡料板123设有多个落料孔，落料孔从挡料板123的顶侧面贯穿至
底侧面，落料孔用于供碎末穿过；其中，收集槽121设有阵列设置的多个，各收集槽121内均
设有破碎机构122。具体来说，破碎机构122包括粉碎刀片，粉碎刀片为电动刀片，破碎机构
122设置在收集槽121内，金属碎末落入到收集槽121中之后，需要由破碎机构122破碎形成
碎末之后才能从落料孔处掉落，可保证金属碎末充分破碎，有利于金属碎末回收工作的进
行。

[0042] 如图1和图4所示，金属吸附模块2设置在第二腔室内，且位于第二破碎组件12的下方；金属吸附模块2包括金属筛网21和电磁线圈22，金属筛网21为中空的柱形，其轴线方向
的两端均与第二腔室的腔壁连接，电磁线圈22设置在金属筛网21内，金属筛网21可供碎末
穿过，电磁线圈22通电可吸附碎末中的金属碎末，电磁线圈22断电后，金属碎末落入第二腔
室的腔底；机体100还具有废渣收集腔102，废渣收集腔102位于第二腔室的下方且与第二腔
室分隔设置，第二腔室和废渣收集腔102通过可开闭的通道连接，废渣收集腔102用于收集
碎末。具体来说，第二腔室的腔壁设有可开闭的清理口，在实际应用中，电磁线圈22通电吸
附碎末中的金属碎末，此时，其他碎末如塑料隔膜、粘结剂落入第二腔室的腔底，打开通道
和清理口，从清理口处将碎末清扫至废渣收集腔102中，然后再关闭通道和清理口，此后，电磁线圈22断电，其上所吸附的金属碎末掉落至第二腔室的腔底，此时，向第二腔室输入液体
使金属碎末形成第一金属离子液体，最后再由第一输送模块4将第一金属离子液体输送至
沉积模块3。

[0043] 而为保证持续生产，如图1所示，机体100还设有金属离子供给模块8，金属离子供给模块8用于向第二沉积腔104供给第二金属离子液体。具体来说，机体100具有矿石破碎槽
105、溶解沉淀槽106和除杂槽107；金属离子供给模块8包括第三破碎组件81、热解回转窑
82、第二输送管83、第三输送管84和第二泵体85，第三破碎组件81设置在矿石破碎槽105内，第三破碎组件81用于破碎矿石，以形成矿石碎粒，热解回转窑82的输入端与矿石破碎槽105
连接、输出端与溶解沉淀槽106连接，热解回转窑82用于使矿石碎粒裂解，以产生金属粉末，第二输送管83连通溶解沉淀槽106和除杂槽107，溶解沉淀槽106用于使金属粉末形成第二
金属离子液体，除杂槽107用于使第二金属离子液体进行沉淀，第三输送管84连通第二沉积
腔104和除杂槽107，第二泵体85设置在第三输送管84上，第三输送管84通过第二泵体85将
第二金属离子液体输送到第二沉积腔104内。

[0044] 在实际应用中，上述金属离子供给模块8通过破碎锂辉石与铁矿石，并对破碎后的锂辉石与铁矿石进行处理以形成第二金属离子液体供给第二沉积腔104，具体来说，利用第
三破碎组件81在矿石破碎槽105中粉碎锂辉石与铁矿石，以形成矿石碎粒，矿石碎粒下落在
热解回转窑82中进行矿石裂解，产生金属粉末并将金属粉末输入溶解沉淀槽106中，随后将
H3PO4、碳酸乙烯酯输入溶解沉淀槽106，使金属粉末与H3PO4、碳酸乙烯酯在溶解沉淀槽106
3+
中混合，在酸性条件下Li、Fe 等主要金属离子溶解形成第二金属离子液体，第二金属离子
液体在溶解沉淀槽106中沉淀后，上清液通过第二输送管83进入除杂槽107中进行二次沉
淀，而二次沉淀后的上清液则通过第二泵体85经第三输送管84进入第二沉积腔104中，从而
实现第二沉积槽中金属离子的补充，有利于LiFePO4正极板的持续形成。

[0045] 进一步地，如图1所示，锂离子电池材料回收系统还包括电池放置槽5、输电线6和第二下落挡板7，电池放置槽5设置在第一腔室内且位于电池破碎模块1的上方，第二下落挡
板7位于电池放置槽5和电池破碎模块1之间，电池放置槽5的底部和第二下落挡板7均可打
开，电池放置槽5用于装载待破碎电池，输电线6用于与待破碎电池连接，并连接至电磁线圈
22、电极板311、基底阴极板322和阳极板323，以向电磁线圈22、电极板311、基底阴极板322和阳极板323供电。具体来说，在一批电池在进行破碎回收过程时，下一批电池放置于电池
放置槽5中，此时，可根据需要使在电池放置槽5中的该批电池向电磁线圈22、电极板311、基底阴极板322和阳极板323中的一个或多个供电，以充分利用回收电池残余电量，可进一步
降低生产成本。在实际应用时，当需要进行电池破碎回收时，电池放置槽5的底部和第二下
落挡板7打开以供电池在重力的作用下进入到电池破碎模块1中。

[0046] 在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介
间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理
解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0047] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0048] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修
改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。