DE102018001273A1 - Process for recycling lithium ion accumulators - Google Patents
Process for recycling lithium ion accumulators Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018001273A1 DE102018001273A1 DE102018001273.6A DE102018001273A DE102018001273A1 DE 102018001273 A1 DE102018001273 A1 DE 102018001273A1 DE 102018001273 A DE102018001273 A DE 102018001273A DE 102018001273 A1 DE102018001273 A1 DE 102018001273A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- lithium
- recycling
- ion batteries
- cathode
- active material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 16
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 6
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims 1
- 239000010795 gaseous waste Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VDGMIGHRDCJLMN-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Co].[Ni] Chemical compound [Cu].[Co].[Ni] VDGMIGHRDCJLMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Lithium-Ionenakkumulatoren, welche zumindest eine Kathode und eine Anode besitzt und die Kathode aus einem Basismaterial und ein auf diesem angeordnetes Aktivmaterial besitzt.The invention relates to a method for recycling lithium-ion batteries, which has at least one cathode and one anode and the cathode has a base material and an active material arranged thereon.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Lithium-Ionenakkumulatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for recycling lithium-ion batteries according to the preamble of claim 1.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren, nach welchem die Aktivmaterialien der Anoden und Kathoden von Lithium-Ionenakkumulatoren in einer für eine Wiederverwendung in gleichen oder ähnlichen Akkumulator-Typen geeigneten Form zurückgewonnen werden können.The invention also provides a process by which the active materials of the anodes and cathodes of lithium-ion accumulators can be recovered in a form suitable for reuse in the same or similar type of accumulator.
Lithium-Ionenakkumulatoren, auch unter der Bezeichnung Li-Ionen-Batterien bzw. LIB bekannt, werden derzeit insbesondere im Rahmen der Elektromobilität und für portable elektrische Geräte genutzt. Insbesondere für Elektro-Automobile, insbesondere PKW, werden Lithium-Ionenakkumulatoren vorrangig eingesetzt.
Der Aufbau solcher Lithium-Ionenakkumulatoren ist typabhängig sehr unterschiedlich. Dabei sind derzeit eine zylinderförmige Grundform(Stabbatterie) und eine flache Grundform (Kissen bzw. Bahn) anzutreffen. Bei dieser flachen Grundform besitzt die Katode und die Anode folgerichtig eine flache (folienartige) Grundform.Lithium-ion batteries, also known as Li-ion batteries or LIB, are currently used in particular in the context of electric mobility and for portable electrical devices. In particular for electric automobiles, in particular passenger cars, lithium ion accumulators are used with priority.
The structure of such lithium-ion batteries is type-dependent very different. Currently, a cylindrical basic shape (rod battery) and a flat basic shape (cushion or web) can be found. In this flat basic shape, the cathode and the anode consequently have a flat (foil-like) basic shape.
LIB-Kathoden besitzen regelmäßig einen Stromableiter, beispielsweise AluminiumFolien, auf welchem das Aktivmaterial aufgebracht ist, welches insbesondere der Speicherung der Lithium-Ionen dient.
Eines dieser Aktivmaterialien basiert auf Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan, abgekürzt NMC oder NCM. Diese NMC-Kathoden werden derzeit oft verwendet.
LIB-Anoden besitzen regelmäßig einen Stromableiter, beispielsweise Kupfer-Folien, auf welchem Aktivmaterial aufgebracht ist. In Lithium-Ionenakkumulatoren werden oft Anoden eingesetzt, welche auf Kohlenstoff (Graphit) basieren.
Im Fokus der weiteren Entwicklung von Lithium-Ionenakkumulatoren und ihrer massenhaften Verwendung stehen derzeit neben der Entwicklung der Akkumulatoren als solche die Etablierung von Recyclingverfahren, die nach dem Ende der Nutzungsdauer der Lithium-Ionenakkumulatoren diese bzw. ihre Bestandteile dem Kreislauf wieder möglichst vollständig zuführen, wobei Recyclingraten von über 90% angestrebt werden.
Die bisher im pilot-oder technischen Maßstab in die Praxis eingeführten Verfahren basieren im Wesentlichen auf pyrometallurgischen Prozessen.
Nach dem UBR-Verfahren (Fa. UMICORE) werden beispielsweise die LIB ohne vorherige Demontage aufgeschmolzen, im Ergebnis wird eine Kobalt-Nickel-KupferLegierung erhalten. Lithium und Mangan werden in der Schlacke gebunden. In anschließenden Raffinationsprozessen werden die metallischen Einzelkomponenten (Metalle, Lithium) getrennt zurückgewonnen.LIB cathodes regularly have a current conductor, for example aluminum foils, on which the active material is applied, which in particular serves to store the lithium ions.
One of these active materials is based on lithium-nickel-cobalt-manganese, abbreviated NMC or NCM. These NMC cathodes are currently in widespread use.
LIB anodes regularly have a current conductor, for example copper foils, on which active material is applied. Lithium-ion batteries often use anodes based on carbon (graphite).
In addition to the development of the accumulators as such, the focus of the further development of lithium ion accumulators and their mass use is the establishment of recycling processes which, after the end of the useful life of the lithium ion accumulators, supply these or their constituents to the circulation as completely as possible Recycling rates of over 90% are sought.
The methods that have so far been put into practice on a pilot or technical scale are essentially based on pyrometallurgical processes.
According to the UBR method (UMICORE), for example, the LIB are melted without prior disassembly, as a result, a cobalt-nickel-copper alloy is obtained. Lithium and manganese are bound in the slag. In subsequent refining processes, the individual metal components (metals, lithium) are recovered separately.
Eine Bereitstellung des Aktivmaterials einer Katode insgesamt, insbesondere im Verbund mit allen metallischen Einzelkomponenten, ist nicht möglich.
Nach einem bisher nur im Labormaßstab erprobten Verfahren (Li, Guo et al. Advanced materials research 937, pp515-519, 2014) werden die LIB in ihre Bestandteile bzw. Baugruppen zerlegt.
Nach einer thermischen Behandlung werden die Aktivmaterialien der Anoden und der Kathoden mittels Wasserstrahl abgespült und nachfolgend einem Leaching-Prozess mit Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid unterzogen.
Auf diese Weise wird der Metallverbund des Aktivmaterials zerstört. Die aufgelösten Metalle werden in weiteren Verfahrensschritten als Karbonate oder Oxalate gefällt und weiter aufbereitet.
Alle diese Verfahren haben den Nachteil, dass sie darauf ausgerichtet sind, insbesondere die metallischen Einzelkomponenten wieder zu gewinnen und diese einer wirtschaftlichen Verwertung zuzuführen. Die Bereitstellung von Aktivmaterialien auf diesem Weg erfordert einen mehrstufigen Prozess, verbunden mit einem entsprechend hohen Aufwand.Provision of the active material of a cathode as a whole, in particular in combination with all metallic individual components, is not possible.
According to a method previously tested only on a laboratory scale (Li, Guo et al., Advanced Materials Research 937, pp515-519, 2014), the LIBs are broken down into their constituents or assemblies.
After a thermal treatment, the active materials of the anodes and the cathodes are rinsed by means of a water jet and subsequently subjected to a leaching process with sulfuric acid / hydrogen peroxide.
In this way, the metal composite of the active material is destroyed. The dissolved metals are precipitated in further process steps as carbonates or oxalates and further processed.
All of these methods have the disadvantage that they are designed to recover in particular the metallic individual components and to supply them for economic recovery. The provision of active materials in this way requires a multi-stage process, combined with a correspondingly high effort.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum Recycling von Lithium-Ionenakkumulatoren, insbesondere mit einer LIB-Kathode, bereit zu stellen, wobei das Aktivmaterial der LIB-Kathode grundsätzlich erhalten bleibt, so dass dieses, ggf. nach einer Aufarbeitung, wieder funktionsgerecht eingesetzt werden kann. Dabei soll also keine Auflösung der LIB-Kathode in ihre metallischen Einzelkomponenten insgesamt erfolgen. Das Aktivmaterial wird lediglich von der Trägerfolie abgelöst und durch geeignete Reinigungsschritte von anhaftenden Elektrolyt- und Leitsalzresten befreit, wobei Zusammensetzung und Struktur des Aktivmaterials weitestgehend erhalten bleiben.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a method for recycling lithium-ion accumulators, in particular with a LIB cathode, wherein the active material of the LIB cathode is basically preserved, so that this , possibly after a work-up, can be used again functionally. Thus, no dissolution of the LIB cathode into its metallic individual components should take place overall. The active material is merely detached from the carrier film and freed of adhering electrolyte and Leitsalzresten by suitable cleaning steps, wherein composition and structure of the active material remain largely intact.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.The object of the invention is achieved by a method having the features according to claim 1.
Erfindungswesentlich ist, dass dieses Verfahren zumindest den Verfahrensschritt des Recyclings der Kathoden des Lithium-Ionenakkumulators enthält, wobei die Kathode zum Ablösen des Aktivmaterials vom Basismaterial der Kathode einer Behandlung in Wasser oder einer wässrigen Salzlösung unterzogen wird.
Damit wird in überraschend einfachen Art und Weise erreicht, dass in wenigen einfachen Arbeitsschritten insbesondere das werthaltige Aktivmaterial der Elektroden erstmals in einer wiederverwendbaren Form zurückgewonnen wird.It is essential to the invention that this method comprises at least the process step of recycling the cathodes of the lithium ion accumulator, the cathode being subjected to a treatment in water or an aqueous salt solution for detaching the active material from the base material of the cathode.
This is achieved in a surprisingly simple manner that is recovered in a few simple steps, in particular the valuable active material of the electrodes for the first time in a reusable form.
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:
- • Das Verfahren zeichnet sich durch schonende Bedingungen aus, dadurch wird die Zusammensetzung und Struktur der Aktivmaterialien weitestgehend erhalten und somit deren Wiederverwendung ermöglicht.
- • Die bei thermischen Verfahren übliche Aufarbeitung der Elektroden bis zu den Ausgangsmetallen ist nicht erforderlich.
- • Auch der Kohlenstoff-Anteil der Aktivmaterialien bleibt in wiederverwendbarer Form erhalten, während er bei thermischer Aufarbeitung verloren ist.
- • Das Verfahren ist damit energetisch und verfahrenstechnisch weniger aufwendig und kostengünstiger.
- • Das Verfahren gewährleistet die Reinigung der Aktivmaterialien von Bestandteilen, die sich aufgrund der während der Nutzung der Akkumulatoren eingetretenen teilweisen Zersetzung von Elektrolyt und Leitsalz gebildet haben und einer Wiederverwendung störend entgegenstehen würden.
- • Das Verfahren zeichnet sich durch hohe Recycling-Quoten für die Aktivmaterialien und die Elektroden-Basismaterialien (Trägerfolien) aus.
- • Das Verfahren vermeidet die Bildung giftiger und umweltschädlicher Abgase und Nebenprodukte.
- • The process is characterized by gentle conditions, as a result of which the composition and structure of the active materials is largely retained and thus enables their reuse.
- • The customary in thermal processes work-up of the electrodes to the starting metals is not required.
- • The carbon content of the active materials is retained in a reusable form, while it is lost during thermal workup.
- • The process is thus energetically and procedurally less expensive and less expensive.
- • The process ensures the cleaning of the active materials of constituents that have formed due to the partial decomposition of electrolyte and electrolyte salt during use of the accumulators and that would interfere with their reuse.
- • The process is characterized by high recycling rates for the active materials and the electrode base materials (carrier foils).
- • The process avoids the formation of toxic and polluting waste gases and by-products.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Recycling werthaltiger Komponenten aus Lithium-Ionenakkumulatoren ermöglicht somit Kathoden und so gewünscht auch Anoden, nach vorausgegangener mechanischer Zerlegung der Lithium-Ionenakkumulatoren und Sortierung, getrennt einer Behandlung in Wasser oder einer wässrigen Salzlösung zu unterziehen, in deren Ergebnis sowohl das Aktivmaterial der Kathoden und so gewünscht das Aktivmaterial der Anoden in hoher Ausbeute von den jeweiligen Trägerfolien abgelöst werden und in einer solchen Form vorliegen, welche die Wiederverwendung in Lithium-Ionenakkumulatoren erlaubt.The inventive method for recycling valuable components from lithium-ion batteries thus allows cathodes and so desired also anodes, after previous mechanical decomposition of the lithium ion accumulators and sorting, separately subjected to a treatment in water or an aqueous salt solution, as a result, both the active material of Cathodes and thus desired the active material of the anodes are detached in high yield from the respective carrier films and in such a form that allows reuse in lithium ion batteries.
Die abhängigen Ansprüche 2 bis 11 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ohne diese damit zu begrenzen.The dependent claims 2 to 11 contain advantageous embodiments of the invention without limiting this.
Bevorzugt ist, dass die Behandlung in einer wässrigen Salzlösung erfolgt, welche bevorzugt auf einer Natrium-Hydrogenkarbonatlösung basiert.
Eine Natrium-Hydrogenkarbonatlösung ist besonders vorteilhaft, da diese die Ablösung des Aktivmaterials vom Basismaterial beschleunigt und die Herauslösung störender Bestandteile aus dem Aktivmaterial günstig beeinflusst. Die sich dabei einstellenden pH-Werten weichen nur wenig vom Neutralpunkt ab, dadurch wird die Auslaugung der Metallkomponenten aus dem Aktivmaterial weitestgehend unterbunden. (Na-Hydrogenkarbonat ist ein Massenprodukt und somit preiswert verfügbar).It is preferred that the treatment takes place in an aqueous salt solution, which is preferably based on a sodium bicarbonate solution.
A sodium bicarbonate solution is particularly advantageous because it accelerates the separation of the active material from the base material and favorably influences the removal of interfering constituents from the active material. The resulting pH values differ only slightly from the neutral point, as a result of which the leaching of the metal components from the active material is largely prevented. (Na bicarbonate is a mass product and therefore inexpensive available).
Bevorzugt ist, dass die wässrige Salzlösung 0,1 bis 2 Mol/l der Hydrogenkarbonate der Alkalimetalle Lithium, Natrium oder Kalium oder der Erdalkalimetalle Magnesium, Kalzium oder Barium enthält.
Damit können diese bekannten Hydrogenkarbonate eingesetzt werde, welche leicht zu handhaben sind und insbesondere bei geringer Konzentration relativ preiswert sind. Ein notwendiger Anteil an diesen Hydrogenkarbonaten, wobei dieser möglichst klein zu halten ist, um nachfolgende Abwasserbehandlungen möglichst ökonomisch effektiv realisieren zu können.It is preferred that the aqueous salt solution contains 0.1 to 2 mol / l of the bicarbonates of the alkali metals lithium, sodium or potassium or the alkaline earth metals magnesium, calcium or barium.
Thus, these known bicarbonates be used, which are easy to handle and are relatively inexpensive, especially at low concentration. A necessary proportion of these bicarbonates, wherein this is to be kept as small as possible in order to realize subsequent wastewater treatments as economically as possible effectively.
Bevorzugt ist, dass die Behandlung in Wasser oder einer wässrigen Salzlösung bei Temperaturen von 10 bis 60 Grad Celsius durchgeführt wird, besonders bevorzugt bei Temperaturen > 40 Grad Celsius.
Es hat sich gezeigt, dass in diesem Temperaturbereich für eine Wiederverwendung störenden Bestandteile der Beschichtungsmassen zuverlässig aus diesen entfernt werden.It is preferred that the treatment is carried out in water or an aqueous salt solution at temperatures of 10 to 60 degrees Celsius, particularly preferably at temperatures> 40 degrees Celsius.
It has been found that in this temperature range for reuse disturbing components of the coating compositions are reliably removed from them.
Bevorzugt ist, dass die den beschichteten Anoden- und Kathodenfolien anhaftenden Elektrolytbestandteile durch ein geeignetes vorgeschaltetes Verfahren, besonders bevorzugt eine Vakuum-Verdampfung, vor der Behandlung in Wasser oder der wässrigen Salzlösung abgetrennt und separat einer Wiederverwertung zugeführt werden.
Dies ist besonders vorteilhaft, da dadurch bei der Aufbereitung des Aktivmaterials weniger Elektrolytbestandteile in das Abwasser gelangen und die Abwasserbehandlung entsprechend günstiger gestaltet werden kann.It is preferred that the electrolyte components adhering to the coated anode and cathode films are separated by a suitable upstream process, more preferably a vacuum evaporation before treatment in water or the aqueous salt solution and separately recycled.
This is particularly advantageous since, in the processing of the active material, less electrolyte constituents enter the wastewater and the wastewater treatment can be made correspondingly more favorable.
Bevorzugt ist, dass das Verhältnis von zu behandelndem Elektrodenmaterial und Wasser oder der wässrigen Salzlösung so gewählt wird, dass sich bildende Zersetzungsprodukte des Elektrolyten oder des Leitsalzes komplett von der wässrigen Phase aufgenommen und keine giftigen oder umweltschädlichen gasförmigen Produkte gebildet werden. Bevorzugte und praktikable Verhältnisse sind dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser oder die wässrige Salzlösung im Verhältnis von 25:1 bis 100:1 zum zu behandelndem Elektrodenmaterial verwendet werden.
Bevorzugt ist, dass die Lithium-Ionenakkumulatoren mehrere Katoden(NMC-Kathode) besitzen, deren Aktivmaterialien auf Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan basieren und diese Kathoden jeweils eine flache Grundform besitzen.
Dies ist besonders vorteilhaft, da diese flachen Geometrien ein einfaches Öffnen der Zellbeutel, beispielsweise durch Stanzen oder Cutten, in technisch einfacher Art und Weise ermöglichen.It is preferred that the ratio of the electrode material to be treated and water or the aqueous salt solution be chosen so that forming decomposition products of the electrolyte or the conducting salt completely absorbed by the aqueous phase and no toxic or environmentally harmful gaseous products are formed. Preferred and practical conditions are characterized in that the water or the aqueous salt solution in the ratio of 25: 1 to 100: 1 are used for the electrode material to be treated.
It is preferred that the lithium-ion accumulators have a plurality of cathodes (NMC cathode) whose active materials are based on lithium-nickel-cobalt-manganese and these cathodes each have a flat basic shape.
This is particularly advantageous since these flat geometries allow easy opening of the cell bag, for example, by punching or cutting in a technically simple manner.
Bevorzugt ist, dass das Verfahren den Verfahrensschritt des Zerlegens eines mehrschichtig aufgebauten Lithium-Ionenakkumulators durch Vereinzelung der Anoden und der Katoden enthält.It is preferred that the method includes the step of disassembling a multilayer lithium ion battery by separating the anodes and the cathodes.
Dies ist besonders vorteilhaft, da die freigelegten Anoden und Kathoden separat und hoch-automatisiert sortierend getrennt werden können. Die dann freigelegten Anoden und Kathoden können separat und hoch-automatisiert sortierend getrennt werden, beispielsweise durch getrenntes Ablegen von Kathode und Anode auf ein Förderband, beispielsweise nach dem Flex-Piker-Prinzip.
Hiermit wird eine Vermischung des Kathoden- und Anodenmaterials, wie dies bei der Shredderung auftritt, verhindert, was wiederum die Basis für den Wiedereinsatz der Materialien in Akkus bildet.This is particularly advantageous since the exposed anodes and cathodes can be separated separately and sorted by high-automation. The then exposed anodes and cathodes can be separated separately and highly automated sorting, for example, by separate deposition of cathode and anode on a conveyor belt, for example according to the Flex Piker principle.
This prevents mixing of the cathode and anode material, as occurs during shredding, which in turn forms the basis for the reuse of the materials in batteries.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Aktivmaterial und/oder Basismaterial einer Kathode eines Lithium-Ionenakkumulator gelöst.The object of the invention is also achieved by the method according to the invention obtained active material and / or base material of a cathode of a lithium ion battery.
Nachfolgend wird eine Möglichkeit der Durchführung eines solchen Verfahrens beschrieben, ohne das erfindungsgemäße Verfahren damit zu beschränken.Hereinafter, a possibility of carrying out such a method will be described without restricting the method according to the invention with it.
Das Verfahren beginnt mit der kontrollierten Entladung der Lithium-Ionenakkumulatoren. Die dabei freiwerdende Energie kann zu Heizungszwecken oder als Einspeisung in ein Elektrizitätsnetz genutzt werden. Nach der Entladung erfolgt die schrittweise Demontage der Lithium-Ionenakkumulatoren bis auf die Zellbeutelebene, wobei dies bevorzugt händisch unter Nutzung diverser Werkzeuge realisiert wird. Die separierten Zellbeutel können einer automatisierten, weiteren Demontage zugeführt werden. Hierbei erfolgt die sortenreine Trennung in Kathoden und Anoden.
Die so getrennten Kathoden und Anoden werden separat dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt, in dem das Aktivmaterial von den Trägerfolien abgelöst wird. Das Ablösen selbst kann in Rührkesselreaktoren oder Industriewaschmaschinen (auch als Bandanlagen) realisiert werden. Die auf diese Weise von den Kathoden und Anoden gewonnen Aktivmaterialien werden über eine mechanische Abtrennung, beispielsweise durch Filter, Filterpressen, Zentrifugen, in üblicher Art und Weise abgetrennt und können nachfolgend gewaschen werden. Dem Waschen schließt sich die Trocknung im Trockenofen an. Nachfolgend sind die Pulver versandfertig. Es ist notwendig, dass das Behandeln der Kathoden- und Anodenmassen örtlich und / oder zeitlich getrennt erfolgt, um keine Vermischung der Massen zu riskieren.
Die im Prozess auftretende Abluft kann mittels Luftreinigungsverfahren, beispielsweise mittels Aktivkohleadsorber, gereinigt werden. Ebenso kann eine Prozessbadpflege der Behandlungsbäder erfolgen, beispielsweise mittels Membrantrennverfahren, was der Reduktion des Abwasseranfalls dient.
Die gewonnenen Metallfolien der Cu-Anode und der Al-Kathode können gespült und dann unter Druck und Temperatur zu Ballen versandfertig gepresst. Auch dieser Prozess findet zeitlich und / oder örtlich separat statt, um wertmindernde Vermischungen der Folien zu verhindern.The process begins with the controlled discharge of the lithium-ion batteries. The energy released can be used for heating purposes or as a feed into an electricity grid. After discharge, the step-by-step disassembly of the lithium-ion accumulators takes place down to the cell bag level, whereby this is preferably done manually using various tools. The separated cell bags can be fed to an automated, further disassembly. Here, the sorted separation in cathodes and anodes takes place.
The thus separated cathodes and anodes are fed separately to the next process step, in which the active material is detached from the carrier films. The detachment itself can be realized in stirred tank reactors or industrial washing machines (also as belt systems). The active materials obtained in this way from the cathodes and anodes are separated off via a mechanical separation, for example by filters, filter presses, centrifuges, in a conventional manner and can subsequently be washed. The washing is followed by drying in the drying oven. Subsequently, the powders are ready to ship. It is necessary that the treatment of the cathode and anode masses takes place locally and / or separately in time so as not to risk mixing the masses.
The exhaust air occurring in the process can be cleaned by means of air purification processes, for example by means of activated carbon adsorber. Likewise, a process bath care of the treatment baths can take place, for example by means of membrane separation processes, which serves to reduce the wastewater attack.
The recovered metal foils of the Cu anode and the Al cathode can be rinsed and then pressed under pressure and temperature into bales ready for shipment. This process also takes place separately in terms of time and / or location in order to prevent value-reducing mixing of the films.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Aktivmaterial und/oder Basismaterial einer Anode eines Lithium-Ionenakkumulator gelöst.The object of the invention is also achieved by the process according to the invention obtained active material and / or base material of an anode of a lithium ion battery.
Nachfolgend wird eine Möglichkeit der Durchführung eines solchen Verfahrens beschrieben, ohne das erfindungsgemäße Verfahren damit zu beschränken.Hereinafter, a possibility of carrying out such a method will be described without restricting the method according to the invention with it.
Das Verfahren beginnt mit der kontrollierten Entladung der Lithium-Ionenakkumulatoren. Die dabei freiwerdende Energie kann zu Heizungszwecken oder als Einspeisung in ein Elektrizitätsnetz genutzt werden. Nach der Entladung erfolgt die schrittweise Demontage der Akkus bis auf die Zellbeutelebene, wobei dies bevorzugt händisch unter Nutzung diverser Werkzeuge realisiert wird. Die separierten Zellbeutel können einer automatisierten, weiteren Demontage zugeführt werden. Hierbei erfolgt die sortenreine Trennung in Kathoden und Anoden.
Die so getrennten Kathoden und Anoden werden separat dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt, in dem das Aktivmaterial von den Trägerfolien abgelöst wird. Das Ablösen selbst kann in Rührkesselreaktoren oder Industriewaschmaschinen (auch als Bandanlagen) realisiert werden. Die auf diese Weise von den Kathoden und Anoden gewonnen Aktivmaterialien werden über eine mechanische Abtrennung, beispielsweise durch Filter, Filterpressen, Zentrifugen, in üblicher Art und Weise abgetrennt und können nachfolgend gewaschen werden. Dem Waschen schließt sich die Trocknung im Trockenofen an. Nachfolgend sind die Pulver versandfertig. Es ist notwendig, dass das Behandeln der Kathoden- und Anodenmassen örtlich und / oder zeitlich getrennt erfolgt, um keine Vermischung der Massen zu riskieren.The process begins with the controlled discharge of the lithium-ion batteries. The energy released can be used for heating purposes or as a feed into an electricity grid. After discharge, the disassembly of the batteries is progressively made down to the cell bag level, whereby this is preferably done manually using various tools. The separated cell bags can be fed to an automated, further disassembly. Here, the sorted separation in cathodes and anodes takes place.
The thus separated cathodes and anodes are fed separately to the next process step, in which the active material is detached from the carrier films. The detachment itself can be realized in stirred tank reactors or industrial washing machines (also as belt systems). The active materials obtained in this way from the cathodes and anodes are separated off via a mechanical separation, for example by filters, filter presses, centrifuges, in a conventional manner and can subsequently be washed. The washing is followed by drying in the drying oven. Subsequently, the powders are ready to ship. It is necessary that the treatment of the cathode and anode masses takes place locally and / or separately in time so as not to risk mixing the masses.
Die gewonnenen Metallfolien der Cu-Anode können gespült und dann unter Druck und Temperatur zu Ballen versandfertig gepresst. Auch dieser Prozess findet zeitlich und / oder örtlich separat statt, um wertmindernde Vermischungen der Folien zu verhindern.The recovered metal foils of the Cu anode can be rinsed and then pressed under pressure and temperature into bales ready for shipping. This process also takes place separately in terms of time and / or location in order to prevent value-reducing mixing of the films.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine Anlage zum Recycling von Lithium-Ionenakkumulatoren betrieben gemäß einem Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei diese Anlage zumindest eine Einheit zum Recycling des Aktivmaterials und/oder des Basismaterials einer Kathode des Lithium-Ionenakkumulators enthält.The object of the invention is also achieved by a plant for the recycling of lithium Ion accumulators operated according to a method according to at least one of claims 1 to 11, wherein said plant contains at least one unit for recycling the active material and / or the base material of a cathode of the lithium-ion battery.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine Anlage zum Recycling von Lithium-Ionenakkumulatoren betrieben gemäß einem Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei diese Anlage zumindest eine Einheit zum Recycling des Aktivmaterials und/oder des Basismaterials einer Anode des Lithium-Ionenakkumulators enthält.The object of the invention is also operated by a plant for the recycling of lithium-ion batteries according to a method according to at least one of claims 1 to 11, wherein said plant contains at least one unit for recycling the active material and / or the base material of an anode of the lithium-ion battery ,
Demontage der Akkus:
- Die Demontage setzt sich aus den Schritten: Batterieöffnung, Entladung, Demontage Kabel, Kühlung, Sicherungen, Steuerteile, Demontage Zellblöcke aus Akku-Wanne, Demontage Leiterplatten-Reihenschaltung und Freilegung Zellenbeutel zusammen. Diese Schritte erfolgen unter Zuhilfenahme geeigneter Werkzeuge händisch. Die Beutel werden dann automatisch geöffnet, bevorzugte Verfahren sind hierbei Stanzen und Schneiden. Folgend erfolgt die sortenreine Sortierung in Anode, Kathode und Separatorfolie. Dies ist robotergestützt und kann beispielhaft nach dem Flex-Piker-Verfahren erfolgen.
Das Anoden- und Kathodenmaterial wird örtlich und / oder zeitlich separat dem nächsten Verfahren zugeführt; die Separatorfolie der Entsorgung. Der Transport der genannten Materialien erfolgt beispielhaft auf einfachen Transportbändern.Dismantling the batteries:
- Disassembly consists of the steps: battery opening, discharge, disassembly cable, cooling, fuses, control parts, dismantling cell blocks from rechargeable battery pan, disassembling printed circuit board series connection and exposing cell bags together. These steps are carried out manually with the aid of suitable tools. The bags are then opened automatically, preferred methods are stamping and cutting. Subsequently, the sorted sorting in anode, cathode and separator takes place. This is robot-based and can be done by way of example according to the flex-piker method.
The anode and cathode material is locally and / or temporally fed separately to the next process; the Separatorfolie disposal. The transport of the materials mentioned is done by way of example on simple conveyor belts.
Die Beutelöffnung erfolgt unter Abzug der Atmosphäre, da diese Schadstoffe enthält. Diese Schadstoffe werden adsorptiv abgeschieden, beispielsweise mittels Aktivkohlefilter.The bag opening takes place under deduction of the atmosphere, since it contains pollutants. These pollutants are deposited by adsorption, for example by means of activated carbon filter.
Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von drei Beispielen näher erläutert werden, wobei diese durch diese nicht beschränkt wird.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to three examples, which is not limited by these.
Beispiel 1:Example 1:
27 g beschichteter Folienanoden aus einer Lithiumionen-Traktionsbatterie werden in einem geschlossenen Rührbehälter unter mäßigem Rühren bei einer Temperatur von 30 Grad Celsius mit einer 1 Mol/Liter enthaltenden Natrium-Hydrogenkarbonatlösung behandelt. Nach 20 Minuten Reaktionszeit hat sich das Aktivmaterial komplett von der die Elektrodenbasis bildenden Kupferfolie gelöst. Die Kupferfolie wird abgetrennt, mehrfach mit Wasser gespült, getrocknet und der Altmetallverwertung zugeführt. Das abgelöste Anodenaktivmaterial wird mit 1 Liter 0,1 M Natrium-Hydrogenkarbonatlösung und 3 Liter destilliertem Wasser nacheinander in Portionen gewaschen, abfiltriert und bei 60 -120 Grad Celsius bis zu einem Restfeuchtegehalt von < 5 Gew.-% getrocknet.
Aus 27 g Ausgangsmaterial wurden 7,8 g Kupferfolie und 18,7 g Aktivmaterial zurückgewonnen.27 g of coated foil anodes from a lithium ion traction battery are treated in a closed stirred vessel with moderate stirring at a temperature of 30 degrees Celsius with a 1 mol / liter containing sodium bicarbonate solution. After a reaction time of 20 minutes, the active material has completely detached from the copper foil forming the electrode base. The copper foil is separated, rinsed several times with water, dried and fed to scrap metal recycling. The detached anode active material is washed successively with 1 liter of 0.1 M sodium bicarbonate solution and 3 liters of distilled water in portions, filtered off and dried at 60-120 degrees Celsius to a residual moisture content of <5 wt .-%.
From 27 g of starting material, 7.8 g of copper foil and 18.7 g of active material were recovered.
Beispiel 2:Example 2:
1460 g beschichtete Folienkathoden aus einer Lithiumionen-Traktionsbatterie werden in einer Industriewaschmaschine bei einer Temperatur von 40 Grad Celsius mit 150 1 Wasser gewaschen. Nach 3 Minuten Waschzeit hat sich das Aktivmaterial zu mehr als 95% von der die Elektrodenbasis bildenden Aluminiumfolie gelöst. Die Aluminiumfolie wird abgetrennt, mehrfach mit Wasser gespült, getrocknet und der Altmetallverwertung zugeführt.
Das abgelöste Aktivmaterial der Kathoden wird abfiltriert und bei 60 -100 Grad Celsius bis zu einem Restfeuchtegehalt von < 5 Gew.-% getrocknet.
Aus 1460 g Ausgangsmaterial wurden 130 g Aluminiumfolie und 1303 g Aktivmaterial zurückgewonnen.
Die analytische Untersuchung des erhaltenen Abwassers ergab folgende Konzentrationswerte für die im Aktivmaterial enthaltenen Metalle: Kobalt 0,44 mg/l, Nickel 0,51 mg/l, Mangan 0,85 mg/l. Umgerechnet auf die Gesamtabwassermenge und den Gehalt der Metalle im Ausgangsmaterial ergibt sich daraus, dass lediglich 0,4 bis 0,9 Promille der Metalle bei der Behandlung ausgelaugt werden. Damit ist belegt, dass die Metalloxid-Matrix der Aktivmaterialien durch die Behandlung nicht nachteilig beeinflusst wird.1460 g of coated lithium cathide traction batteries are washed with 150 l of water in an industrial washing machine at a temperature of 40 degrees Celsius. After a washing time of 3 minutes, the active material has dissolved more than 95% of the aluminum foil forming the electrode base. The aluminum foil is separated, rinsed several times with water, dried and fed to the scrap metal recycling.
The detached active material of the cathodes is filtered off and dried at 60-100 degrees Celsius to a residual moisture content of <5 wt .-%.
From 1460 g of starting material, 130 g of aluminum foil and 1303 g of active material were recovered.
The analytical examination of the wastewater obtained gave the following concentration values for the metals contained in the active material: cobalt 0.44 mg / l, nickel 0.51 mg / l, manganese 0.85 mg / l. Converted to the total amount of wastewater and the content of the metals in the starting material results from the fact that only 0.4 to 0.9 percent of the metals are leached during the treatment. This proves that the metal oxide matrix of the active materials is not adversely affected by the treatment.
Beispiel 3:Example 3:
45 kg NMC-Aktivmaterial wurden nach der im Beispiel 2 beschriebenen Prozedur gewonnen. Dieses Aktivmaterial wurde einer vergleichenden Untersuchung bzgl. der Nickel-, Mangan- und Kobaltzusammensetzung unterzogen, Benchmark Neuware. Die Zusammensetzung des recycelten Aktivmaterials entsprach vollends den für Neumaterialien vorgegebenen Toleranzen der Konzentrationswerte der Metalle.
Das recycelte Aktivmaterial wurde einem Mahlprozess zugeführt, um die Partikelgröße der Neuware einzustellen. Durch Zugabe von Bindern und weiteren Zusatzstoffen wurde eine Beschichtungsmasse hergestellt, die der Zusammensetzung von Neukathodenmaterial entsprach. Nach der Beschichtung erfolgte die Integration der Recyclatkathoden in eine Automotiv-Batterie.
Im Praxistest erreichte diese Batterie mit recycelten Aktivmaterial elektrische Kennwerte von > 98% im Vergleich zur Neubatterie.
Ein adäquater Versuch wurde mit dem Aktivmaterial der Anoden durchgeführt. Hierbei wurden ca. 32 kg Anoden-Aktivmaterial zurückgewonnen. Auch dieses Material wurde getrocknet, gemahlen und dann für die Neubeschichtung eines Anodenstranges verwendet.
Der Batterietest ergab hier elektrische Kennwerte von ca. 85% vergleichend zur Neubatterie. Schon durch 10%-igen massegleichen Ersatz des Recyclatmaterials durch Neuware konnten elektrische Kennwerte von 95% erreicht werden.45 kg of NMC active material were recovered according to the procedure described in Example 2. This active material was subjected to a comparative study of the nickel, manganese and cobalt composition, benchmark virgin. The composition of the recycled active material corresponded completely to the tolerances of the concentration values of the metals specified for new materials.
The recycled active material was sent to a milling process to adjust the particle size of the virgin material. By adding binders and other additives, a coating composition was produced which corresponded to the composition of Neukathodenmaterial. After coating, the integration of the recyclate cathodes into an automotive battery took place.
In the field test, this battery with recycled active material achieved electrical characteristics of> 98% compared to the new battery.
An adequate experiment was carried out with the active material of the anodes. In this case, about 32 kg of anode active material were recovered. This material was also dried, ground and then used for the recoating of an anode strand.
The battery test yielded electrical characteristics of approx. 85% compared to the new battery. Already by 10% mass equal replacement of the recycled material by virgin material electrical characteristics of 95% could be achieved.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018001273.6A DE102018001273A1 (en) | 2018-02-19 | 2018-02-19 | Process for recycling lithium ion accumulators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018001273.6A DE102018001273A1 (en) | 2018-02-19 | 2018-02-19 | Process for recycling lithium ion accumulators |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102018001273A1 true DE102018001273A1 (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67481514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102018001273.6A Withdrawn DE102018001273A1 (en) | 2018-02-19 | 2018-02-19 | Process for recycling lithium ion accumulators |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102018001273A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769908C1 (en) * | 2021-09-10 | 2022-04-08 | Григорий Евгеньевич Пакалин | Method of processing spent lithium-ion current sources |
| EP4328988A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-28 | Blackstone Technology GmbH | Method for producing a cathode paste containing an lfp active material recyclate |
| EP4328338A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-28 | IBU-tec advanced materials AG | Method for processing spent cathode material, thermal reactor and use thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160043450A1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-02-11 | Steven E. Sloop | Recycling positive-electrode material of a lithium-ion battery |
| US20180013181A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Grst International Limited | Method for recycling lithium-ion battery |
-
2018
- 2018-02-19 DE DE102018001273.6A patent/DE102018001273A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160043450A1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-02-11 | Steven E. Sloop | Recycling positive-electrode material of a lithium-ion battery |
| US20180013181A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Grst International Limited | Method for recycling lithium-ion battery |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769908C1 (en) * | 2021-09-10 | 2022-04-08 | Григорий Евгеньевич Пакалин | Method of processing spent lithium-ion current sources |
| WO2023038542A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | Григорий Евгеньевич ПАКАЛИН | Method of recycling spent lithium-ion current sources |
| EP4328988A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-28 | Blackstone Technology GmbH | Method for producing a cathode paste containing an lfp active material recyclate |
| EP4328338A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-28 | IBU-tec advanced materials AG | Method for processing spent cathode material, thermal reactor and use thereof |
| WO2024042233A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-29 | Ibu-Tec Advanced Materials Ag | Method for treating used cathode material, device and use |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3517641B2 (en) | Method for the utilization of lithium batteries | |
| EP3563446B1 (en) | Recycling method for lithium ion batteries | |
| EP0800710B1 (en) | Process for recovery of metals from used nickel-metal hydride accumulators | |
| EP0652811B1 (en) | Process for the recovery of raw materials from presorted collected waste, especially scrap electrochemical batteries and accumulators | |
| DE2718462C3 (en) | Process for the recovery of lead from lead-acid batteries | |
| DE2706056B1 (en) | METHOD OF RECYCLING USED LEAD-ACID BATTERIES | |
| DE69414345T2 (en) | PROCESS FOR RECOVERING VALUABLE METALS FROM A NICKEL-HYDROGEN CELL | |
| DE102011110083A1 (en) | Process for recovering active material from a galvanic cell and active material separation plant, in particular active metal separation plant | |
| EP4004242A1 (en) | Method for recycling lithium batteries | |
| DD264716A5 (en) | METHOD FOR RECYCLING ELECTRICAL BATTERIES, PRESERVED PRINTPLATES AND ELECTRONIC COMPONENTS | |
| DE102018001273A1 (en) | Process for recycling lithium ion accumulators | |
| DE3230778A1 (en) | HYDROMETALLURGICAL METHOD FOR THE RECOVERY OF METAL CONTAINERS FROM EXHAUSTED ACID LEAD ACCUMULATORS | |
| DE102015206153A1 (en) | Recycling of lithium batteries | |
| EP2676314A1 (en) | Method for producing electrodes | |
| EP1652253A1 (en) | Method for processing organic cations, non-aqueous solvents and electrical components containing carbon | |
| DE3402338C2 (en) | ||
| DE102021123151A1 (en) | Process and plant for the recovery of metals from black mass | |
| WO2021009199A1 (en) | Method for processing accumulators, batteries and the like, and system for carrying out the method | |
| DE112022000893T5 (en) | METHOD FOR RECOVERING WASTE FROM LITHIUM COBALT OXIDE BATTERIES | |
| DE102013013455A1 (en) | Method for recycling membrane electrode unit of fuel cell for use as alternative energy source for vehicle, involves performing filtration of laden with solvent to obtain filter material, and recovering metals from filter material | |
| DE102022105190A1 (en) | Recycling method for components of electrochemical energy storage and recycling device therefor | |
| DE102022121918A1 (en) | Process for processing lithium-containing energy storage devices | |
| KR102403455B1 (en) | Method for recovering valuable metal from waste battery | |
| WO2023198692A1 (en) | Method and facility for recycling battery cells or parts thereof | |
| EP4400616A2 (en) | Multi-stage recycling process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: WP HOLDING GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: WECK + POLLER HOLDING GMBH, 08056 ZWICKAU, DE; WKS TECHNIK GMBH, 01237 DRESDEN, DE Owner name: WKS TECHNIK GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: WECK + POLLER HOLDING GMBH, 08056 ZWICKAU, DE; WKS TECHNIK GMBH, 01237 DRESDEN, DE |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: WEIDNER STERN JESCHKE PATENTANWAELTE PARTNERSC, DE |
|
| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |