能源部橡树岭国家实验室的研究人员开发了一种用于废旧电动汽车电池组的机器人拆卸系统，以安全有效地回收和再利用关键材料，同时减少有毒废物。

随着未来二十年电动汽车的预期增长，如何回收为其供电的大型锂离子电池组的问题也随之而来。ORNL 工程师进行了一次演示，以表明机器人可以加速拆卸并使工人的过程更安全，同时大大提高产量。

ORNL 电气化和能源基础设施部门的首席研究员 Tim McIntyre 说，如今只有一小部分锂离子汽车电池被回收利用，而且大多数用于回收的过程都不是自动化的。

无论回收商只是想通过外壳获取电池并更换磨损的组件，还是完全回收电池组以回收钴、锂、金属箔和其他材料，第一步都是进行电池诊断，以实现安全高效的处理和拆卸.

“使用我们的系统，当机器人拿起电池组并将其放在生产线上时，它标志着人类最后一次触摸它，直到它变成碎片，”麦金太尔说。

限制人际互动对于安全和效率都很重要。无论剩余电量如何，机器人都会迅速移除螺栓和其他外壳，而人工操作员必须进行严格而漫长的过程，以便在手动分解废旧电池之前将其放电。自动拆卸减少了人类接触电池内部有毒化学物质的风险，以及一些较新的车辆中接近 900 伏的高功率水平。

作为 DOE 关键材料研究所 (CMI) 的一部分开发的自动化系统可以轻松地重新配置为任何类型的电池组。它可以被编程为仅访问单个电池模块以进行翻新或重新用作固定能量存储，或者可以将电池拆解到电池级别以进行分离和材料回收。

这项工作建立在以前 ORNL 项目中为 CMI 开发的专业知识的基础上，该项目专注于硬盘驱动器的机器人拆卸以回收稀土磁铁。工程师还证明，这些磁铁可以直接用于电动机中。

“包含关键材料的组件的自动拆卸不仅消除了劳动密集型的手动拆卸，而且提供了一种将组件分离成更高价值流的有效流程，其中关键材料被浓缩为单独的原料以进行回收处理，”CMI 总监 Tom Lograsso 说. “这种附加值是建立经济可行工艺的重要组成部分。”

ORNL 项目团队成员 Jonathan Harter 说，研究人员每次都遵循相同的协议：手动分解使用过的组件并收集该过程的数据，以创建驱动自动化系统所需的机器人工具和控件。

Harter 说：“行业并没有限制他们可以在这个过程中使用的电池数量。已经积累了大量积压。限制因素是执行放电和手动拆卸所需的时间。” 他估计，在一些过程中手动拆卸 12 个电池组所需的时间，自动化系统可以处理 100 个或更多。

下一步可能是将该过程构建到商业规模，McIntyre 的团队也看到了将相同类型的拆卸系统应用于电动汽车传动系统以回收稀土磁铁、铜、钢和完整电力电子设备等材料的机会。Harter 说，为了使回收在经济上更可行，它必须以高吞吐量进行，并且足够灵活，可以在一个设施中处理多种消费品。

“如果电动汽车市场在未来 10 到 20 年如预期般加速，我们将需要解决废物流问题，并将这些废旧汽车和电池视为制造材料供应链的核心，”他说。

该系统是在 ORNL 的网格研究集成和部署中心开发和演示的。