Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Recyceln gebrauchter Batterien, umfassend eine Zerkleinerungsvorrichtung, welche dazu ausgelegt und bestimmt ist, die gebrauchten Batterien in einem Zerkleinerungsraum zu zerkleinern, und eine der Zerkleinerungsvorrichtung nachgeordnete

Trocknungsvorrichtung, welche dazu ausgelegt und bestimmt ist, die zerkleinerten Batterien zu trocknen.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „Batterie“ nicht nur Batterien im eigentlichen Sinn verstanden, d.h. nicht wie- deraufladbare Primärzellen, sondern auch Akkumulatoren, d.h. wiederauflad- bare Energiespeicherzellen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrich- tung für die Aufbereitung von wiederaufladbaren und nicht wiederaufladbaren Speicherzellen geeignet, welche unter Verwendung von Lithium, d.h. insbe- sondere von Lithium-Verbindungen und/oder Lithium-Ionen, aufgebaut sind, und in der vorliegenden Anmeldung ganz allgemein als„Lithiumbatterien“ be- zeichnet werden.

Ferner wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff„Trocknung“ ganz allgemein das Entfernen, insbesondere Verdamp- fen, des Elektrolyts verstanden, beispielsweise Dimethylcarbonat (DMC) und/oder Ethylmethylcarbonat (EMC). Obgleich es sich dabei nicht notwendigerweise nur um flüssige Stoffe zu handeln braucht, sondern es auch um Feststoffe gehen kann, hat sich hierfür in der Fachsprache der Begriff „Trocknung“ eingebürgert.

Das Recyceln von Batterien, insbesondere das Recyceln von Lithium- batterien, ist nicht ganz unproblematisch, da aufgrund der in den Batterien verwendeten elektrochemischen Materialien ein hohes Risiko der Selbst- entzündung, ja teilweise sogar ein Explosionsrisiko besteht.

Bei der aus der gattungsgemäßen DE 10 2015 207 843 A1 bekannten Anlage werden die Batterien daher aufwendig vorbereitet, insbesondere entladen und demontiert, bevor sie zerkleinert und getrocknet werden. Dies erhöht, insbesondere aufgrund des erforderlichen Personalaufwands, die Betriebskosten der bekannten Vorrichtung. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage der eingangs genannten Art anzugeben, welche wirtschaftlicher betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Anlage der eingangs genannten Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der Zerkleinerungsvor- richtung und der Trocknungsvorrichtung eine Zwischenspeichervorrichtung angeordnet ist, wobei das Volumen eines Zwischenspeicherraums der Zwischenspeichervorrichtung wenigstens das Fünffache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, des Volumens des Zerkleinerungsraums der Zerkleinerungsvorrichtung beträgt, dass die Zwischenspeichervorrichtung ferner ein Rührwerk umfasst, das dazu ausgebildet und bestimmt ist, die in dem Zwischenspeicherraum aufgenommenen zerkleinerten Batterien in Bewegung zu halten, und dass sowohl der Zerkleinerungsraum der Zerklei- nerungsvorrichtung als auch der Zwischenspeicherraum der Zwischenspei- chervorrichtung als auch ein Trocknungsraum der Trocknungsvorrichtung eine Zuleitung für Inertgas aufweisen.

Die Zwischenspeichervorrichtung übernimmt in der erfindungsgemäßen Anlage eine mehrfache Funktion. Zunächst gibt die Zwischenspeicherung den in dem zerkleinerten Gut ablaufenden elektrochemischen Reaktionen Zeit so weit abzuklingen, dass sie kein Problem mehr darstellen, wenn das zerkleinerte Gut der Trocknungs- Vorrichtung zu geführt wird.

Darüber hinaus dient die Zwischenspeichervorrichtung als Pufferspeicher für zerkleinertes Gut. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Anlage Batch-weise betrieben werden, so dass der Zerkleinerungsvorrichtung in jedem Batch immer nur eine so geringe Menge gebrauchter Batterien zugeführt zu werden braucht, während der Trocknungsvorrichtung eine größere Menge an zerkleinertem Gut auf einmal zugeführt werden kann. Aufgrund der geringen Menge an in einem Schritt zu zerkleinerndem Gut kann die Gefahr einer Selbstentzündung praktisch ausgeschlossen werden. Dies ist vor allem deshalb von Vorteil, weil die gebrauchten Batterien in der erfindungsgemäßen Anlage der Zerkleinerungsvorrichtung in einem nicht vorentladenen oder zumindest nicht vollständig vorentladenen Zustand zugeführt werden, und der die elektrochemischen Reaktionen treibende Restladungszustand der Batterien unbekannt ist.

Und schließlich werden von der Zerkleinerungsvorrichtung frisch in den Zwischenspeicherraum eingebrachte zerkleinerte Batterien dort mittels des Rührwerks mit bereits früher in den Zwischenspeicherraum eingebrachtem zerkleinertem Gut durchmischt, bei dem die elektrochemischen Reaktionen zumindest teilweise schon abgeklungen sind. Hierdurch kann die Bildung von Teilvolumina unzulässig hoher Temperatur, von denen ein erhöhtes Selbst- entzündungsrisiko ausgeht, vermieden werden. Um das Risiko einer Selbstentzündung weiter reduzieren zu können, wird sowohl der Zerkleinerungsvorrichtung als auch der Zwischenspeichervorrich- tung als auch der Trocknungsvorrichtung zudem Inertgas zugeführt, d.h. ein Gas, das der Selbstentzündung der zerkleinerten Batterien während des Ablaufens der elektrochemischen Reaktionen zumindest entgegenwirkt, wenn diese nicht sogar verhindert. Beispielsweise kann Stickstoffgas und/oder Kohlendioxidgas als Inertgas verwendet werden. Durch all diese Maßnahmen wird erreicht, dass in der erfindungsgemäßen Anlage im Wesentlichen unvorbereitete, insbesondere nicht oder zumindest nicht vollständig vorentladene und demontierte, Batterien in einem im

Wesentlichen automatisiert und daher kostengünstig ablaufenden Prozess recycelt werden können.

Erfindungsgemäß können in der erfindungsgemäßen Anlage pro Stunde bei- spielsweise 1t gebrauchter Batterien recycelt werden, die der Zerkleinerungsvorrichtung in Form von zehn Batches ä 100kg zugeführt und in der Zwi- schenspeichervorrichtung zwischengespeichert, bevor sie an die Trock- nungsvorrichtung weitergeleitet werden. Hierzu kann die Zerkleinerungsvorrichtung einen Zerkleinerungsraum von beispielsweise etwa 0,5m ³ Volu- men aufweisen und/oder kann die Zwischenspeichervorrichtung einen Zwi- schenspeicherraum von beispielsweise etwa 6,0m ³ Volumen aufweisen und/oder kann die Trocknungsvorrichtung einen Trocknungsraum von bei- spielsweise etwa 3,0m ³ Volumen aufweisen. Bei der letztgenannten Angabe ist zu berücksichtigen, dass das zerkleinerte Gut durch die Fördereinrichtung, beispielsweise einer Rohrförderschnecke, die es von der Homogenisierungs- Vorrichtung zur Trocknungsvorrichtung transportiert, verdichtet wird.

Um den Austritt umweltunverträglicher oder gar gefährlicher Gase aus der Batterie-Recyclinganlage verhindern zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Zerkleinerungsraum oder/und der

Zwischenspeicherraum oder/und der Trocknungsraum gasdicht ausgebildet sind.

Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass die Übergabevorrich- tung zur Übergabe der zerkleinerten Batterien von der Zerkleinerungsvor- richtung zur Zwischenspeichervorrichtung und/oder die Übergabevorrichtung zur Übergabe der zerkleinerten Batterien von der Zwischenspeichervorrichtung zur Trocknungsvorrichtung gasdicht ausgebildet und mit den an sie angrenzenden Vorrichtungen gasdicht verbunden ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass eine Abgasbehandlungsvorrichtung vorgesehen ist, welche mit dem Zerkleinerungsraum oder/und dem Zwischenspeicherraum oder/und dem Trocknungsraum über Gaszufuhrleitungen verbunden ist und dazu ausgebildet und bestimmt ist, die im Zerkleinerungs- raum oder/und im Zwischenspeicherraum oder/und im Trocknungsraum ge- bildeten Gase aufzubereiten. Welche Komponenten die Abgasbehandlungs- vorrichtung in Abhängigkeit der jeweils anfallenden Gaskomponenten umfassen kann bzw. sollte, ist dem Fachmann bekannt. Daher soll an dieser Stelle auf eine eingehende Diskussion des Aufbaus und der Funktion der Abgasbehandlungsvorrichtung verzichtet werden.

Um das von der Recyclinganlage ausgehende Risiko weiter mindern zu können, wird vorgeschlagen, dass der Zerkleinerungsvorrichtung eine Tiefkühlvorrichtung vorgeordnet ist, welche eine Zuführleitung für flüssiges Tiefkühlmedium umfasst und welche dazu ausgebildet und bestimmt ist, die gebrauchten Batterien in dem flüssigen Tiefkühlmedium tiefzukühlen, bevor sie in der Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert werden. Als flüssiges Tiefkühlmedium kann beispielsweise verflüssigtes Inertgas ver- wendet werden, insbesondere flüssiger Stickstoff und/oder flüssiges Kohlen- dioxid. In diesem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass ein Gaskopfraum der Tiefkühlvorrichtung mit der Zuleitung für Inertgas verbunden ist. Auf diese Weise kann das aufgrund des Energieeintrags durch die gebrauchten Batte- rien verdampfende Tiefkühlmedium in der Zerkleinerungsvorrichtung und/oder in der Zwischenspeichervorrichtung und/oder in der Trocknungs- Vorrichtung als Inertgas verwendet werden.

Um verhindern zu können, dass zu große Fragmente der zerkleinerten Batte- rien die Zerkleinerungsvorrichtung in Richtung Zwischenspeichervorrichtung verlassen können, wird vorgeschlagen, dass am Ausgang der Zerkleine- rungsvorrichtung eine Siebeinheit, beispielsweise ein Lochsieb, angeordnet ist. Die Siebeinheit kann beispielsweise Öffnungen mit einem Durchmesser von 20mm aufweisen. Als Zerkleinerungsvorrichtung kann beispielsweise ein Universal-Shredder des Typs NGU 0513 verwendet werden, wie er von der Anmelderin vertrieben wird.

Um sicherstellen zu können, dass die Temperatur in dem Zwischenspeicher- raum einen kritischen Temperaturwert, beispielsweise 120°C, nicht über- schreitet, kann ferner vorgesehen sein, dass der Zwischenspeichervorrichtung eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist. Diese Kühlvorrichtung kann bei- spielsweise in Form von Kühlrohren ausgebildet sein, welche an einer den Zwischenspeicherraum umschließenden Wandung angebracht sind, mit dieser in Wärmeaustauschkontakt stehen und im Bedarfsfall von Kühl- medium durchströmt werden können. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Trocknungs- Vorrichtung als Unterdrucktrocknungsvorrichtung ausgebildet ist und eine Drucksteuereinheit aufweist, welche dazu ausgelegt und bestimmt ist, den Druck im Trocknungsraum auf einen Wert von etwa 50hPa unterhalb des Umgebungsdrucks einzustellen und zu halten. Um gleichwohl effektiv trock- nen zu können, wird ferner vorgeschlagen, dass die Trocknungsvorrichtung ferner eine Temperatursteuereinheit aufweist, welche dazu ausgelegt und bestimmt ist, die Temperatur im Trocknungsraum auf einen Wert von zwi- schen etwa 100°C und etwa 120°C einzustellen und zu halten. Um die zerkleinerten und getrockneten Batterien der weiteren Aufbereitung zuführen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Zerkleinerungsvorrichtung eine Abfüllvorrichtung nachgeordnet ist. In dieser Abfüllvorrichtung können die zerkleinerten und getrockneten Batterien beispielsweise in Transportbehälter abgefüllt werden.

Es ist jedoch auch denkbar, dass der Zerkleinerungsvorrichtung eine, vorzugsweise der Abfüllvorrichtung vorgeordnete, Sichtungsvorrichtung nachgeordnet ist. In dieser Sichtungsvorrichtung können die einzelnen Bestandteile der zerkleinerten und getrockneten Batterien voneinander getrennt und so einer gezielteren Aufbereitung zugeführt werden. Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Figur 1 eine grob schematische Prinzipskizze des Aufbaus der

erfindungsgemäßen Anlage zum Recyceln von Batterien.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Anlage zum Recyceln gebrauchter Batterien ganz allgemein mit 100 bezeichnet. Die Anlage 100 umfasst eine Zerkleinerungsvorrichtung 120, eine Zwischenspeichervorrichtung 130 und eine Trocknungsvorrichtung 140.

Die Anlage 100 ist für einen Batch-weisen Betrieb ausgelegt. D.h. der Zer- kleinerungsvorrichtung 120 wird jeweils eine vorbestimmte Menge gebrauch- ter Batterien, beispielsweise 100kg gebrauchter Lithiumbatterien, von einer vorgeschalteten Dosiervorrichtung 106 zugeführt, die zum Aufteilen der an- gelieferten gebrauchten Batterien in einzelne Portionen der vorbestimmten Menge dient.

Gewünschtenfalls kann zwischen der Dosiervorrichtung 106 und der Zerklei- nerungsvorrichtung 120 auch noch eine in Figur 1 gestrichelt angedeutete Tiefkühlvorrichtung 112 vorgesehen sein, in welcher die zu zerkleinernden Batterien in verflüssigtem Inertgas, beispielsweise flüssigem Stickstoff und/oder flüssigem Kohlendioxid, tiefgefroren werden, bevor sie der Zerklei- nerungsvorrichtung 120 zugeführt werden. Das verflüssigte Intergas kann der Tiefkühlvorrichtung über eine Zuführleitung 114 zugeführt werden.

Die Zerkleinerungsvorrichtung 120 kann beispielsweise von einem Universal- Shredder des Typs NGU 0513 gebildet sein, wie er von der Anmelderin ver- trieben wird. Ausgangsseitig kann die Zerkleinerungsvorrichtung 120 mit einer Siebvorrichtung 122 ausgestattet sein, beispielsweise einem Loch- blech, dessen Löcher einen Durchmesser von etwa 20mm aufweisen. Um zu verhindern, dass umweltunverträgliche Gase aus der Zerkleinerungsvorrich- tung 120 austreten ist diese vorzugsweise gasdicht ausgebildet. Zudem die Zerkleinerungsvorrichtung 120 mit einer Zuleitung 124 für Inertgas ausge- stattet sein, über die dem Zerkleinerungsraum 120a der Zerkleinerungsvorrichtung 120 Inertgas zugeführt werden kann, welches das Risiko einer Selbstentzündung der zerkleinerten Batterien reduziert, wenn nicht gar vollständig ausschließt. Ist eine Tiefkühlvorrichtung 112 der vorstehend beschriebenen Art vorgesehen, so kann das Inertgas aus deren Kopfraum 112a entnommen und der Zerkleinerungsvorrichtung 120 zugeführt werden.

Nach einer vorbestimmten Verweildauer in der Zerkleinerungsvorrichtung 120 werden die zerkleinerten Batterien zur Zwischenspeichervorrichtung 130 gefördert. Auch diese ist vorzugsweise gasdicht ausgeführt. Zudem kann auch der Zwischenspeichervorrichtung 130 über eine Zuführleitung 132 Inertgas zugeführt werden, um das Risiko einer Selbstentzündung der zerkleinerten Batterien reduzieren, wenn nicht gar vollständig ausschließen zu können. Die Zwischenspeichervorrichtung 130 verfügt ferner über ein

Rührwerk 134, das die in dem Zwischenspeicherraum 130a aufgenommenen und zerkleinerten Batterien ständig durchmischt, um die Bildung von Teilvolumina überhöhter Temperatur zu verhindern. Für den Fall, dass die Temperatur in dem Zwischenspeicherraum 130a zu sehr ansteigen sollte, verfügt die Zwischenspeichervorrichtung 130 ferner über eine Kühlvor- richtung 136, beispielsweise von Kühlmedium durchströmte Kühlschlangen, die an der äußeren Begrenzungswand des Zwischenspeicherraums 130a angebracht sind und mit dieser in Wärmeaustauschkontakt stehen. Wurden in der Zwischenspeichervorrichtung 130 die zerkleinerten Batterien aus einer vorbestimmten Anzahl von Zerkleinerungsvorgängen aufgenom- men, so wird der Zwischenspeicherraum 130a in Richtung der Trocknungs- vorrichtung 140 entleert, deren Trocknungsraum 140a vorzugsweise eben- falls gasdicht ausgebildet ist und die ebenfalls über ein Rührwerk 144 ver- fügen kann. Ferner kann auch dem Trocknungsraum 140a über eine Leitung 146 Inertgas zugeführt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Trocknungsvorrichtung 140 als Unterdruck-Trocknungsvorrichtung aus- gebildet, die die zerkleinerten Batterien bei einem Druck von 50hPa unter dem Umgebungsdruck und einer Temperatur von wenigstens 120°C trocknet. Die hierzu erforderliche Drucksteuereinheit und Temperatursteuereinheit sind in Figur 1 mit 150 bzw. 152 bezeichnet.

Der Trocknungsvorrichtung 140 kann noch eine Sichtungsvorrichtung 160 an sich bekannter und daher hier nicht näher erläuterter Bauart nachgeordnet sein, in der die einzelnen Bestandteile der zerkleinerten und getrockneten Batterien voneinander getrennt und so einer gezielteren Aufbereitung zuge- führt werden können. Grundsätzlich ist es denkbar, eine Mehrzahl von

Sichtungsstufen hintereinander anzuordnen, wobei eine der Sichtungsstufen ein einfaches Sieb aufweisen kann.

Schließlich können die zerkleinerten, getrockneten und gegebenenfalls nach Bestandteilen getrennten Batterien in einer Abfüllvorrichtung 170 in Trans- portbehälter 172 abgefüllt werden.

Nachzutragen ist noch, dass nicht nur die Zerkleinerungsvorrichtung 120, die Zwischenspeichervorrichtung 130 und die Trocknungsvorrichtung 140 gas- dicht ausgeführt sein können, sondern auch die Übergabevorrichtungen 180 und 182, die die zerkleinerten Batterien von der Zerkleinerungsvorrichtung 120 zur Zwischenspeichervorrichtung 140 bzw. von der Zwischenspeicher- Vorrichtung 130 zur Trocknungsvorrichtung 140 übergeben. Nachzutragen ist ferner, dass die in der Zerkleinerungsvorrichtung 120, der Zwischenspeichervorrichtung 130 und der Trocknungsvorrichtung 140 gebildeten, potentiell umweltgefährdenden Gase über Leitungen 184, 186, 188 einer Abgasbehandlungsvorrichtung 190 an sich bekannter Art zugeführt werden können, in der sie in umweltverträglicher Art aufbereitet werden.

Nachzutragen ist schließlich auch noch, dass sämtliche vorstehend genann- ten Vorrichtungen der Batterie-Recyclinganlage 100 mit zugehörigen, jedoch in Figur 1 nicht dargestellten Einleitungs- und/oder Ausleitungsschleusen ausgebildet sein können.