美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)了一種用于廢舊電動(dòng)汽車電池組的機(jī)器人拆卸系統(tǒng)，以安全和有效地回收和再利用關(guān)鍵材料，同時(shí)減少有毒廢物。

隨著電動(dòng)汽車在未來20年的預(yù)期增長，如何回收為其提供動(dòng)力的大型鋰離子電池組的問題也隨之而來。ORNL的工程師們做了一個(gè)演示，表明機(jī)器人可以加速拆解，使工人們更安全地完成這一過程，同時(shí)大大提高了產(chǎn)量。

ORNL電氣化和能源基礎(chǔ)設(shè)施部門的首席研究員TimMcIntyre說，目前只有一小部分鋰離子汽車電池被回收，而且用于回收的大多數(shù)過程都沒有自動(dòng)化。

無論回收商只是想穿過外殼接觸電池和更換磨損的部件，還是完全回收電池堆以回收鈷、鋰、金屬箔和其他材料，第一步都是電池診斷，以便安全和有效地處理和拆卸。

McIntyre說：“有了我們的系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器人拿起電池組并把它放在生產(chǎn)線上時(shí)，它標(biāo)志著人類最后一次接觸它，直到它變成碎片和零件?！?/p>

限制人類互動(dòng)對安全和效率都很重要。機(jī)器人可以迅速拆除螺栓和其他外殼，而人類操作者必須進(jìn)行嚴(yán)格、漫長的過程，在手動(dòng)拆解前將廢舊電池放電。自動(dòng)拆卸減少了人類對電池內(nèi)有毒化學(xué)品的接觸，以及對一些較新車輛中接近900伏的高功率水平的接觸。

作為能源部關(guān)鍵材料研究所（CMI）的一部分，該自動(dòng)化系統(tǒng)可以很容易地重新配置為任何類型的電池堆。它可以被編程為只訪問單獨(dú)的電池模塊，以進(jìn)行翻新或作為固定的能源儲存再利用，或者電池可以被拆開，直到電池水平，以進(jìn)行分離和材料回收。

這項(xiàng)工作建立在ORNL以前為CMI開展的項(xiàng)目的專業(yè)知識基礎(chǔ)上，這些項(xiàng)目側(cè)重于通過機(jī)器人拆卸硬盤來回收稀土磁鐵。工程師們還證明，這些磁鐵可以直接在電動(dòng)機(jī)中重新使用。

含有關(guān)鍵材料的部件的自動(dòng)拆卸不僅消除了勞動(dòng)密集型的手工拆卸，而且提供了一個(gè)有效的過程，將部件分離成更高的價(jià)值流，其中關(guān)鍵材料被集中到單獨(dú)的原料中進(jìn)行回收處理，這種附加值是建立一個(gè)經(jīng)濟(jì)上可行的工藝的重要部分。

ORNL項(xiàng)目組成員JonathanHarter說，研究人員每次都遵循同樣的協(xié)議：手動(dòng)分解使用過的部件，并收集該過程的數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)所需的機(jī)器人工具和控制。

工業(yè)界對他們可以帶入這個(gè)過程的電池?cái)?shù)量沒有限制，已經(jīng)出現(xiàn)大量的積壓，限制性因素是進(jìn)行放電和手動(dòng)拆卸所需的時(shí)間。Harter估計(jì)，在某些過程中，手工拆解12個(gè)電池堆所需的時(shí)間，自動(dòng)化系統(tǒng)可以處理100個(gè)或更多。

下一步可能是將這一過程擴(kuò)大到商業(yè)規(guī)模，McIntyre的團(tuán)隊(duì)也看到了將同類拆解系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)會，以回收稀土磁鐵、銅、鋼和完整的電力電子設(shè)備等材料。哈特說，為了使回收在經(jīng)濟(jì)上更加可行，它必須在高吞吐量下進(jìn)行，并且足夠靈活，可以在一個(gè)設(shè)施中處理多種消費(fèi)品。

他說："如果電動(dòng)汽車市場在未來10到20年內(nèi)如預(yù)期般加速發(fā)展，我們將需要解決廢物流問題，并將這些廢舊車輛和電池視為制造材料供應(yīng)鏈的核心。"

該系統(tǒng)是在ORNL的電網(wǎng)研究集成和部署中心開發(fā)和演示的。這項(xiàng)工作建立在ORNL以前為CMI項(xiàng)目開發(fā)的專業(yè)知識之上，這些項(xiàng)目側(cè)重于機(jī)器人拆卸硬盤以回收稀土磁鐵。工程師們還證明，這些磁鐵可以直接在電動(dòng)機(jī)中重新使用。