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Title:
METHOD FOR RECYCLING ELECTRODE MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/110294
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for recycling electrode material from used batteries or from discard material from battery production, and specifically for detaching and recovering active electrode material (4) from anodic or cathodic carrier-film material (2) for the active electrode material (4), the method comprising the following steps: generating a CO2 snow jet (20), providing or supplying a carrier-film material (2) coated with active electrode material (4), subjecting the coated carrier-film material (2) to the CO2 snow jet (20) for detaching the active electrode material (4) from the carrier-film material (2), and removing the detached active electrode material (4) for recovery thereof.

Inventors:
GUDE JONAS (DE)
MENAUER KARL-HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/082562
Publication Date:
June 22, 2023
Filing Date:
November 21, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ACP SYSTEMS AG (DE)
International Classes:
B24C1/00; H01M10/54; B24C5/04; F25D3/12; H01M4/04; H01M4/66
Domestic Patent References:
WO2022189104A12022-09-15
Foreign References:
DE69905134T22003-10-23
DE102012214800A12014-02-27
US10645814B22020-05-05
DE69905134T22003-10-23
RU2089016C11997-08-27
Attorney, Agent or Firm:
DREISS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Verfahren zum Recyceln von Elektrodenmaterial von gebrauchten Batterien oder von Ausschussmaterial im Zuge der Herstellung von Batterien, und zwar zum Ablösen und Zurückgewinnen von aktivem Elektrodenmaterial (4) von anodischem oder kathodischem Trägerfolienmaterial (2) für das aktive Elektrodenmaterial (4) , die folgenden Verfahrensschritte umfassend

Erzeugen eines CCy-Schnee-Strahls (20) , Bereitstellen oder Zuführen eines mit aktivem Elektrodenmaterial (4) beschichteten Trägerfolienmaterials (2) , Beaufschlagen des beschichteten Trägerfolienmaterials

(2) mit dem CCp-Schnee-Strahl (20) zum Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials (4) von dem Trägerfolienmaterial (2) , Abtrennen des abgelösten aktiven Elektrodenmaterials (4) zu dessen Rückgewinnung. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial (2) Spannungen in dem Trägerfolienmaterial (2) und in dem Elektrodenmaterial (4) erzeugt werden, welche die Ablösung des Elektrodenmaterials (4) durch den auf treff enden C02- Schnee-Strahl (20) begünstigen. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial (2) Risse in dem abzulösenden Elektrodenmaterial (4) gebildet werden. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial

(2) dadurch erzielt wird, dass das Trägerfolienmaterial (2) über eine oder mehrere Walzen (36) geführt wird, und dass hierdurch Zugspannungen in dem Trägerfolienmaterial (2) und dem Elektrodenmaterial (4) auf der radial äußeren Seite des Trägerfolienmaterials (2) erzeugt werden, welche die Ablösung des Elektrodenmaterials (4) durch den auf treff enden Co2-Schnee-Strahl (20) begünstigen . Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der CCp-Schnee-Strahl (20) im Bereich der Umschlingung einer Walze (36) auf das beschichtete Trägerfolienmaterial (2) gerichtet wird, so dass er in einem Bereich höchster Zugspannung in dem Trägerfolienmaterial (2) auf das Trägerfolienmaterial (2) auftrifft. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial

(2) dadurch erzielt wird, dass das Trägerfolienmaterial (2) auf ein Stützmittel (34) aufgebracht wird, das eine dreidimensional strukturierte Stützfläche (38) für das Trägerfolienmaterial (2) bildet, so dass das Trägerfolienmaterial spätestens beim Beaufschlagen mit dem CO2-Schnee-Strahl (20) eine dreidimensional strukturierte Gestalt einnimmt. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmittel (34) plattenförmig oder als Rolle oder Walze (36) ausgebildet ist und seine dreidimensional strukturierte Stützfläche (38) Erhebungen (37) und Vertiefungen (39) aufweist. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial (2) dadurch erzielt wird, dass das dünne Trägerfolienmaterial (2) auf ein Stützmittel (34) aufgebracht wird, das von einem Steggitter (42) oder Lochgitter oder von einem textilem Gebilde, wie etwa Gewebe, Gestricke, Gewirke oder Geflecht, gebildet ist so dass das Trägerfolienmaterial (2) spätestens beim Beaufschlagen mit dem CO2-Schnee-Strahl (20) in offene Bereiche des Stützmittels (34) hineingedrückt wird. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerfolienmaterial (2) und/oder das Stützmittel (34) erwärmt wird, insbesondere auf Temperaturen von wenigstens 50°C, insbesondere von wenigstens 100°C, insbesondere von wenigstens 150°C, insbesondere von wenigstens 200°C, insbesondere von wenigstens 250°C, insbesondere von höchstens 350°C, insbesondere von höchstens 320°C von höchstens 300°C gebracht wird. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CO2-Schnee- Strahl (20) unter Verwendung einer Zweistoff-Ringdüse bereitgestellt wird, und dass dabei um eine Öffnung zum Ausgeben eines CO2-Gas/CO2-Schnee-Gemischs herum ein 22

Mantelstrahl aus einem Trägergas, insbesondere aus Druckluft oder Stickstoff, erzeugt wird, mittels dessen das CO2-Gas/CO2-Schnee-Gemisch beschleunigt wird, um dann das Trägerfolienmaterial zu beaufschlagen. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen des abgelösten aktiven Elektrodenmaterials (4) durch Absaugen erfolgt. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, eine Einrichtung (23) zur Erzeugung eines CO2-Schnee-Strahls (20) , eine Prozesskammer (29) , eine Einrichtung zum Bereitstellen und/oder Stützen und/oder Zuführen eines mit aktivem Elektrodenmaterial (4) beschichteten Trägerfolienmaterials (2) in oder zu der Prozesskammer (29) , eine Düseneinrichtung (22) zum Beaufschlagen des beschichteten Trägerfolienmaterials

(2) mit dem CO2-Schnee-Strahl (20) zum Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials (4) von dem Trägerfolienmaterial (2) und eine Einrichtung (28) zum Abtrennen des abgelösten aktiven Elektrodenmaterials (4) zu dessen Rückgewinnung. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützmittel (34) in Form einer Walze (36) vorgesehen ist, über welche das beschichtete Trägerfolienmaterial (4) zur gezielten Erzeugung von Zugspannungen in dem beschichteten Trägerfolienmaterial (4) geführt ist. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stützmittel (34) mit einer dreidimensional 23 strukturierten Stützfläche (38) für das beschichtete Trägerfolienmaterial (4) vorgesehen ist, gegen welche das beschichtete Trägerfolienmaterial (4) anlegbar und dabei dreidimensional strukturierbar ist.

Description:
Titel : Verfahren zum Recyceln von Elektrodenmaterial

Beschreibung

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Recyceln von Elektrodenmaterial von gebrauchten Batterien oder von Ausschussmaterial im Zuge der Herstellung von Batterien, und zwar ein Verfahren zum Ablösen und Zurückgewinnen von aktivem Elektrodenmaterial von anodischem oder kathodischem Trägerfolienmaterial für das aktive Elektrodenmaterial .

Batterien, insbesondere Lithiumbatterien enthalten abwechselnd gestapelte oder aufgerollte Anoden- und Kathodenf olien (Elektroden) , getrennt durch einen elektrolytgetränkten Separator . Die Anodenfolien umfassen beispielsweise

Kupferf olien, die mit einer graphithaltigen aktiven Masse als Elektrodenmaterial beschichtet sind . Die Kathodenf olien umfassen beispielsweise Aluminiumfolien, wobei deren Beschichtung mit aktivem Elektrodenmaterial beispielsweise Mischoxide eines oder mehrerer der Metalle Lithium, Nickel , Mangan und Cobalt enthält .

Bei einem Recyclingprozess ist es vorteilhaft , das aktive Elektrodenmaterial von Anode und Kathode j eweils sortenrein und ohne Rückstände von dem Trägerfolienmaterial abzutrennen und zurückzugewinnen . Bislang werden Batteriezellen j edoch häufig geschreddert und die enthaltenen Metalle pyrometallurgisch zu verfahrenstechnisch bedingt begrenzten Anteilen unter hohem Energieeinsatz zurückgewonnen . Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die hydromechanische Abtrennung des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial . Mit diesem Verfahren kann das aktive Elektrodenmaterial von Anode und Kathode j eweils sortenrein von dem Trägerfolienmaterial abgelöst werden, und liegt dann als wässrige Suspension vor, die hydrometallurgisch weiterverarbeitet werden kann . Eine direkte Wiederverwendung des aktiven Elektrodenmaterials ist hierbei aber nicht möglich, da durch das Wasser unerwünschte chemische Reaktionen ablaufen und physikalische Eigenschaften und auch Korngrößen beeinflusst werden . Bei j edem hydrometallurgischen Verfahren ist einer der Prozessschritte ein energieintensiver Trocknungsprozess .

DE 699 05 134 T2 of fenbart ein Verfahren zum Ablösen und Zurückgewinnen von aktivem Elektrodenmaterial , wobei ein mit aktivem Elektrodenmaterial beschichtetes Trägerfolienmaterial über dreidimensional strukturierte Rollen oder Wal zen geführt und dabei mit kleinem Biegeradius verformt wird, damit das Elektrodenmaterial hierdurch aufgerissen wird und sich vom Trägermaterial ablöst . Gemäß RU 2 089 016 CI wird ein mit aktivem Elektrodenmaterial beschichtetes Trägerfolienmaterial durch einen Wal zenspalt geführt , wobei bei einer Wal ze eine 3- dimensionale Strukturierung durch radiale Vorsprünge vorhanden ist , durch welche das Trägerfolienmaterial verformt wird und auch hierdurch ein Einreißen oder Aufreißen und Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials herbeigeführt wird .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren zum Recyceln, also zum Rückgewinnen von aktivem Elektrodenmaterial von kathodischen oder anodischem Trägerfolienmaterial anzugeben, das auf wirtschaftliche Weise sowie prozesstechnisch stabil und zuverlässig aus führbar ist und die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der genannten Art , welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst :

Erzeugen eines CCp-Schnee-Strahls ,

Bereitstellen oder Zuführen eines mit aktivem

Elektrodenmaterial beschichteten Trägerfolienmaterials , Beaufschlagen des beschichteten Trägerfolienmaterials mit dem CO 2 -Schnee-Strahl zum Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial ,

Abtrennen des abgelösten aktiven Elektrodenmaterials zu dessen Rückgewinnung .

Bei dem neuartigen Verfahren wird das aktive Elektrodenmaterial mittels eines CCp-Schnee-Strahls von dem Trägerfolienmaterial abgelöst . Das beschichtete Trägerfolienmaterial kann dabei quasi endlos , also kontinuierlich von Rolle zu Rolle , oder in Form von Flachmaterialabschnitten für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt oder zugeführt werden . Die CO 2 -Schneekristalle sublimieren kurz nach dem Auftref fen auf die Elektroden restlos . Das entstehende CO 2 -Gas wird mit abgelösten Partikeln aus aktivem Elektrodenmaterial über eine an sich beliebige Abscheideeinrichtung abgetrennt , insbesondere abgesaugt . Das aktive Elektrodenmaterial kann somit sortenrein, trocken sowie chemisch und in der physikalischen Mikrostruktur unverändert zurückgewonnen werden . Wenn das abgelöste aktive Elektrodenmaterial durch Absaugen aus dem Prozess abgezogen wird, lassen sich auf besonders einfache und wirksame Weise Partikelabscheidemaßnahmen und/oder Filtrationsmaßnahmen aus führen . Insbesondere Schwerkraft- oder Zentri fugalabscheidemaßnahmen sind denkbar . - Insbesondere beim Recycling von beim Herstellungsprozess der Batterien anfallendem Ausschussmaterial kann das so abgelöste aktive Elektrodenmaterial direkt wieder einem Produktionsprozess zugeführt werden . Auch bei gebrauchten Batterien, deren Aktivmaterial nicht ohne Aufbereitung für neue Batterien verwendet werden kann, bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil , dass ein energieintensiver Trocknungsprozess , der nach der hydromechanischen Ablösung des aktiven Elektrodenmaterials erforderlich ist , entfällt .

Die Zuführung des Elektrodenmaterials , also des mit aktivem Elektrodenmaterial beschichteten Trägerfolienmaterials , kann in Form eines Bands , insbesondere eines Endlosbands , insbesondere in einem Rolle- zu-Rolle-Prozess oder in Form einzelner Folienabschnitte , beispielsweise auf einem Band, erfolgen . Vorteilhafterweise ist eine Prozesskammer vorgesehen, innerhalb derer die Abreinigung oder Ablösung des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial mittels eines relativ zu dem Elektrodenmaterial hin und her bewegten CO 2 -Schnee-Strahls ausgeführt wird . Hierbei werden eine oder mehrere CO 2 -Schneestrahldüsen unter einem Winkel zwischen 20 ° und 90 ° auf eine ebene oder eine Rolle tangierende Fläche des flächenhaften Elektrodenmaterials ausgerichtet .

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken von besonderer Bedeutung erweist es sich als vorteilhaft , dass durch gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial Spannungen in dem Trägerfolienmaterial und in dem Elektrodenmaterial erzeugt werden, welche die Ablösung des Elektrodenmaterials durch den auf tref f enden Co2- Schnee-Strahl begünstigen . Durch diese Spannungen, die bevorzugt in dem aktiven Elektrodenmaterial und im Übergang zu dem Trägerfolienmaterial erzeugt werden, wird nämlich die Entstehung von Rissen in dem aktiven Elektrodenmaterial und lokalen Ablösungen von dem Trägerfolienmaterial begünstigt .

Dies wiederum fördert ein vollständiges und sofortiges Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial bei Beaufschlagung mit dem Co 2 -Schnee-Strahl .

Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass durch gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial und das aktive Elektrodenmaterial Risse in dem abzulösenden aktiven Elektrodenmaterial gebildet werden .

Nach einer Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial dadurch erzielt wird, dass das Trägerfolienmaterial über eine oder mehrere Rollen geführt wird, und dass hierdurch Zugspannungen in dem Trägerfolienmaterial und dem Elektrodenmaterial auf der radial äußeren Seite des Trägerfolienmaterials erzeugt werden, welche die Ablösung des Elektrodenmaterials durch den auf tref f enden CO2-Schnee-Strahl begünstigen . Die Rollen können dabei einen Radius von wenigstens 10 mm und beispielsweise von höchstens 200 mm, insbesondere von höchstens 150 mm, insbesondere von höchstens 100 mm und insbesondere von höchstens 80 mm, und weiter insbesondere von höchstens 50 mm aufweisen . Je kleiner der Radius , desto mehr werden Zugspannungen in dem Trägerfolienmaterial erzeugt , wenn es unter Zug über die Rollen oder Wal zen geführt wird .

Hierbei erweist sich weiter als vorteilhaft , wenn der CO 2 - Schnee-Strahl im Bereich der Umschlingung einer Rolle auf das beschichtete Trägerfolienmaterial gerichtet wird, so dass er in einem Bereich höchster Zugspannung in dem Trägerfolienmaterial auf das Trägerfolienmaterial auftri f ft .

Nach einer weiteren Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial dadurch erzielt wird, dass das Trägerfolienmaterial auf ein Stützmittel aufgebracht wird, das eine dreidimensional strukturierte Stütz fläche für das Trägerfolienmaterial bildet , so dass das Trägerfolienmaterial spätestens beim Beaufschlagen mit dem CO 2 -Schnee-Strahl eine dreidimensional strukturierte Gestalt einnimmt . Hierdurch werden dann die vorausgehend erörterten Zugspannungen in dem Material gebildet , welche die Ablösung des aktiven Elektrodenmaterials durch den auf tref f enden CO 2 -Schnee-Strahl begünstigen . Das genannte Stützmittel kann beispielsweise plattenförmig oder als Wal ze oder Rolle ausgebildet sein, wobei seine dreidimensional strukturierte Stütz fläche Erhebungen und Vertiefungen aufweist , etwa in Form von Rillen oder wie bei einem Eierkarton, was j edoch rein beispielhaft zu verstehen ist . Die Erhebungen und Vertiefungen bei dem Stützmittel sollten derart ausgebildet sein, dass zumindest bereichsweise sehr kleine Krümmungsradien bei dem mit aktivem Elektrodenmaterial beschichteten Trägerfolienmaterial gebildet werden, wenn es an die strukturierte Stütz fläche des Stützmittels angelegt bzw . dagegen verformt wird .

Weiter kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Trägerfolienmaterial dadurch erzielt wird, dass das dünne Trägerfolienmaterial auf ein Stützmittel aufgebracht wird, das von einem Steggitter oder Lochgitter oder textilem Gebilde , wie etwa Gewebe , Gestricke , Gewirke oder Geflecht , gebildet ist , so dass das Trägerfolienmaterial spätestens beim Beaufschlagen des Trägerfolienmaterials mit dem CCt-Schnee- Strahl in of fene Bereiche des Stützmittels hineingedrückt wird .

Wie eingangs bereits erwähnt erfolgt die Abreinigung durch eine Relativbewegung zwischen dem CC^-Schnee-Strahl und dem abzureinigenden beschichteten Trägerfolienmaterial .

Es kann sich weiter als vorteilhaft erweisen, wenn zur Abreinigung das Trägerfolienmaterial und/oder das Stützmittel erwärmt wird, insbesondere auf Temperaturen von wenigstens 50 ° C, insbesondere von wenigstens 100 ° C, insbesondere von wenigstens 150 ° C, insbesondere von wenigstens 200 ° C, insbesondere von wenigstens 250 ° C, insbesondere von höchstens 350 ° C, insbesondere von höchstens 320 ° C von höchstens 300 ° C gebracht wird . Hierdurch können nämlich Bindemittel in dem Elektrodenmaterial thermisch zersetzt werden, was die Ablösbarkeit des Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial erleichtert . Hierdurch wird auch die Anhaftung des Elektrodenmaterials auf dem Trägerfolienmaterial herabgesetzt . Außerdem wird der Temperaturunterschied zwischen dem CCp-Schnee-Strahl und dem ab zur reinigenden beschichteten Trägerfolienmaterial erhöht was wiederum der Ablösbarkeit zugute kommt .

Für die Abreinigung erweist es sich weiter als vorteilhaft , wenn der CC^-Schnee-Strahl unter Verwendung einer Zweistof f- Ringdüse bereitgestellt wird, und wenn dabei um eine Öf fnung zum Ausgeben eines CÖ2-Gas/CÖ2-Schnee-Gemischs herum ein Mantelstrahl aus einem Trägergas , insbesondere aus Druckluft oder Stickstof f , erzeugt wird, mittels dessen das CO2-Gas/CÖ2- Schnee-Gemisch beschleunigt wird, um dann das beschichtete Trägerfolienmaterial zu beaufschlagen . Auch können Einrichtungen mit mehreren Düsen und mehreren CÖ2-Schnee- Strahlen eingesetzt werden . Die Düsen können entlang einer linearen Richtung oder arrayartig angeordnet sein . Es ist auch denkbar, dass insbesondere nur eine einzige Düse vorgesehen ist , die aber quer zu einer Vorschubrichtung des abzureinigenden beschichteten Trägerfolienmaterials hin und her bewegbar ist .

Die vorliegende Erfindung ist aber nicht nur auf ein Verfahren zum Recyceln von Elektrodenmaterial von Batterien beschränkt anzusehen . Als Gegenstand der Anmeldung und der Erfindung wird insbesondere auch angesehen ein Verfahren zum Abreinigen von dünnem Flachmaterial , insbesondere einer Dicke von höchstens 0 , 30 mm, und zwar zum Ablösen und Zurückgewinnen von Beschichtungsmaterial , welches zuvor auf das Flachmaterial aufgebracht wurde , insbesondere im Zuge eines Recyclingprozesses , die folgenden Verfahrensschritte umfassend : Erzeugen eines CCp-Schnee-Strahls , Zuführen des dünnen beschichteten Flachmaterials , endlos oder in Form von Flachmaterialabschnitten, gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Flachmaterial , wodurch Spannungen in dem Flachmaterial und in dem Beschichtungsmaterial erzeugt werden, welche die Ablösung des Beschichtungsmaterials durch den auf tref f enden Co2-Schnee- Strahl begünstigen, Beaufschlagen des dünnen beschichteten Flachmaterials mit dem CCp-Schnee-Strahl zum Ablösen des Beschichtungsmaterials von dem Flachmaterial , Abtrennen des abgelösten Beschichtungsmaterials von dem Flachmaterial zu dessen Rückgewinnung .

Bevorzugte Weiterbildungen und Merkmale des vorstehenden Verfahrens sind in den nachstehenden " clauses" aufgeführt und werden j eweils einzeln und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen :

" clauses"

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass durch gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Flachmaterial Risse in dem abzulösenden Beschichtungsmaterial gebildet werden .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Flachmaterial dadurch erzielt wird, dass das dünne Flachmaterial über eine oder mehrere Wal zen oder Rollen geführt wird, hierdurch Zugspannungen in dem Flachmaterial und in dem Beschichtungsmaterial auf der radial äußeren Seite erzeugt werden, welche die Ablösung des Beschichtungsmaterials durch den auf tref f enden Co2-Schnee-Strahl begünstigen, indem sie insbesondere die Entstehung von Rissen in dem abzulösenden Beschichtungsmaterial begünstigen . Die Wal zen oder Rollen können dabei einen Radius von wenigstens 10 mm und beispielsweise von höchstens 200 mm, insbesondere von höchstens 150 mm, insbesondere von höchstens 100 mm und insbesondere von höchstens 80 mm, und weiter insbesondere von höchstens 50 mm aufweisen .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass der CCp-Schnee-Strahl im Bereich der Umschlingung einer Wal ze auf das beschichtete Flachmaterial gerichtet wird, so dass er in einem Bereich höchster Zugspannung in dem Beschichtungsmaterial auf das beschichtete Flachmaterial auftri f ft .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Flachmaterial dadurch erzielt wird, dass das Flachmaterial auf ein Stützmittel aufgebracht wird, das eine dreidimensional strukturierte Stütz fläche für das Flachmaterial bildet , so dass das Flachmaterial spätestens beim Beaufschlagen des Flachmaterials mit dem CO 2 -Schnee-Strahl eine dreidimensional strukturierte Gestalt einnimmt .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass das Stützmittel plattenförmig oder als Wal ze ausgebildet ist und seine dreidimensional strukturierte Stütz fläche Erhebungen und Vertiefungen aufweist .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass das gezielte Einbringen von Verformungen in das beschichtete Flachmaterial dadurch erzielt wird, dass das dünne Flachmaterial auf ein Stützmittel aufgebracht wird, das von einem Steggitter oder Lochgitter oder Geflecht gebildet ist so dass das Flachmaterial spätestens beim Beaufschlagen des Flachmaterials mit dem CO 2 -Schnee-Strahl in of fene Bereiche des Stützmittels hineingedrückt wird .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass das dünne Flachmaterial und/oder das Stützmittel erwärmt wird, insbesondere auf Temperaturen von wenigstens 50 ° C, insbesondere von wenigstens 100 ° C, insbesondere von wenigstens 150 ° C, insbesondere von wenigstens 200 ° C, insbesondere von wenigstens 250 ° C, insbesondere von höchstens 350 ° C, insbesondere von höchstens 320 ° C von höchstens 300 ° C gebracht wird .

Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass der CO 2 -Schnee-Strahl unter Verwendung einer Zweistof f-Ringdüse bereitgestellt wird, und dass dabei um eine Öf fnung zum Ausgeben eines CO 2 -Gas/CO 2 - Schnee-Gemischs herum ein Mantelstrahl aus Druckluft oder Stickstof f erzeugt wird, mittels dessen das CO 2 -Gas/CO 2 -Schnee- Gemisch beschleunigt wird und damit das beschichtete Flachmaterial beaufschlagt wird .

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 12 . Bevorzugte Aus führungs form ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen .

Weitere Merkmale , Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyceln von Elektrodenmaterial von Batterien . In der Zeichnung zeigen :

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyceln von Elektrodenmaterial ;

Figur 2a das Einbringen von Spannungen in das beschichtete Trägermaterial , indem dieses über eine Wal ze geführt wird;

Figur 2b eine weitere Aus führungs form einer Wal ze mit einer Wellenstruktur zur Bildung eines Stützmittels mit dreidimensional strukturierter Stütz fläche ;

Figur 2c eine Wal ze mit Vertiefungen, insbesondere radialen Öf fnungen, oder Erhebungen zur Bildung eines Stützmittels ; Figur 2d ein flächenhaft erstrecktes Stützmittel in Form eines Steggitters oder Steggeflechts mit einem abzureinigenden beschichteten Trägerfolienmaterial .

Figur 1 bezeichnet Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyceln von Elektrodenmaterial von gebrauchten Batterien oder von Ausschussmaterial im Zuge der Herstellung von Batterien, und zwar zum Ablösen und Zurückgewinnen von aktivem Elektrodenmaterial 4 von anodischem oder kathodischem Trägerfolienmaterial 2 .

Wie eingangs bereits erläutert , umfassen hier in Rede stehende Batterien Anoden- und Kathodenf olien, nachfolgend als " anodisches oder kathodisches Trägerfolienmaterial 2" bezeichnet , welche mit aktivem anodischem oder kathodischem Elektrodenmaterial beschichtet sind . Es geht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um die Rückgewinnung dieses aktiven Elektrodenmaterials 4 . Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte :

Erzeugen eines CCt-Schnee-Strahls , Bereitstellen oder Zuführen eines mit aktivem Elektrodenmaterial beschichteten Trägerfolienmaterials ,

Beaufschlagen des beschichteten Trägerfolienmaterials mit dem CCt-Schnee-Strahl zum Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial ,

Abtrennen des abgelösten aktiven Elektrodenmaterials zu dessen Rückgewinnung . Das beschichtete Trägerfolienmaterial 2 kann dabei endlos oder in Form von Flachmaterialabschnitten für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt oder zugeführt werden .

Für die Durchführung des Verfahrens werden die in Figur 1 schematisch dargestellten Vorrichtungskomponenten oder Verfahrenskomponenten vorgehalten . So ist mit Bezugs zeichen 10 eine Bevorratung, eine Quelle oder ein Behälter oder Reservoir für flüssiges CO2 angedeutet . Bezugs zeichen 12 bezeichnet eine Bevorratung, eine Quelle oder einen Behälter oder Reservoir für ein unter Druck stehendes Trägergas , insbesondere Druckluft oder Stickstof f . Es kann sich hierbei auch um eine Kompressoreinrichtung handeln . Flüssiges CO2 und das Trägergas werden einer Einrichtung 14 zur Medienaufbereitung und - Medienzuführung zugeführt . Ferner ist eine Steuereinrichtung 16 vorgesehen, welche auf die Einrichtung 14 zur Medienaufbereitung und -Medienzuführung und auf eine Ventileinrichtung 18 einwirkt und beide steuert . Hierdurch wird ein CO2-Schnee-Strahl 20 aus einer nachgeordneten Düseneinrichtung 22 ausgegeben und gezielt auf ein noch zu erläuterndes Substrat 24 gerichtet . Die vorstehenden Komponenten bilden also eine Einrichtung 23 zur Erzeugung eines CO2-Schnee-Strahls 20 . Es können auch mehrere Düseneinrichtungen 22 wie in der Figur 1 angedeutet vorgesehen sein . Der Doppelpfeil 26 deutet eine Hin-und-Her-Bewegbarkeit der Düseneinrichtung 22 entlang der linearen Pfeilrichtung an .

Bei dem Substrat 24 handelt es sich um das mit aktivem Elektrodenmaterial 4 beschichtete Trägerfolienmaterial 2 . Oberhalb des beschichteten Trägerfolienmaterials 2 , welches mit dem CO 2 -Schnee-Strahl 20 in einem Winkel zwischen 20 ° und 90 ° , insbesondere und vorzugsweise zwischen 20 ° und 45 ° beaufschlagt wird, ist eine Absaughaube oder ein Absaugtrichter einer Absaugeinrichtung 28 vorgesehen, mittels derer abgelöstes Elektrodenmaterial 4 aus einer angedeuteten Prozesskammer 29 abgesaugt und einer Partikelabscheideeinrichtung 30 zugeführt wird . Bezugs zeichen 32 bezeichnet eine Gebläseeinrichtung oder eine sonstige einen Medienstrom erzeugende Einrichtung als Teil der Absaugeinrichtung . Die Partikelabscheideeinrichtung 30 kann wie eingangs ausgeführt in verschiedener Weise ausgebildet sein . Dort wird partikel förmiges zuvor abgelöstes aktives Elektrodenmaterial 4 aus dem abgesaugten Partikel/Gasstrom abgetrennt und damit zurückgewonnen . Es kann einer Wiederaufbereitung und schlussendlich einer erneuten Verwendung als aktives Elektrodenmaterial 4 zugeführt werden .

Das schematisch dargestellte beschichtete Trägerfolienmaterial 2 wird während der Aus führung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise gestützt . Hierfür ist ein Stützmittel 34 im weitesten Sinne schematisch angedeutet . Es könnte sich hierbei um einen Tisch, eine Wal ze oder Rolle oder eine Bandfördereinrichtung, die insbesondere als umlaufendes Endlosband ausgebildet ist , oder um eine an sich beliebige Zuführvorrichtung handeln . Im beispielhaft dargestellten Fall ist das Stützmittel 34 , insbesondere als Endlosband, antreibbar, so dass das abzureinigende beschichtete Trägerfolienmaterial 2 in einer angedeuteten Transportrichtung 35 relativ zu der Düseneinrichtung 22 translatorisch bewegbar und/oder zuführbar ist . Währenddessen ist die Düseneinrichtung 22 wie schon erwähnt quer hierzu hin und her bewegbar . Auf diese Weise kann eine flächenhafte Beaufschlagung des beschichteten Trägerfolienmaterials 2 mit dem CO 2 -Schnee-Strahl 20 ausgeführt werden . Figur 2a deutet schematisch ein Stützmittel 34 in Form einer Wal ze 36 an . Die Darstellung ist nicht maßstabsgetreu . Vorzugsweise beträgt ein Radius der Wal ze 36 höchstens 50 mm . Wenn das beschichtete Trägerfolienmaterial 2 mit einer deutlichen Umschlingung von vorzugsweise wenigstens 10 ° , insbesondere von wenigstens 25 ° und weiter insbesondere von wenigstens 40 ° über die Wal ze 36 geführt wird, so lassen sich hierdurch gezielt Zugspannungen in dem Trägerfolienmaterial 2 und damit auch in dem aktiven Elektrodenmaterial 4 auf der radial äußeren Seite des Trägerfolienmaterials 2 erzeugen . Hierdurch wird auf weiter erfindungsgemäße Weise die Ablösung des Elektrodenmaterials 4 begünstigt und unterstützt , indem insbesondere bereits Risse in dem abzulösenden Elektrodenmaterial 4 gebildet werden . Wenn der CCp-Schnee- Strahl mit seiner hiermit verbundenen physikalischen Impulsbeaufschlagung auf das aktive Elektrodenmaterial 4 auftri f ft , so wird dessen Ablösung begünstigt , wenn es unter Zugspannung steht und insbesondere in einer Grenz fläche zwischen Trägerfolienmaterial und Elektrodenmaterial Spannungen vorhanden sind oder bereits sogar Risse oder zumindest Schwächungen in der Mikrostruktur des Elektrodenmaterials vorhanden sind . Hierbei erweist es sich als vorteilhaft , wenn der CCt-Schnee-Strahl im Bereich der Umschlingung der Wal ze 36 auf das beschichtete Trägerfolienmaterial 2 auftri f ft , also dort , wo die Zugspannungen innerhalb des Materials am größten sind und dass Trägerfolienmaterial 2 durch die Wal ze 36 selbst gestützt ist .

Figur 2b verdeutlicht schematisch ein Stützmittel 34 in Form einer Wal ze 36 mit einer dreidimensional strukturierten Stütz fläche 38 . Im beispielhaft und schematisch dargestellten Fall ist die Stütz fläche 38 axial gewellt , d . h . , Erhebungen 37 und Vertiefungen 39 erstrecken sich im Wesentlichen konzentrisch oder schraubenförmig in einer Umfangsrichtung oder Umdrehungsrichtung der Wal ze 36 .

Figur 2c zeigt ein Stützmittel 34 in Form einer Wal ze 36 , bei der eine dreidimensional strukturierte Stütz fläche 38 durch eine Viel zahl von Vertiefungen, insbesondere Durchbrüchen 40 , in einer Mantel fläche der Wal ze 36 gebildet sind . Das Bezugs zeichen 40 könnte aber auch Erhebungen, insbesondere in Form von Sti ften, Vorsprüngen oder Noppen bezeichnen .

Figur 2d zeigt ein flächenhaft erstrecktes Stützmittel 34 in Form eines Steggitters oder Steggeflechts 42 . Es ist beispielhaft als ebener Flachmaterialabschnitt dargestellt . Es könnte aber auch wie in der Figur 1 angedeutet als umlaufendes Endlosband ausgebildet bzw . angeordnet sein . Auf dieses Steggitter oder Steggeflecht 42 ist ein f lächenhaf ter Abschnitt eines mit zurückzugewinnendem aktiven Elektrodenmaterial 4 beschichteten Trägerfolienmaterials 2 aufgelegt . Wiederum ist schematisch eine Düseneinrichtung 22 zur Erzeugung von CCp-Schnee-Strahlen 20 sowie eine Absaughaube einer Absaugeinrichtung 28 angedeutet . Durch Relativbewegung der CCp-Strahlen 20 zu dem beschichteten Trägerfolienmaterial 2 in Richtung des Pfeils 35 und durch Hin-und-Her-Bewegen des CCp-Schnee-Strahls 20 quer hierzu ergibt sich eine Ablösung des Elektrodenmaterials 4 und eine voranschreitende Front 44 , die die j eweils noch nicht abgelöste Beschichtung in Form des Elektrodenmaterials 4 bezeichnet .

Bei den vorausgehend beschriebenen Aus führungs formen eines Stützmittels 34 mit einer dreidimensional strukturierten Stütz fläche 38 lassen sich gezielt Zugspannungen in dem beschichteten Trägerfolienmaterial 2 erzeugen, indem dieses gegen die dreidimensional strukturierte Stütz fläche 38 gedrückt und hierbei verformt wird . Diese dreidimensionale Verformung kann vor der Beaufschlagung des Trägerfolienmaterials 2 mit dem CO 2 -Schnee-Strahl durch Andrücken des Trägerfolienmaterials 2 gegen die strukturierte Stütz fläche 38 auf an sich beliebige Weise oder auch in vorteilhafter Weise durch diesen CC^-Schnee-Strahl selbst erfolgen . Unterstützend kann das Stützmittel 34 und/oder das beschichtete Trägerfolienmaterial 2 zuvor erwärmt werden .