WO2023110294A1 - Method for recycling electrode material - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for recycling electrode material from used batteries or scrap material in the course of battery manufacture, namely a method for detaching and recovering active electrode material from anodic or cathodic carrier foil material for the active electrode material.
- Batteries in particular lithium batteries, contain alternately stacked or rolled up anode and cathode foils (electrodes), separated by an electrolyte-impregnated separator.
- the anode foils include, for example
- Kupferf olien with a graphite-containing active material as Electrode material are coated.
- the cathode foils include, for example, aluminum foils, the coating of which with active electrode material contains, for example, mixed oxides of one or more of the metals lithium, nickel, manganese and cobalt.
- DE 699 05 134 T2 discloses a method for detaching and recovering active electrode material, in which a carrier film material coated with active electrode material is guided over three-dimensionally structured rollers or rollers and deformed with a small bending radius so that the Electrode material is thereby torn open and detaches itself from the carrier material.
- a carrier film material coated with active electrode material is guided through a roller nip, with one roller having a 3-dimensional structuring by means of radial projections, through which the carrier film material is deformed and this also causes tearing or tearing and detachment of the active electrode material is brought about.
- the present invention is based on the object of specifying a method for recycling, ie for recovering active electrode material from cathodic or anodic carrier foil material, which can be carried out economically and is stable and reliable in terms of process technology and does not have the disadvantages mentioned at the outset.
- the active electrode material is detached from the carrier foil material by means of a CCp snow jet.
- the coated carrier film material can be virtually endless, ie are provided or supplied continuously from roll to roll, or in the form of flat material sections for the method according to the invention.
- the CO 2 snow crystals sublimate completely shortly after hitting the electrodes.
- the resulting CO 2 gas is separated off with detached particles of active electrode material via any separation device, in particular sucked off.
- the active electrode material can thus be recovered by type, dry and chemically and unchanged in its physical microstructure. If the detached active electrode material is removed from the process by suction, particle separation measures and/or filtration measures can be carried out in a particularly simple and effective manner. In particular, gravity or centrifugal separation measures are conceivable.
- the active electrode material removed in this way can be fed directly back into a production process.
- the method according to the invention offers the advantage that an energy-intensive drying process, which is required after the hydromechanical detachment of the active electrode material, is eliminated.
- the electrode material ie the carrier film material coated with active electrode material
- a process chamber is advantageously provided, within which the cleaning or detachment of the active electrode material is carried out from the carrier foil material by means of a CO 2 snow jet which is moved back and forth relative to the electrode material.
- one or more CO 2 snow jet nozzles are aligned at an angle of between 20° and 90° onto a flat surface or one touching a roller of the flat electrode material.
- cracks are formed in the active electrode material to be detached by deliberately introducing deformations into the coated carrier foil material and the active electrode material.
- the targeted introduction of deformations into the coated carrier film material is achieved that the carrier film material is guided over one or more rollers, and that this generates tensile stresses in the carrier film material and the electrode material on the radially outer side of the carrier film material, which the detachment of the electrode material by the impinging CO2 snow jet favor .
- the rollers can have a radius of at least 10 mm and, for example, no more than 200 mm, in particular no more than 150 mm, in particular no more than 100 mm and in particular no more than 80 mm, and more particularly no more than 50 mm. The smaller the radius, the more tensile stresses are created in the carrier sheet material as it is passed over the rollers or rollers under tension.
- CO 2 snow jet is directed onto the coated carrier film material in the area where a roll is wrapped, so that it strikes the carrier film material in an area of the highest tensile stress in the carrier film material.
- the targeted introduction of deformations into the coated carrier film material is achieved in that the carrier film material is applied to a support means which forms a three-dimensionally structured support surface for the carrier film material, so that the carrier film material at the latest takes on a three-dimensionally structured shape when exposed to the CO 2 snow jet.
- the carrier film material is applied to a support means which forms a three-dimensionally structured support surface for the carrier film material, so that the carrier film material at the latest takes on a three-dimensionally structured shape when exposed to the CO 2 snow jet.
- Said support means can, for example, be designed in the form of a plate or as a roller, with its three-dimensionally structured support surface having elevations and depressions, for example in the form of grooves or like an egg carton, which is to be understood purely as an example.
- the elevations and depressions in the support should be designed in such a way that, at least in some areas, very small radii of curvature are formed in the carrier film material coated with active electrode material when it is applied to or placed against the structured support surface of the support. against it is deformed.
- the targeted incorporation of deformations in the coated carrier film material is achieved by applying the thin carrier film material to a support means which consists of a bar grid or perforated grid or textile structure, such as woven fabric, knitted fabric, warp-knitted fabric or Braid is formed so that the carrier film material is pressed into open areas of the support means at the latest when the carrier film material is subjected to the CCt snow jet.
- a support means which consists of a bar grid or perforated grid or textile structure, such as woven fabric, knitted fabric, warp-knitted fabric or Braid is formed so that the carrier film material is pressed into open areas of the support means at the latest when the carrier film material is subjected to the CCt snow jet.
- the cleaning takes place by a relative movement between the CC ⁇ snow jet and the coated carrier film material to be cleaned.
- the carrier film material and/or the support means is heated, in particular to temperatures of at least 50° C., in particular of at least 100° C., in particular of at least 150 °C, in particular at least 200 °C, in particular at least 250 °C, in particular at most 350 °C, in particular at most 320 °C at most 300 °C.
- binders in the electrode material can be thermally decomposed, which makes it easier for the electrode material to be detached from the carrier foil material. This also reduces the adhesion of the electrode material to the carrier foil material.
- the temperature difference between the CCp snow jet and the coated carrier foil material to be cleaned is increased, which in turn benefits the detachability.
- the CC ⁇ snow jet is provided using a two-component annular nozzle, and if a jacket jet is used around an opening for dispensing a CO2 gas/CO2 snow mixture is generated from a carrier gas, in particular from compressed air or nitrogen, by means of which the CO2 gas/CO2 snow mixture is accelerated in order then to act on the coated carrier foil material.
- a carrier gas in particular from compressed air or nitrogen
- Devices with several nozzles and several CO2 snow jets can also be used.
- the nozzles can be arranged along a linear direction or arrayed. It is also conceivable that in particular only a single nozzle is provided, but which can be moved back and forth transversely to a feed direction of the coated carrier film material to be cleaned.
- the present invention is not only limited to a method for recycling electrode material from batteries to watch .
- the subject of the application and the invention is also considered in particular to be a method for cleaning off thin flat material, in particular a thickness of at most 0.30 mm, specifically for detaching and recovering coating material which was previously applied to the flat material, in particular in the course of a Recycling process, the following process steps comprising: generating a CCp snow jet, feeding the thin coated flat material, endlessly or in the form of flat material sections, targeted introduction of deformations in the coated flat material, whereby stresses in the flat material and in the coating material are generated, which promoting the detachment of the coating material by the impacting Co2 snow jet, subjecting the thin coated flat material to the CCp snow jet to detach the coating material from the flat material, separating the detached coating material from the flat material for its recovery.
- the whales or rollers can have a radius of at least 10 mm and, for example, no more than 200 mm, in particular no more than 150 mm, in particular no more than 100 mm and in particular no more than 80 mm, and more particularly no more than 50 mm.
- CCp snow jet is directed onto the coated flat material in the area where a roller is wrapped, so that it hits the coated flat material in an area of maximum tensile stress in the coating material.
- the targeted introduction of deformations in the coated flat material is achieved in that the flat material is applied to a support means, which forms a three-dimensionally structured support surface for the flat material, so that the flat material at the latest when the Flat material with the CO 2 snow jet assumes a three-dimensionally structured shape.
- the support means is designed in the form of a plate or as a roller and its three-dimensionally structured support surface has elevations and depressions.
- Method characterized in that the targeted introduction of deformations in the coated flat material is achieved in that the thin flat material is applied to a support means which is formed by a bar grid or perforated grid or mesh so that the flat material at the latest when the flat material is subjected to the CO 2 snow jet is pushed into open areas of the proppant.
- Method characterized in that the thin flat material and/or the support means is heated, in particular to temperatures of at least 50° C., in particular at least 100° C., in particular at least 150° C., in particular at least 200° C., in particular at least 250 ° C, in particular a maximum of 350 ° C, in particular a maximum of 320 ° C of a maximum of 300 ° C is brought.
- a method characterized in that the CO 2 snow jet is provided using a two-component ring nozzle, and in that an opening for discharging a CO 2 gas/CO 2 snow mixture is provided around a jacket jet of compressed air or Nitrogen is generated, by means of which the CO 2 gas/CO 2 snow Mixture is accelerated and thus the coated flat material is applied.
- the subject of the invention is also a device for carrying out the method according to the invention with the features of independent claim 12 .
- Preferred embodiments result from the further dependent claims.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for carrying out a method according to the invention for recycling electrode material
- FIG. 2a shows the introduction of stresses into the coated carrier material by being guided over a roller
- FIG. 2b shows a further embodiment of a roller with a corrugated structure for forming a support means with a three-dimensionally structured support surface
- FIG. 2c shows a roller with indentations, in particular radial openings, or elevations for forming a support means
- FIG. 2d shows a planar extended support means in the form of a web lattice or web mesh with a coated carrier film material to be cleaned.
- FIG. 1 designates device and method components for carrying out the method according to the invention for recycling electrode material from used batteries or scrap material in the course of battery manufacture, specifically for detaching and recovering active electrode material 4 from anodic or cathodic carrier film material 2 .
- the batteries in question here include anode and cathode foils, referred to below as “anodic or cathodic carrier foil material 2”, which are coated with active anodic or cathodic electrode material.
- the method according to the invention is about the recovery of this active electrode material 4 .
- the method according to the invention comprises the following method steps:
- the coated carrier film material 2 can be provided or fed in endlessly or in the form of flat material sections for the method according to the invention.
- reference numeral 10 indicates a store, a source or a container or reservoir for liquid CO2.
- Reference number 12 designates a store, a source or a container or reservoir for a pressurized carrier gas, in particular compressed air or nitrogen. This can also be a compressor device.
- Liquid CO 2 and the carrier gas are fed to a device 14 for media preparation and media supply.
- a control device 16 is provided, which acts on the device 14 for media preparation and media supply and on a valve device 18 and controls both.
- a CO2 snow jet 20 is emitted from a downstream nozzle device 22 and is directed in a targeted manner onto a substrate 24 that is still to be explained.
- the above components thus form a device 23 for generating a CO2 snow jet 20 .
- Several nozzle devices 22 can also be provided, as indicated in FIG.
- the double arrow 26 indicates that the nozzle device 22 can be moved back and forth along the linear direction of the arrow.
- the substrate 24 is the carrier foil material 2 coated with the active electrode material 4 .
- a suction hood or a suction funnel of a suction device 28 is provided, by means of which detached electrode material 4 is sucked out of an indicated process chamber 29 and fed to a particle separator device 30 .
- Reference number 32 designates a blower device or another device generating a media flow as part of the suction device.
- the particle separation device 30 can be designed in various ways, as explained at the outset. There, particulate-like, previously detached active electrode material 4 is separated from the sucked-off particle/gas stream and thus recovered. It can be recycled and finally used again as active electrode material 4 .
- a support means 34 is indicated schematically in the broadest sense. This could be a table, a roller or roller or a belt conveyor device, which is designed in particular as a circulating endless belt, or any feeding device.
- the support means 34 can be driven, in particular as an endless belt, so that the coated carrier film material 2 to be cleaned can be moved and/or fed in a translational manner in an indicated transport direction 35 relative to the nozzle device 22 .
- the nozzle device 22 can be moved back and forth transversely thereto. In this way, the coated carrier film material 2 can be impinged on extensively with the CO 2 snow jet 20 .
- FIG. 2a schematically indicates a support means 34 in the form of a roller 36 .
- a radius of the roller 36 is preferably at most 50 mm. If the coated carrier film material 2 is guided over the roller 36 with a clear wrap of preferably at least 10°, in particular at least 25° and more particularly at least 40°, this allows targeted tensile stresses in the carrier film material 2 and thus also in the generate active electrode material 4 on the radially outer side of the carrier foil material 2 . As a result, the detachment of the electrode material 4 is promoted and supported in a manner further according to the invention, in that cracks in particular are already formed in the electrode material 4 to be detached.
- the CCp snow jet with its associated physical impulse impact on the active electrode material 4 its detachment is favored if it is under tensile stress and, in particular, in a boundary surface between the carrier foil material and the electrode material, stresses are present or even cracks are already present or at least weaknesses in the microstructure of the electrode material are present. It proves to be advantageous if the CCt snow jet hits the coated carrier foil material 2 in the area where the roller 36 wraps around it, i.e. there where the tensile stresses within the material are greatest and the carrier foil material 2 is penetrated by the roller ze 36 is self-supported.
- FIG. 2b schematically illustrates a support means 34 in the form of a roller 36 with a three-dimensionally structured support surface 38.
- Case is the support surface 38 axially corrugated, d. H . , ridges 37 and valleys 39 extend substantially concentrically or helically in a circumferential direction or direction of rotation of the roller 36 .
- FIG. 2c shows a support means 34 in the form of a roller 36, in which a three-dimensionally structured support surface 38 is formed by a large number of indentations, in particular openings 40, in a lateral surface of the roller 36.
- the reference sign 40 could also be elevations, in particular in the form of pins, projections or nubs.
- FIG. 2d shows a planar support means 34 in the form of a web lattice or web meshwork 42 . It is shown by way of example as a planar flat material section. However, it could also be designed or constructed as a circulating endless belt, as indicated in FIG. be arranged . A planar section of a carrier film material 2 coated with active electrode material 4 to be recovered is placed on this web grid or web meshwork 42 . Again, a nozzle device 22 for generating CCp snow jets 20 and a suction hood of a suction device 28 are indicated schematically.
- the electrode material 4 is detached and a progressive front 44 which each coating in the form of the electrode material 4 that has not yet been detached.
- a support means 34 with a three-dimensionally structured Supporting surface 38 can be specifically generated tensile stresses in the coated carrier film material 2 by this against the three-dimensionally structured support surface 38 is pressed and thereby deformed. This three-dimensional deformation can take place before the carrier film material 2 is acted upon by the CO 2 snow jet by pressing the carrier film material 2 against the structured support surface 38 in any desired manner or also advantageously by this CC ⁇ snow jet itself. Supporting means 34 and/or the coated carrier film material 2 can be heated beforehand.
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Abstract
Description
Titel : Verfahren zum Recyceln von Elektrodenmaterial Title : Method of recycling electrode material
Beschreibung Description
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 . The invention relates to a method for recycling electrode material from used batteries or scrap material in the course of battery manufacture, namely a method for detaching and recovering active electrode material from anodic or cathodic carrier foil material for the active electrode material.
Batterien, insbesondere Lithiumbatterien enthalten abwechselnd gestapelte oder aufgerollte Anoden- und Kathodenf olien (Elektroden) , getrennt durch einen elektrolytgetränkten Separator . Die Anodenfolien umfassen beispielsweiseBatteries, in particular lithium batteries, contain alternately stacked or rolled up anode and cathode foils (electrodes), separated by an electrolyte-impregnated separator. The anode foils include, for example
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 . Kupferf olien with a graphite-containing active material as Electrode material are coated. The cathode foils include, for example, aluminum foils, the coating of which with active electrode material contains, for example, mixed oxides of one or more of the metals lithium, nickel, manganese and cobalt.
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 . In a recycling process, it is advantageous to separate and recover the active electrode material of the anode and cathode in each case by type and without residues from the carrier foil material. Up to now, however, battery cells have often been shredded and the metals they contain have been pyrometallurgically recovered in limited proportions with a high use of energy for process-related reasons. Another known method is the hydromechanical separation of the active electrode material from the carrier foil material. With this method, the active electrode material of the anode and cathode can each be detached from the carrier foil material, and is then present as an aqueous suspension that can be further hydrometallurgically processed. However, direct reuse of the active electrode material is not possible here, since undesirable chemical reactions take place through the water and physical properties and also particle sizes are influenced. In every hydrometallurgical process, one of the process steps is an energy-intensive drying process.
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 . DE 699 05 134 T2 discloses a method for detaching and recovering active electrode material, in which a carrier film material coated with active electrode material is guided over three-dimensionally structured rollers or rollers and deformed with a small bending radius so that the Electrode material is thereby torn open and detaches itself from the carrier material. According to RU 2 089 016 CI, a carrier film material coated with active electrode material is guided through a roller nip, with one roller having a 3-dimensional structuring by means of radial projections, through which the carrier film material is deformed and this also causes tearing or tearing and detachment of the active electrode material is brought about.
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 . The present invention is based on the object of specifying a method for recycling, ie for recovering active electrode material from cathodic or anodic carrier foil material, which can be carried out economically and is stable and reliable in terms of process technology and does not have the disadvantages mentioned at the outset.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der genannten Art , welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst : This object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned, which comprises the following method steps:
Erzeugen eines CCp-Schnee-Strahls , creating a CCp snow ray ,
Bereitstellen oder Zuführen eines mit aktivemDeploy or supply one with active
Elektrodenmaterial beschichteten Trägerfolienmaterials , Beaufschlagen des beschichteten Trägerfolienmaterials mit dem CO2-Schnee-Strahl zum Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial , electrode material coated carrier foil material, subjecting the coated carrier foil material to the CO 2 snow jet to detach the active electrode material from the carrier foil material,
Abtrennen des abgelösten aktiven Elektrodenmaterials zu dessen Rückgewinnung . Separating the detached active electrode material for its recovery.
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 CO2-Schneekristalle sublimieren kurz nach dem Auftref fen auf die Elektroden restlos . Das entstehende CO2-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 . In the new method, the active electrode material is detached from the carrier foil material by means of a CCp snow jet. The coated carrier film material can be virtually endless, ie are provided or supplied continuously from roll to roll, or in the form of flat material sections for the method according to the invention. The CO 2 snow crystals sublimate completely shortly after hitting the electrodes. The resulting CO 2 gas is separated off with detached particles of active electrode material via any separation device, in particular sucked off. The active electrode material can thus be recovered by type, dry and chemically and unchanged in its physical microstructure. If the detached active electrode material is removed from the process by suction, particle separation measures and/or filtration measures can be carried out in a particularly simple and effective manner. In particular, gravity or centrifugal separation measures are conceivable. - In particular when recycling waste material from the manufacturing process of the batteries, the active electrode material removed in this way can be fed directly back into a production process. Even with used batteries, the active material of which cannot be used for new batteries without processing, the method according to the invention offers the advantage that an energy-intensive drying process, which is required after the hydromechanical detachment of the active electrode material, is eliminated.
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 CO2-Schnee-Strahls ausgeführt wird . Hierbei werden eine oder mehrere CO2-Schneestrahldüsen unter einem Winkel zwischen 20 ° und 90 ° auf eine ebene oder eine Rolle tangierende Fläche des flächenhaften Elektrodenmaterials ausgerichtet . The electrode material, ie the carrier film material coated with active electrode material, can be supplied in the form of a belt, in particular an endless belt, in particular in a roll-to-roll process or in the form of individual film sections, for example on a belt. A process chamber is advantageously provided, within which the cleaning or detachment of the active electrode material is carried out from the carrier foil material by means of a CO 2 snow jet which is moved back and forth relative to the electrode material. In this case, one or more CO 2 snow jet nozzles are aligned at an angle of between 20° and 90° onto a flat surface or one touching a roller of the flat electrode material.
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 .According to a further idea of the invention of particular importance, it has proven to be advantageous that through the targeted introduction of deformations in the coated carrier film material, stresses are generated in the carrier film material and in the electrode material, which detachment of the electrode material by the impacting Co2 snow jet favor . This is because these stresses, which are preferably generated in the active electrode material and in the transition to the carrier film material, promote the formation of cracks in the active electrode material and local detachments from the carrier film material.
Dies wiederum fördert ein vollständiges und sofortiges Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial bei Beaufschlagung mit dem Co2-Schnee-Strahl . This in turn promotes complete and immediate detachment of the active electrode material from the carrier film material when it is exposed to the Co 2 snow jet.
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 . In particular, it is proposed that cracks are formed in the active electrode material to be detached by deliberately introducing deformations into the coated carrier foil material and the active electrode material.
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 . According to one embodiment of the method according to the invention, it is proposed that the targeted introduction of deformations into the coated carrier film material is achieved that the carrier film material is guided over one or more rollers, and that this generates tensile stresses in the carrier film material and the electrode material on the radially outer side of the carrier film material, which the detachment of the electrode material by the impinging CO2 snow jet favor . The rollers can have a radius of at least 10 mm and, for example, no more than 200 mm, in particular no more than 150 mm, in particular no more than 100 mm and in particular no more than 80 mm, and more particularly no more than 50 mm. The smaller the radius, the more tensile stresses are created in the carrier sheet material as it is passed over the rollers or rollers under tension.
Hierbei erweist sich weiter als vorteilhaft , wenn der CO2- 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 . It also proves to be advantageous here if the CO 2 snow jet is directed onto the coated carrier film material in the area where a roll is wrapped, so that it strikes the carrier film material in an area of the highest tensile stress in the carrier film material.
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 CO2-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 CO2-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 . According to a further embodiment of the method according to the invention, it is proposed that the targeted introduction of deformations into the coated carrier film material is achieved in that the carrier film material is applied to a support means which forms a three-dimensionally structured support surface for the carrier film material, so that the carrier film material at the latest takes on a three-dimensionally structured shape when exposed to the CO 2 snow jet. As a result, the previously discussed tensile stresses are formed in the material, which promote the detachment of the active electrode material by the impacting CO 2 snow jet. Said support means can, for example, be designed in the form of a plate or as a roller, with its three-dimensionally structured support surface having elevations and depressions, for example in the form of grooves or like an egg carton, which is to be understood purely as an example. The elevations and depressions in the support should be designed in such a way that, at least in some areas, very small radii of curvature are formed in the carrier film material coated with active electrode material when it is applied to or placed against the structured support surface of the support. against it is deformed.
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 . It can also prove to be advantageous if the targeted incorporation of deformations in the coated carrier film material is achieved by applying the thin carrier film material to a support means which consists of a bar grid or perforated grid or textile structure, such as woven fabric, knitted fabric, warp-knitted fabric or Braid is formed so that the carrier film material is pressed into open areas of the support means at the latest when the carrier film material is subjected to the CCt snow jet.
Wie eingangs bereits erwähnt erfolgt die Abreinigung durch eine Relativbewegung zwischen dem CC^-Schnee-Strahl und dem abzureinigenden beschichteten Trägerfolienmaterial . As already mentioned, the cleaning takes place by a relative movement between the CC ^ snow jet and the coated carrier film material to be cleaned.
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 . It can also prove to be advantageous if, for cleaning, the carrier film material and/or the support means is heated, in particular to temperatures of at least 50° C., in particular of at least 100° C., in particular of at least 150 °C, in particular at least 200 °C, in particular at least 250 °C, in particular at most 350 °C, in particular at most 320 °C at most 300 °C. As a result, binders in the electrode material can be thermally decomposed, which makes it easier for the electrode material to be detached from the carrier foil material. This also reduces the adhesion of the electrode material to the carrier foil material. In addition, the temperature difference between the CCp snow jet and the coated carrier foil material to be cleaned is increased, which in turn benefits the detachability.
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 . For cleaning, it has also proven to be advantageous if the CC^ snow jet is provided using a two-component annular nozzle, and if a jacket jet is used around an opening for dispensing a CO2 gas/CO2 snow mixture is generated from a carrier gas, in particular from compressed air or nitrogen, by means of which the CO2 gas/CO2 snow mixture is accelerated in order then to act on the coated carrier foil material. Devices with several nozzles and several CO2 snow jets can also be used. The nozzles can be arranged along a linear direction or arrayed. It is also conceivable that in particular only a single nozzle is provided, but which can be moved back and forth transversely to a feed direction of the coated carrier film material to be cleaned.
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 . However, the present invention is not only limited to a method for recycling electrode material from batteries to watch . The subject of the application and the invention is also considered in particular to be a method for cleaning off thin flat material, in particular a thickness of at most 0.30 mm, specifically for detaching and recovering coating material which was previously applied to the flat material, in particular in the course of a Recycling process, the following process steps comprising: generating a CCp snow jet, feeding the thin coated flat material, endlessly or in the form of flat material sections, targeted introduction of deformations in the coated flat material, whereby stresses in the flat material and in the coating material are generated, which promoting the detachment of the coating material by the impacting Co2 snow jet, subjecting the thin coated flat material to the CCp snow jet to detach the coating material from the flat material, separating the detached coating material from the flat material for its recovery.
Bevorzugte Weiterbildungen und Merkmale des vorstehenden Verfahrens sind in den nachstehenden " clauses" aufgeführt und werden j eweils einzeln und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen : Preferred developments and features of the above method are listed in the following "clauses" and are each individually and in combination considered essential to the invention:
" clauses" "clauses"
Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass durch gezieltes Einbringen von Verformungen in das beschichtete Flachmaterial Risse in dem abzulösenden Beschichtungsmaterial gebildet werden . Method, characterized in that by deliberately introducing deformations into the coated flat material Cracks are formed in the coating material to be detached.
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 . Method, characterized in that the targeted introduction of deformations in the coated flat material is achieved by guiding the thin flat material over one or more rolls or rollers, thereby generating tensile stresses in the flat material and in the coating material on the radially outer side , which favor the detachment of the coating material by the impinging Co2 snow jet, in that they in particular favor the formation of cracks in the coating material to be detached. The whales or rollers can have a radius of at least 10 mm and, for example, no more than 200 mm, in particular no more than 150 mm, in particular no more than 100 mm and in particular no more than 80 mm, and more particularly no more than 50 mm.
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 . Method, characterized in that the CCp snow jet is directed onto the coated flat material in the area where a roller is wrapped, so that it hits the coated flat material in an area of maximum tensile stress in the coating material.
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 CO2-Schnee-Strahl eine dreidimensional strukturierte Gestalt einnimmt . Method, characterized in that the targeted introduction of deformations in the coated flat material is achieved in that the flat material is applied to a support means, which forms a three-dimensionally structured support surface for the flat material, so that the flat material at the latest when the Flat material with the CO 2 snow jet assumes a three-dimensionally structured shape.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass das Stützmittel plattenförmig oder als Wal ze ausgebildet ist und seine dreidimensional strukturierte Stütz fläche Erhebungen und Vertiefungen aufweist . Method, characterized in that the support means is designed in the form of a plate or as a roller and its three-dimensionally structured support surface has elevations and depressions.
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 CO2-Schnee-Strahl in of fene Bereiche des Stützmittels hineingedrückt wird . Method, characterized in that the targeted introduction of deformations in the coated flat material is achieved in that the thin flat material is applied to a support means which is formed by a bar grid or perforated grid or mesh so that the flat material at the latest when the flat material is subjected to the CO 2 snow jet is pushed into open areas of the proppant.
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 . Method, characterized in that the thin flat material and/or the support means is heated, in particular to temperatures of at least 50° C., in particular at least 100° C., in particular at least 150° C., in particular at least 200° C., in particular at least 250 ° C, in particular a maximum of 350 ° C, in particular a maximum of 320 ° C of a maximum of 300 ° C is brought.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet , dass der CO2-Schnee-Strahl unter Verwendung einer Zweistof f-Ringdüse bereitgestellt wird, und dass dabei um eine Öf fnung zum Ausgeben eines CO2-Gas/CO2- Schnee-Gemischs herum ein Mantelstrahl aus Druckluft oder Stickstof f erzeugt wird, mittels dessen das CO2-Gas/CO2-Schnee- Gemisch beschleunigt wird und damit das beschichtete Flachmaterial beaufschlagt wird . A method, characterized in that the CO 2 snow jet is provided using a two-component ring nozzle, and in that an opening for discharging a CO 2 gas/CO 2 snow mixture is provided around a jacket jet of compressed air or Nitrogen is generated, by means of which the CO 2 gas/CO 2 snow Mixture is accelerated and thus the coated flat material is applied.
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 . The subject of the invention is also a device for carrying out the method according to the invention with the features of independent claim 12 . Preferred embodiments result from the further dependent claims.
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 : Further features, details and advantages of the invention result from the appended patent claims and from the drawing and the following description of a preferred embodiment of the method according to the invention for recycling electrode material from batteries. In the drawing show :
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyceln von Elektrodenmaterial ; FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for carrying out a method according to the invention for recycling electrode material;
Figur 2a das Einbringen von Spannungen in das beschichtete Trägermaterial , indem dieses über eine Wal ze geführt wird; FIG. 2a shows the introduction of stresses into the coated carrier material by being guided over a roller;
Figur 2b eine weitere Aus führungs form einer Wal ze mit einer Wellenstruktur zur Bildung eines Stützmittels mit dreidimensional strukturierter Stütz fläche ; FIG. 2b shows a further embodiment of a roller with a corrugated structure for forming a support means with a three-dimensionally structured support surface;
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 . FIG. 2c shows a roller with indentations, in particular radial openings, or elevations for forming a support means; FIG. 2d shows a planar extended support means in the form of a web lattice or web mesh with a coated carrier film material to be cleaned.
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 . FIG. 1 designates device and method components for carrying out the method according to the invention for recycling electrode material from used batteries or scrap material in the course of battery manufacture, specifically for detaching and recovering active electrode material 4 from anodic or cathodic carrier film material 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 : As already explained at the outset, the batteries in question here include anode and cathode foils, referred to below as “anodic or cathodic carrier foil material 2”, which are coated with active anodic or cathodic electrode material. The method according to the invention is about the recovery of this active electrode material 4 . The method according to the invention comprises the following method steps:
Erzeugen eines CCt-Schnee-Strahls , Bereitstellen oder Zuführen eines mit aktivem Elektrodenmaterial beschichteten Trägerfolienmaterials , Generating a CCt snow beam, providing or supplying a carrier foil material coated with active electrode material,
Beaufschlagen des beschichteten Trägerfolienmaterials mit dem CCt-Schnee-Strahl zum Ablösen des aktiven Elektrodenmaterials von dem Trägerfolienmaterial , Subjecting the coated carrier foil material to the CCt snow jet to detach the active electrode material from the carrier foil material,
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 . Separating the detached active electrode material for its recovery. The coated carrier film material 2 can be provided or fed in endlessly or in the form of flat material sections for the method according to the invention.
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 . The device components or process components shown schematically in FIG. 1 are provided for carrying out the process. Thus, reference numeral 10 indicates a store, a source or a container or reservoir for liquid CO2. Reference number 12 designates a store, a source or a container or reservoir for a pressurized carrier gas, in particular compressed air or nitrogen. This can also be a compressor device. Liquid CO 2 and the carrier gas are fed to a device 14 for media preparation and media supply. Furthermore, a control device 16 is provided, which acts on the device 14 for media preparation and media supply and on a valve device 18 and controls both. As a result, a CO2 snow jet 20 is emitted from a downstream nozzle device 22 and is directed in a targeted manner onto a substrate 24 that is still to be explained. The above components thus form a device 23 for generating a CO2 snow jet 20 . Several nozzle devices 22 can also be provided, as indicated in FIG. The double arrow 26 indicates that the nozzle device 22 can be moved back and forth along the linear direction of the arrow.
Bei dem Substrat 24 handelt es sich um das mit aktivem Elektrodenmaterial 4 beschichtete Trägerfolienmaterial 2 . Oberhalb des beschichteten Trägerfolienmaterials 2 , welches mit dem CO2-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 . The substrate 24 is the carrier foil material 2 coated with the active electrode material 4 . Above the coated carrier foil material 2, which is exposed to the CO 2 snow jet 20 at an angle of between 20° and 90°, in particular and preferably between 20° and 45° is applied, a suction hood or a suction funnel of a suction device 28 is provided, by means of which detached electrode material 4 is sucked out of an indicated process chamber 29 and fed to a particle separator device 30 . Reference number 32 designates a blower device or another device generating a media flow as part of the suction device. The particle separation device 30 can be designed in various ways, as explained at the outset. There, particulate-like, previously detached active electrode material 4 is separated from the sucked-off particle/gas stream and thus recovered. It can be recycled and finally used again as active electrode material 4 .
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 CO2-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 . The coated carrier film material 2 shown schematically is advantageously supported during the execution of the method according to the invention. For this purpose, a support means 34 is indicated schematically in the broadest sense. This could be a table, a roller or roller or a belt conveyor device, which is designed in particular as a circulating endless belt, or any feeding device. In the case shown as an example, the support means 34 can be driven, in particular as an endless belt, so that the coated carrier film material 2 to be cleaned can be moved and/or fed in a translational manner in an indicated transport direction 35 relative to the nozzle device 22 . Meanwhile, as already mentioned, the nozzle device 22 can be moved back and forth transversely thereto. In this way, the coated carrier film material 2 can be impinged on extensively with the CO 2 snow jet 20 . FIG. 2a schematically indicates a support means 34 in the form of a roller 36 . The illustration is not true to scale. A radius of the roller 36 is preferably at most 50 mm. If the coated carrier film material 2 is guided over the roller 36 with a clear wrap of preferably at least 10°, in particular at least 25° and more particularly at least 40°, this allows targeted tensile stresses in the carrier film material 2 and thus also in the generate active electrode material 4 on the radially outer side of the carrier foil material 2 . As a result, the detachment of the electrode material 4 is promoted and supported in a manner further according to the invention, in that cracks in particular are already formed in the electrode material 4 to be detached. If the CCp snow jet with its associated physical impulse impact on the active electrode material 4, its detachment is favored if it is under tensile stress and, in particular, in a boundary surface between the carrier foil material and the electrode material, stresses are present or even cracks are already present or at least weaknesses in the microstructure of the electrode material are present. It proves to be advantageous if the CCt snow jet hits the coated carrier foil material 2 in the area where the roller 36 wraps around it, i.e. there where the tensile stresses within the material are greatest and the carrier foil material 2 is penetrated by the roller ze 36 is self-supported.
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 . FIG. 2b schematically illustrates a support means 34 in the form of a roller 36 with a three-dimensionally structured support surface 38. In the example and shown schematically Case is the support surface 38 axially corrugated, d. H . , ridges 37 and valleys 39 extend substantially concentrically or helically in a circumferential direction or direction of rotation of the roller 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 . FIG. 2c shows a support means 34 in the form of a roller 36, in which a three-dimensionally structured support surface 38 is formed by a large number of indentations, in particular openings 40, in a lateral surface of the roller 36. However, the reference sign 40 could also be elevations, in particular in the form of pins, projections or nubs.
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 . FIG. 2d shows a planar support means 34 in the form of a web lattice or web meshwork 42 . It is shown by way of example as a planar flat material section. However, it could also be designed or constructed as a circulating endless belt, as indicated in FIG. be arranged . A planar section of a carrier film material 2 coated with active electrode material 4 to be recovered is placed on this web grid or web meshwork 42 . Again, a nozzle device 22 for generating CCp snow jets 20 and a suction hood of a suction device 28 are indicated schematically. By moving the CCp jets 20 relative to the coated carrier foil material 2 in the direction of the arrow 35 and by moving the CCp snow jet 20 back and forth transversely thereto, the electrode material 4 is detached and a progressive front 44 which each coating in the form of the electrode material 4 that has not yet been detached.
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 CO2-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 . In the previously described embodiments of a support means 34 with a three-dimensionally structured Supporting surface 38 can be specifically generated tensile stresses in the coated carrier film material 2 by this against the three-dimensionally structured support surface 38 is pressed and thereby deformed. This three-dimensional deformation can take place before the carrier film material 2 is acted upon by the CO 2 snow jet by pressing the carrier film material 2 against the structured support surface 38 in any desired manner or also advantageously by this CC ^ snow jet itself. Supporting means 34 and/or the coated carrier film material 2 can be heated beforehand.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2089016C1 (en) | 1995-12-20 | 1997-08-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Device for separating compact material from article gauze base |
| DE69905134T2 (en) | 1998-07-21 | 2003-10-23 | Eveready Battery Co., Inc. | RECOVERY OF MATERIAL FROM COATED SUBSTRATES |
| DE102012214800A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Method for purifying battery cell housing for lithium secondary battery, involves directing cleaning jet of gas and/or sublimable solid particles as jet medium by device for beam generation on the to-be-cleaned surface of housing |
| US10645814B2 (en) * | 2015-10-15 | 2020-05-05 | Plasma Innovations GmbH | Method for creating patterned coatings on a molded article, and device for carrying out said method |
| WO2022189104A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for separating or recovering materials from electrodes, method for producing an electrode, and electrode |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009026622A1 (en) | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Shaped bodies with embedded coupling particles for biomolecules |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2089016C1 (en) | 1995-12-20 | 1997-08-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Device for separating compact material from article gauze base |
| DE69905134T2 (en) | 1998-07-21 | 2003-10-23 | Eveready Battery Co., Inc. | RECOVERY OF MATERIAL FROM COATED SUBSTRATES |
| DE102012214800A1 (en) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Method for purifying battery cell housing for lithium secondary battery, involves directing cleaning jet of gas and/or sublimable solid particles as jet medium by device for beam generation on the to-be-cleaned surface of housing |
| US10645814B2 (en) * | 2015-10-15 | 2020-05-05 | Plasma Innovations GmbH | Method for creating patterned coatings on a molded article, and device for carrying out said method |
| WO2022189104A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for separating or recovering materials from electrodes, method for producing an electrode, and electrode |
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