AT528242A1 - Verfahren zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere von gebrauchten Lithium-Ionen-Akkumulatoren - Google Patents

Verfahren zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere von gebrauchten Lithium-Ionen-Akkumulatoren

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AT528242A1
AT528242A1 ATA69/2024A AT692024A AT528242A1 AT 528242 A1 AT528242 A1 AT 528242A1 AT 692024 A AT692024 A AT 692024A AT 528242 A1 AT528242 A1 AT 528242A1
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Abstract

Ein Verfahren zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere von gebrauchten Lithium-Ionen-Akkumulatoren, umfasst zumindest die folgenden Schritte: - Tiefgefrieren der Altbatterien in einem Tiefkühlschritt bei Temperaturen zwischen -200°C und 100°C unter Zufuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Fluids, insbesondere unter Zufuhr von flüssigem und/oder gasförmigem Stickstoff und/oder CO2, zu den Altbatterien - Zerkleinern der Altbatterien in tiefgefrorenem Zustand in einem Zerkleinerungsschritt - Verdampfen von Elektrolytflüssigkeit der Altbatterien in einem Trocknungsschritt und - Trennen und Sortieren der Teile der zerkleinerten Altbatterien in unterschiedliche Klassen in einem Trennschritt, wobei der Tiefkühlschritt in einem Kühlbehälter erfolgt, in den während des Tiefkühlschritts flüssiges und/oder gasförmiges Fluid kontinuierlich zugeführt und aus dem das Fluid gasförmig kontinuierlich abgeführt wird.

Description

einem Trennschritt.
Mit dem geplanten Umstieg auf sogenannte grüne Technologien, bei denen elektrische Energie zunehmend Energie aus fossilen Treibstoffen ersetzen soll, werden immer größere Mengen an Batterien und insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren produziert. Diese Akkumulatoren finden insbesondere in der Elektromobilität als Energiespeicher für Elektromotoren aber auch als Energiespeicher für erneuerbare Energiequellen Verwendung, sodass zunehmend auch immer mehr Altbatterien, insbesondere in Gestalt von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
anfallen, die selbstverständlich entsorgt werden müssen.
Hierbei geht es zum einen um die Rückgewinnung der in den Altbatterien enthaltenen Rohstoffe, um daraus unter Umständen neue Batterien herzustellen, gleichzeitig spielt aber auch der Sicherheitsaspekt eine große Rolle. Zum Aufarbeiten und in der Folge Recycling der Rohstoffe von Altbatterien werden die Batterien zuerst zerkleinert und die Stoffe danach voneinander
getrennt und entsprechend klassiert. Beim Zerkleinern von
Verhinderung solcher Kurzschlüsse getroffen werden müssen.
Hierfür ist es im Stand der Technik bekannt, die zu verwertenden Batterien zuerst einem Tiefkühlschritt zu unterwerfen, um die Batterien durch die niedrigen Temperaturen und die daraus resultierende Unterbindung der Ionenmobilität im Elektrolyten zu inertisieren. Danach erfolgt die Zerkleinerung durch Schreddern, die bei den tiefen Temperaturen aufgrund der Sprödheit der Materialien bei den
geringen Temperaturen ebenfalls leichter vonstatten geht.
Für den Tiefkühlschritt wird im Stand der Technik ein Bad aus tiefkalt verflüssigtem Stickstoff oder ein anderes Fluid, wie zum Beispiel CO2 eingesetzt, dass in einem Kühlbehälter vorgehalten wird und in das die zu verarbeitenden Altbatterien eingetaucht werden, um diese tiefzukühlen. Dieses Vorgehen erfordert eine große Menge an Flüssigstickstoff oder einem andere tiefkalt verflüssigten Fluid und es resultieren beim Herausnehmen der tiefgekühlten Batterien aus dem flüssigen Stickstoff oder Fluid und dem in der Folge notwendigen Abdampfen des Stickstoffs von den Altbatterien bedeutende Stickstoffverluste, die die Wirtschaftlichkeit der Verwertung
in Frage stellen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Aufarbeitung von Altbatterien insbesondere hinsichtlich des Verbrauchs an Kühlmittel und somit hinsichtlich des Stickstoff- oder CO2-
Verbrauchs wirtschaftlicher vonstattengeht.
wirtschaftlicher anzusehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter besonderer Bezugnahme auf die Zufuhr von Stickstoff zum Tiefkühlen der Altbatterien beschrieben, dem Fachmann ist Jedoch klar, dass auch andere tiefkalte Fluide zum Einsatz gelangen können. So bietet sich insbesondere CO; als Kühlmittel an. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können jedoch auch andere tiefkalt
verflüssigte Gase eingesetzt werden.
Die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in bedeutendem Maß erhöht, wenn das während des Tiefkühlschritts kontinuierlich aus dem Kühlbehälter abgeführte Fluid zumindest teilweise in einen Fluidbehälter zurückgeführt wird, aus welchem Fluidbehälter zumindest ein Teil des während des Tiefkühlschritts kontinuierlich in den Kühlbehälter zugeführten Fluids entnommen wird, wie dies einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
für den Tiefkühlschritt eingesetzt wird, nicht verloren geht.
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangende Fluidbehälter steht gegenüber Atmosphärendruck nur unter einem geringen Überdruck, damit die Rückführung des gasförmigen Stickstoffs aus dem Kühlbehälter in den Stickstoff- bzw. Fluidbehälter keine Fördermittel benötigt. Allerdings wird in günstiger Weise der Stickstoff oder das Fluid durch Kompression und Entspannung tiefgekühlt und gegebenenfalls sogar tiefkalt verflüssigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass das Fluid vor dem Zuführen in den Kühlbehälter verdichtet wird, wobei die Kompressionswärme der Verdichtung auf ein Kühlmittel übertragen wird. Nach dem Verdichten des gasförmigen Fluids und dem Wärmeentzug kann das Tiefkühlen des Fluids in bekannter Weise durch Entspannen des
Fluids bzw. Stickstoffs erfolgen.
Die auf das Kühlmittel übertragene Kompressionswärme des Verdichtungsschritts kann an anderer Stelle des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig zum Einsatz gelangen. So entspricht es einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Kompressionswärme dem Trocknungsschritt zugeführt wird. Der Trocknungsschritt dient zum einen dem Abdampfen von Stickstoffresten, vor allem aber dem Verflüssigen und Verdampfen der Elektrolytflüssigkeit der
aufzuarbeiten Altbatterien. Zu diesem Zweck werden die
eingesetzt werden kann.
Um das Abdampfen der Elektrolytflüssigkeit im Trocknungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu unterstützen, kann es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der
Trocknungsschritt unter Vakuum durchgeführt wird.
Naturgemäß ist die eingangs genannte Gefahr vom Kurzschlüssen beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufarbeiten von Altbatterien beim Schritt des Zerkleinerns der Batterien am größten. Beim Zerkleinern werden die Batterien in der Regel in einem Schredder geschreddert, wodurch es zu einer vollständigen Zerstörung der physischen Struktur der Batterien kommt. Hierbei bieten sich naturgemäß zahllose Möglichkeiten für Kurzschlüsse zwischen den lose aufeinander liegenden Batterieteilen mit der dazwischen befindlichen Elektrolytflüssigkeit. Wie eingangs erwähnt wird aus diesem Grund die Zerkleinerung in tiefgekühltem Zustand der Altbatterien durchgeführt. Um nun die Gefahr von Bränden nach Kurzschlüssen weiter zu senken, ist das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Zerkleinerungsschritt inertisiert unter Stickstoff durchgeführt wird, wobei bevorzugt eine Zerkleinerungskammer zur Durchführung des Zerkleinerungsschritts zuerst evakuiert und dann mit Stickstoff befüllt wird. Die Zerkleinerung der Batterien in einer Stickstoffatmosphäre dient dazu, eventuell trotz der Tiefkühlung auftretende Brände nach Kurzschlüssen
sofort zu ersticken.
Betrieb des Verdichters betrieben werden muss.
Nach dem Verdichten des Fluids wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Tiefkühlen und gegebenenfalls zum teilweise Verflüssigen des Fluids derart vorgegangen, dass das verdichtete Fluid gasförmig in eine Lavaldüse geleitet wird, die in den Kühlbehälter mündet, wobei die Lavaldüse dergestalt ausgebildet ist, dass das Fluid beim Übergang vom konvergenten in den divergenten Teil der Lavaldüse zumindest teilweise verflüssigt wird. Im konvergenten Verdichterteil der Lavaldüse kommt es hierbei zu einer gasdynamischen Verdichtung des Fluids bzw. Stickstoffgases und nach der Drossel im divergenten Verdampferteil der Lavaldüse erfolgt die Expansion auf den relativ geringen Druck im Kühlbehälter. Hierdurch kommt es zu einem dramatischen Temperaturabfall des Fluids mit damit einhergehender Verflüssigung. Auf diese Weise können die zu verwertenden Altbatterien effektiv auf die gewünschten
Temperaturen von zwischen -200°C und -100°C gekühlt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt eine Vorrichtung zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und zur Erzielung der im Zusammenhang mit dem Verfahren
vollständigen Eintauchen der Altbatterien verzichtet werden.
Der Bereich der Lavaldüse und der Bereich des zumindest einen Rückströmkanals weisen naturgemäß während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine große Temperaturdifferenz auf. Die vorliegende Erfindung ist daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dahingehend weitergebildet, dass die Lavaldüse und der zumindest eine Rückströmkanal durch eine Isolierschicht, bevorzugt eine Teflonschicht, voneinander getrennt sind. Auf diese Weise werden die sehr niedrigen
Temperaturen im Bereich des Expanders von dem zumindest einen
Rückströmkanal beträgt.
Bevorzugt weist der zumindest eine Rückströmkanal expanderseitig einen größeren Durchmesser als verdichterseitig auf. Hierbei dient der verdichterseitig geringere Durchmesser dazu, den Rückstrom aus dem Kühlbehälter von Stickstoff auf ein geeignetes Maß zu limitieren, während der expanderseitig größere Durchmesser wiederum der Verhinderung von Vereisungen
des zumindest einen Rückströmkanals dient.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Düsenvorrichtung mehrere axial verlaufende Rückströmkanäle auf, wobei bevorzugt die Rückströmkanäle kreisringförmig radial außerhalb der Lavaldüse angeordnet sind. Dies dient dazu, dass bei einem mengenmäßig relativ großen Rückfluss von Fluid bzw. Stickstoff durch die Rückströmkanäle in den Fluidbehälter der für eine effektive Kühlung notwendige Druck im Kühlbehälter aufgrund relativ geringer Durchmesser der Rückströmkanäle, insbesondere auf der Verdichterseite erreicht werden kann. Die bevorzugte Anordnung der Rückströmkanäle in einem Kreisring radial außerhalb der Lavaldüse ist insofern als vorteilhaft zu betrachten, als in diesem Fall die Düsenvorrichtung in eine relativ einfache Bohrung oder kreisrunde Ausnehmung des Kühlbehälters
eingesetzt werden kann. Hierzu sind bevorzugt die
Vorrichtung zum Aufarbeiten von Altbatterien erreicht wird.
In konstruktiver Hinsicht wird die Düsenvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt dadurch gebildet, dass die erste Hülse aus einem expanderseitigen ersten Hülsenteil und einem verdichterseitigen zweiten Hülsenteil besteht, wobei der erste Hülsenteil und der zweite Hülsenteil bevorzugt miteinander verschraubt sind. Auf diese Weise ist es auch besonders leicht, den zumindest einen Rückströmkanal und insbesondere die Rückströmkanäle verdichterseitig und expanderseitig mit unterschiedlichen Durchmessern auszubilden, da in diesem Fall der erste und der zweite Hülsenteil einfach mit Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers ausgeführt
werden.
Aufgrund der oben erörterten Problematik der großen Temperaturdifferenzen zwischen der Lavaldüse und dem Bereich der Bohrungen der Düsenvorrichtung ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die erste Hülse und die Lavaldüse durch eine radial dazwischen angeordnete zweite Hülse aus einem Isoliermaterial, bevorzugt aus Teflon, voneinander getrennt sind. Unter einem Isoliermaterial wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Schicht aus einem Material verstanden, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die höchstens 10%, bevorzugt höchstens 5% und besonders bevorzugt höchstens 1,5% der Wärmeleitfähigkeit des Materials beziehungsweise der Materialien für die Lavaldüse und den
zumindest einen Rückströmkanal beträgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Figur 1 eine perspektivische Darstellung der Düsenvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der Verdampferseite, Figur 2 eine Schnittdarstellung der Düsenvorrichtung und Figur 3 eine perspektivische Ansicht der
Düsenvorrichtung von der Verdichterseite.
In Figur 1 ist die Düsenvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Düsenvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Lavaldüse 2, von der in Figur 1 jedoch nur die Expanderseite 2a sichtbar ist, sowie aus einer Mehrzahl von Rückströmkanälen 3, die die Lavaldüse 2 radial außerhalb kreisförmig umgeben. Die Rückströmkanäle 3 sind in einer ersten Hülse 4 ausgebildet, die aus einem expanderseitigen ersten Hülsenteil 4a und einem verdichterseitigen zweiten Hülsenteil 4b besteht. Die Rückströmkanäle 3 durchsetzen die Hülsenteile 4a und 4b vollständig und münden in eine Ringleitung 5 mit einer entsprechenden Ableitung 6. Die Düsenvorrichtung 1 kann in eine in den Figuren nicht dargestellte Bohrung oder Ausnehmung eines Kühlbehälters eingesetzt werden und es kann über die Lavaldüse 2 tiefkalter Stickstoff oder tiefkaltes CO2 in den Kühlbehälter zugeführt werden. Es stellt sich in der Folge ein Gleichgewicht zwischen dem durch die Lavaldüse 2 beziehungsweise 2a zugeführten Fluid und dem über die Rückströmkanäle 3 abgeführten Fluid ein, sodass das Fluid, nachdem er in der Ringleitung 5 gesammelt wurde, über die Ableitung 6 wiederum in den Fluidtank zurückgeführt werden
kann.
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
In Figur 2 ist nun ersichtlich, dass sich die Lavaldüse 2 durch die gesamte Düsenvorrichtung 1 hindurch erstreckt und insbesondere einen Expanderteil beziehungsweise eine Expanderseite 2a und einen Verdichterteil beziehungsweise eine Verdichterseite 2b aufweist. Die Hülse 4 besteht aus den ersten und zweiten Hülsenteilen 4a und 4b und es ist ersichtlich, dass sich die Rückströmkanäle 3 vollständig durch diese Hülsenteile 4a und 4b hindurch erstrecken. Die Rückströmkanäle 3 weisen expanderseitig beziehungsweise im Hülsenteil 4a einen größeren Durchmesser auf als verdichterseitig beziehungsweise im Hülsenteil 4b. Die Hülsenteile 4a und 4b sind durch eine radial zwischen angeordnete zweite Hülse 7 beziehungsweise Isolierhülse 7 aus Teflon voneinander getrennt. Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben 8 sind mit Stopfen 9 aus Teflon oder einem anderen Isoliermaterial verschlossen, um auch hier Vereisungen zu verhindern und um die Isolierwirkung der zweiten Hülse 7 zu erhöhen. Ein Anschlussrohr für die Zufuhr von verdichtetem, gasförmigem Fluid ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und mittels eines Gewindes 11 mit der Verdichterseite 2b der
Lavaldüse 2 druckfest verbunden.
In Figur 3 ist schließlich die Verdichterseite der Düsenvorrichtung 1 zu sehen und es ist zu erkennen, dass die Rückströmkanäle 3 in die Ringleitung 5 münden, die wiederum in die Ableitung 6 führt. Die gesamte Düsenvorrichtung 1 kann in eine dem Umfang der Hülsen 4a und gegebenenfalls 4b angepasste Bohrung beziehungsweise Ausnehmung in einem Kühlbehälter für die zu verwertenden Altbatterien eingesetzt werden, um Stickstoff über das Anschlussrohr 10 zuzuführen und über die Rückströmkanäle 3 beziehungsweise die Ringleitung 5 und die
Ableitung 6 abzuführen.
Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere von gebrauchten Lithium-Ionen-Akkumulatoren, zumindest umfassend die folgenden Schritte:
- Tiefgefrieren der Altbatterien in einem Tiefkühlschritt bei Temperaturen zwischen -200°C und 100°C unter Zufuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Fluids, insbesondere unter Zufuhr von flüssigem und/oder gasförmigem Stickstoff und/oder CO2, zu den Altbatterien
- Zerkleinern der Altbatterien in tiefgefrorenem Zustand in einem Zerkleinerungsschritt
- Verdampfen von Elektrolytflüssigkeit der Altbatterien in einem Trocknungsschritt und
- Trennen und Sortieren der Teile der zerkleinerten Altbatterien in unterschiedliche Klassen in einem Trennschritt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefkühlschritt in einem Kühlbehälter erfolgt, in den während des Tiefkühlschritts das flüssige und/oder gasförmige Fluid kontinuierlich zugeführt
und aus dem das Fluid gasförmig kontinuierlich abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Tiefkühlschritts kontinuierlich aus dem Kühlbehälter abgeführte Fluid zumindest teilweise in einen Fluidbehälter zurückgeführt wird, aus welchem zumindest ein Teil des während des Tiefkühlschritts kontinuierlich in den
Kühlbehälter zugeführten Fluids entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid vor dem Zuführen in den Kühlbehälter verdichtet wird, wobei die Kompressionswärme der Verdichtung auf ein
Kühlmittel übertragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kompressionswärme dem Trocknungsschritt zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsschritt unter Vakuum
durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerkleinerungsschritt inertisiert unter Stickstoff und/oder CO2 durchgeführt wird, wobei bevorzugt eine Zerkleinerungskammer zur Durchführung des Zerkleinerungsschritts zuerst evakuiert und dann mit
Stickstoff befüllt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Evakuieren aus der Zerkleinerungskammer abgezogene Luft als Steuerluft für einen Verdichter zum Verdichten des
Fluids vor dem Zuführen in den Kühlbehälter eingesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete Fluid gasförmig in eine Lavaldüse geleitet wird, die in den Kühlbehälter mündet, wobei die Lavaldüse dergestalt ausgebildet ist, dass das Fluid beim Übergang vom konvergenten in den divergenten Teil der
Lavaldüse zumindest teilweise verflüssigt wird.
9, Vorrichtung zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Kühlbehälter zur Aufnahme von Altbatterien, wobei der Kühlbehälter eine Anschlussöffnung für eine Düsenvorrichtung aufweist und eine Düsenvorrichtung zum
kontinuierlichen Zuführen eines flüssigen und/oder gasförmigen
Fluids, insbesondere zum Zuführen von flüssigem und/oder gasförmigem Stickstoff und/oder CO2, in den Kühlbehälter und zum kontinuierlichen Abführen von gasförmigem Fluid aus dem Kühlbehälter in die Anschlussöffnung eingesetzt ist, wobei die Düsenanordnung eine axial angeordnete Lavaldüse mit einer konvergenten Verdichterseite und einer divergenten Expanderseite umfasst und zumindest ein von der Expanderseite zur Verdichterseite führender Rückströmkanal neben der
Lavaldüse angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lavaldüse und der zumindest eine Rückströmkanal durch eine Isolierschicht, bevorzugt eine Teflonschicht, voneinander
getrennt sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Rückströmkanal expanderseitig einen größeren Durchmesser als verdichterseitig
aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenvorrichtung mehrere axial verlaufende Rückströmkanäle aufweist, wobei bevorzugt die Rückströmkanäle kreisringförmig radial außerhalb der Lavaldüse
angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmkanäle in einer ersten Hülse
ausgebildet sind, in die die Lavaldüse eintaucht. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Hülse aus einem expanderseitigen ersten
Hülsenteil und einem verdichterseitigen zweiten Hülsenteil
besteht, wobei der erste Hülsenteil und der zweite Hülsenteil
bevorzugt miteinander verschraubt sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse und die Lavaldüse durch eine radial dazwischen angeordnete zweite Hülse aus einem Isoliermaterial, bevorzugt aus Teflon, voneinander getrennt sind.
N
Wien, am 13. Mai 2024 Anmelder duch?
S dvasan EL Se
Kaffner und Keschmann Patentanwälte GmbH

Claims (15)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere von gebrauchten Lithium-Ionen-Akkumulatoren, zumindest umfassend die folgenden Schritte:
- Tiefgefrieren der Altbatterien in einem Tiefkühlschritt bei Temperaturen zwischen -200°C und -100°C unter Zufuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Fluids, insbesondere unter Zufuhr von flüssigem und/oder gasförmigem Stickstoff und/oder CO», zu den Altbatterien
- Zerkleinern der Altbatterien in tiefgefrorenem Zustand in einem Zerkleinerungsschritt
- Verdampfen von Elektrolytflüssigkeit der Altbatterien in einem Trocknungsschritt und
- Trennen und Sortieren der Teile der zerkleinerten Altbatterien in unterschiedliche Klassen in einem Trennschritt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefkühlschritt in einem Kühlbehälter erfolgt, in den während des Tiefkühlschritts flüssiger und/oder gasförmiger Stickstoff kontinuierlich zugeführt und aus dem gasförmiger Stickstoff kontinuierlich
abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der während des Tiefkühlschritts kontinuierlich aus dem Kühlbehälter abgeführte Stickstoff zumindest teilweise in einen Stickstoffbehälter zurückgeführt wird, aus welchem Stickstoffbehälter zumindest ein Teil des während des Tiefkühlschritts kontinuierlich in den Kühlbehälter
zugeführten Stickstoffs entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Stickstoff vor dem Zuführen in den Kühlbehälter
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verdichtet wird, wobei die Kompressionswärme der Verdichtung
auf ein Kühlmittel übertragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kompressionswärme dem Trocknungsschritt zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsschritt unter Vakuum
durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerkleinerungsschritt inertisiert unter Stickstoff durchgeführt wird, wobei bevorzugt eine Zerkleinerungskammer zur Durchführung des Zerkleinerungsschritts zuerst evakuiert und dann mit
Stickstoff befüllt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Evakuieren aus der Zerkleinerungskammer abgezogene Luft als Steuerluft für einen Verdichter zum Verdichten des Stickstoffs vor dem Zuführen in den Kühlbehälter eingesetzt
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der verdichtete Stickstoff gasförmig in eine Lavaldüse geleitet wird, die in den Kühlbehälter mündet, wobei die Lavaldüse dergestalt ausgebildet ist, dass der Stickstoff beim Übergang vom konvergenten in den divergenten
Teil der Lavaldüse zumindest teilweise verflüssigt wird.
9, Vorrichtung zum Aufarbeiten von Altbatterien, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, mit einem Kühlbehälter zur Aufnahme von
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Altbatterien, wobei der Kühlbehälter eine Anschlussöffnung für eine Düsenvorrichtung (1) aufweist und eine Düsenvorrichtung (1) zum kontinuierlichen Zuführen von flüssigem und/oder gasförmigem Stickstoff in den Kühlbehälter und zum kontinuierlichen Abführen von gasförmigem Stickstoff aus dem Kühlbehälter in die Anschlussöffnung eingesetzt ist, wobei die Düsenanordnung (1) eine axial angeordnete Lavaldüse (2) mit einer konvergenten Verdichterseite (2b) und einer divergenten Expanderseite (2a) umfasst und zumindest ein von der Expanderseite (2a) zur Verdichterseite (2b) führender
Rückströmkanal (3) neben der Lavaldüse (2) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lavaldüse (2) und der zumindest eine Rückströmkanal (3) durch eine Isolierschicht, bevorzugt eine Teflonschicht,
voneinander getrennt sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Rückströmkanal (3) expanderseitig einen größeren Durchmesser als verdichterseitig
aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenvorrichtung (1) mehrere axial verlaufende Rückströmkanäle (3) aufweist, wobei bevorzugt die Rückströmkanäle (3) kreisringförmig radial außerhalb der
Lavaldüse (2) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmkanäle (3) in einer ersten Hülse (4) ausgebildet sind, in die die Lavaldüse (2)
eintaucht.
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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse (4) aus einem expanderseitigen ersten Hülsenteil (4a) und einem verdichterseitigen zweiten Hülsenteil (4b) besteht, wobei der erste Hülsenteil (4a) und der zweite Hülsenteil (4b) bevorzugt miteinander verschraubt
sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse (4) und die Lavaldüse (2) durch eine radial dazwischen angeordnete zweite Hülse (7) aus einem Isoliermaterial, bevorzugt aus Teflon, voneinander
getrennt sind.
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