用于处理用过的电池、特别是可充电电池的再循环方法和电池加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种处理用过的锂电池(10)的方法，所述方法具有以下步骤：粉碎所述电池(10)以获得粉碎材料(24)，和通过干燥钝化所述粉碎材料(24)以获得钝化的粉碎材料(42)。根据本发明专利技术，干燥在300hPa的最大压力和80℃的最高温度下进行，并且在干燥后，钝化的粉碎材料(42)不转移至运输容器中和/或进行进一步加工。

Recycling methods and battery processing devices for disposing of used batteries, especially rechargeable batteries

The invention relates to a method for treating used lithium batteries (10), which comprises the following steps: crushing the batteries (10) to obtain crushing materials (24) and drying and passivating the crushing materials (24) to obtain passivated crushing materials (42). According to the present invention, drying is carried out at the maximum pressure of 300 hPa and the highest temperature of 80 C, and after drying, the passivated crushing material (42) is not transferred to the transport container for neutralization and/or further processing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理用过的电池、特别是可充电电池的再循环方法和电池加工装置
本专利技术涉及一种处理用过的电池的方法，所述电池特别是用过的锂电池，如锂离子电池，所述方法包括：步骤(a)粉碎电池以获得粉碎材料，(b)钝化粉碎材料，从而获得钝化的粉碎材料。根据第二方面，本专利技术涉及一种用于处理用过的电池、特别是用于处理用过的锂电池的电池加工装置，所述装置包括：(a)用于粉碎电池的粉碎设备，从而获得粉碎材料，和(b)用于钝化粉碎材料的钝化设备。
技术介绍
US2005/0241943A1描述了一种用于加工用过的电池的方法，其中在粉碎步骤之前加热电池，从而破坏电池中的塑料部件。这种类型的过程的缺点是电池的其余部件可能被塑料的降解产物污染。DE102012024876A1描述了一种用于转移运输关键电解质电池的系统，其中它们首先在惰性气体下被粉碎，然后用钝化粉末撒粉，以防止电化学活性材料自发燃烧。这样做的缺点是所得到的材料仍然具有相对高的潜在危险，并且撒粉粉末本身存在暴露的风险，再者不能排除在运输容器中形成易燃易爆的气氛。DE102011110083A1描述了一种从原电池回收活性材料的方法，其中原电池首先被机械粉碎，然后预干燥并随后过筛。最后，粘合剂在烤炉中分解。这种类型的设备非常适合有效回收大量电流元件。然而，对于部分载荷操作，该装置的结构相对复杂。已经证明，可能形成剧毒的氟有机化合物和氟化氢，其处理非常复杂。WO2010/102377A1描述了一种方法，其中在回转窑中加热待再循环的电池(例如锂电池)，并将产生的气体吸走。该方法的缺点是难以再利用电解质，并且它产生大量的氟化氢和氟有机化合物。后公开的WO2016/174156A1描述了一种方法，其中首先在当地钝化用过的电池并放置在运输容器中。在将粉碎材料运输到中央处理厂之后，进一步加工钝化的电池碎片。
技术实现思路
本专利技术旨在减少现有技术的缺点。本专利技术通过这样的方法解决该问题：其中干燥在300hPa的最大压力下，优选至少部分地在50hPa下，以及在最大80℃下进行。特别地，至少还通过干燥粉碎材料来进行钝化。根据第二方面，本专利技术通过根据这样的电池加工装置解决该问题：其中真空装置连接到干燥设备，以便在干燥设备中产生至少300hPa的真空，并且干燥设备配置成在80℃的最高温度下干燥。本专利技术的优点在于，通过干燥可以从粉碎材料中获得的电解质的量使得不再可能发生电化学反应，或者仅是可以忽略不计的微小程度。此外，在电池碎片上方没有形成易燃或爆炸性的气相，因为具有低沸点的电解质的有机碳酸盐已经从碎片中被除去了。因此粉碎材料在很大程度上是惰性的，因此可以被进一步地安全地运输或处理，特别是在它在真空下包装的情况中。另一个优点是不必添加额外的材料来钝化粉碎材料。这降低了电池加工的复杂性，减少了钝化的粉碎材料的重量并增加了后续分离和再循环步骤中的纯度。特别地，在潜在的后续湿法冶金加工步骤中，没有外来离子的高度的产品纯度是有利的。还有利的是，可以排除形成相关量的氟磷酸盐、氟化氢、一氧化碳、多氟化二苯并二恶英和二苯并呋喃、氮氧化物、碳酰氟和/或氰化氢。氟磷酸盐是常见的强烈的神经毒素，必须可靠地防止其形成。此外，由于电解质含量低，保证了不会发生由电化学反应引发的自放大和强化的热量积聚。已经证明氟化氢和氟磷酸盐可以在超过80℃的相对低温下大量形成。此外，有利的是可以在不消耗大量能量的情况下去除电解质。电解质也可以被大量地再利用。如预期的根据优选实施方案的汽化电解质的冷凝也导致锂电池的低排放再循环。根据本专利技术的电池加工装置能够使得材料回收率超过80％，这对于现有装置的是不可能的。在本说明书的范围内，术语“干燥”应特别理解为意指去除导电盐中的至少一种溶剂。特别地，进行干燥从而除去至少90重量％的碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯。锂电池应特别理解为意指可充电电池，其电化学反应涉及锂和/或锂离子和/或锂化合物。电池加工装置还应特别理解为意指用于加工可充电电池的可充电电池加工装置。运输容器还应特别理解为意指运输包装。运输包装优选通过真空密封进行密封。铝复合箔特别适合作为运输包装。粉碎单元应特别理解为意指一种设备，其在操作时粉碎电池。例如，粉碎单元(i)是压力粉碎单元，借此电池在两个工具表面之间被压碎，(ii)敲击粉碎单元，借此电池放置在工具表面上并且通过用第二可移动工具敲击它们来粉碎，(iii)剪切粉碎单元，借此电池由两个沿相反方向移动的工具表面粉碎，(iv)切割粉碎单元，借此通过两个刀片将电池切割成两部分，和/或(v)冲击粉碎，借此使电池抛向墙壁，冲击移动工具或两个颗粒碰撞。当然，粉碎单元也可以通过两种或更多种所谓的粉碎机制起作用。根据优选实施例，粉碎单元形成粉碎设备的一部分，所述粉碎设备包括容器，粉碎单元布置在该容器中。给定的温度和压力总是与相应设备中的气氛温度有关。以这种方式，在300hPa的最大压力和最高80℃下进行干燥的特性应该特别理解为意指干燥器中的气氛温度最高为80℃。局部温度可能更高是无关紧要的。有利的是，在粉碎电池之后进行干燥。确实可能并且代表优选实施例的是，当处于非粉碎状态时电池暴露于真空，使得至少部分电解质蒸发，其中所产生的气体通过可充电电池中的安全阀逸出，或者由外部环境和内部压力之间的压力差来破坏电池，使蒸发的电解质逸出。然而，由于电解质主要位于电极和隔板的紧密缠绕或堆叠和压制的层之间以及它们的孔中，并且电解质连接到电池的其他部件，因此该过程可能非常耗时。因此，通常更有利且代表本专利技术的优选实施例的是，机械粉碎电池，例如通过切割、剪切、冲击、碾压和/或压碎。这意味着更大的界面可用于材料转变为气相。干燥过程优选在30hPa的最大压力下进行至少50％的干燥时间。替选地或额外地，干燥过程期间的最小压力为至多50hPa。这允许去除非常大比例的电解质。最小压力应理解为意指维持至少一分钟的最低气氛压力。根据优选的实施方式，干燥也可以与粉碎同时进行。换言之，将最大压力为300hPa的真空连接到粉碎电池的粉碎设备中。其优点在于粉碎过程中引入的机械能有助于电解质的蒸发。因此，不需要将额外的热能引入粉碎材料中以使电解质蒸发(尽管这是可能的并且包括在本专利技术中)。此外，在粉碎期间不必冷却经粉碎材料(尽管这是可能的并且包括在本专利技术中)。粉碎单元还影响粉碎材料的循环，这加速了干燥过程。有利的是，在搅动和/或循环粉碎材料的同时进行干燥。这导致由阳极、隔板和阴极组成电流元件的分离。通过粘在一起的箔来阻止蒸发过程的阻碍。引入机械能用于分离集电器箔和涂层，并且所产生的摩擦热将蒸发的热量输送到系统中。在粉碎之前，优选拆卸用过的电池。这意味着较大的电池系统被拆卸成其的较小的子部件、模块或堆，或者甚至含有电化学活性材料的电池从控制电子器件中被分离。控制电子器件包括例如半导体元件和/或传感器，并负责电池的充电控制。干燥在真空下进行。根据其最普通的构造，本专利技术通过根据这样的方法解决该问题：其中真空被选择如此之大，以至于压力低于80℃下，特别是在70℃下碳酸二甲酯的蒸气压。然而，如果干燥在300hPa的最大压力，特别是在100hPa的最大压力下，则是特别有益的。在如此低的压力下，大部分电解质的相当大部分蒸发，尤其是碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯，并且在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理用过的锂电池(10)的方法，其包括以下步骤：(a)粉碎所述电池(10)，以获得粉碎材料(24)，和(b)钝化所述粉碎材料(24)，以获得钝化的粉碎材料(42)，其特征在于，(c)在300hPa的最高压力和80℃的最高温度下进行干燥，以及(d)在干燥过程之后，所述钝化的粉碎材料(42)不填充到运输容器中和/或所述钝化的粉碎材料立即进行进一步加工。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.20 DE 102016120046.81.一种用于处理用过的锂电池(10)的方法，其包括以下步骤：(a)粉碎所述电池(10)，以获得粉碎材料(24)，和(b)钝化所述粉碎材料(24)，以获得钝化的粉碎材料(42)，其特征在于，(c)在300hPa的最高压力和80℃的最高温度下进行干燥，以及(d)在干燥过程之后，所述钝化的粉碎材料(42)不填充到运输容器中和/或所述钝化的粉碎材料立即进行进一步加工。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-所述电池在低于所述电池的粘合剂的分解温度的温度下干燥，以及-通过干燥使所述粉碎材料(24)钝化，以致不能发生电化学反应。3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于以下步骤：冷凝在干燥过程中产生的气体，特别是在环境压力和/或在高于0℃且低于50℃的温度下冷凝。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于以下步骤：-在干燥过程中连续监测干燥设备气氛中的有机碳酸盐的浓度，和-直至到达爆炸下限下方时才终止所述干燥过程。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，-干燥过程在30hPa的最大压力下进行至少50％的干燥时间，和/或-干燥过程期间的最小压力为至多50hPa。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，-通过搅拌器，使粉碎材料(24、42)在干燥设备中运动，特别是使粉碎材料(24、42)从干燥设备中去除时在干燥设备中运动，以及-所述搅拌器用于提供干燥所述粉碎材料(24)所需的蒸发热中的至少50％的蒸发热，特别是至少80％的蒸发热。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于：-吸走在干燥过程中产生的气体，和/或-通过使用所述搅拌器使所述粉碎材料(42)进行运动，使得粉碎材料(42)的涂层材料的至少50重量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·哈尼什，
申请(专利权)人：杜森费尔德有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE