Der No Canary-Prozess
No Canary’s Battery-to Black Mass Technologie gewährleistet die energieeffiziente Rückgewinnung der Rohstoffe aus Lithium-Ionen-Batterien. Die Batterien werden im Vakuum geschreddert und ein Rohstoffkonzentrat, die sogenannte Black Mass, wird zurückgewonnen. Black Mass enthält Lithium und Graphit sowie oft auch Nickel, Kobalt, Mangan oder auch Eisen und Titan. Das Rohstoffkonzentrat Black Mass kann in der Folge in hydrometallurgischen Prozessen erneut zu Batteriematerialien veredelt werden. Der No Canary-Prozess ist sehr effizient, sehr sicher und viel sauberer als herkömmliche Elektroschrott-Recycling-Prozesse.
Durch eine dreifache physikalische Beanspruchung während der Vorzerkleinerung, Intensiv-Trocknung und nach Bedarf zuschaltbaren Prallzerkleinerung werden die Elektrodenverbünde, bestehend aus den Stromleiterfolien (Aluminium und Kupfer) und der Beschichtung (Black Mass) voneinander getrennt. Nach einer Abtrennung der Schwerteile separiert eine Kombination aus pneumatischer Förderung, Luftstrahlsieb, Zyklonen und Filtern die Black Mass in sehr hoher Reinheit von den Folienschnipseln. Der No Canary-Prozess kann nicht nur zum Recycling ausgedienter Lithium-Ionen-Batterien genutzt werden, sondern auch zum Recycling von Ausschussmaterialien aus der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien.
Die Vakuumzerkleinerung erhöht den Durchsatz durch deutliche Reduzierung der Trocknungszeit. No Canary stellt dabei die weltweit einzige großtechnische Realisierung der Vakuumzerkleinerung dar.
Die besondere Recycling-Effizienz unseres Prozesses wird durch besonders intensive Beanspruchung im von No Canary zum Patent angemeldeten Intensiv-Trocknungsprozess erreicht. Die sehr hohe Black Mass Reinheit wird durch die Kombination mit einer Luftstrahl-Feinsiebung ermöglicht.
So können Recycling-Effizienzen von > 95 % bezogen auf eine Lithium-Ionen-Batteriezelle und > 99 % bezogen auf die Black Mass erreicht werden. Dabei kann die Black Mass mit sehr geringen Verunreinigungen von < 1,5 % Kupfer und < 1,5 % Aluminium und einer Restfeuchte von nur 0,48 % zurückgewonnen werden.
Die Einteilung des Prozesses in die Module Pre-Modul und Produkt-Modul ermöglicht den dezentralen Aufbau des Prozesses. Die Unabhängigkeit der No Canary Prozessführung von thermischer Deaktivierung der Batterien ermöglicht einen einfachen Plug-and-Play Aufbau der gesamten Battery-to-Black Mass Anlage.
Durch den Plug-and-Play Ansatz wird beim Kunden eine im No Canary Werk Salzgitter schon eingefahrene Recycling-Anlage angeliefert. So ist dieser Prozess binnen kürzester Zeit zuverlässig einsatzbereit.
Der Anspruch, unseren Kunden den sichersten Recycling-Prozess für Lithium-Ionen-Batterien zur Verfügung zu stellen, realisiert das No Canary-Verfahren folgendermaßen:
- Durch die Vakuumzerkleinerung bei Werten bis zu 5 mbar Absolutdruck wird das notwendige Explosionschutzlevel um das Zwanzigfache unterschritten.
- Die Evakuierung des Pre-Moduls reduziert die Reaktionspartner Sauerstoff und flüchtige Organik deutlich.
- Das Pre-Modul ist vakuumdicht und gasdicht ausgeführt, so können keine Metalloxide und gasförmige Organik in die Arbeitsumgebung oder Umwelt gelangen.
- Das Produkt-Modul arbeitet mit geschlossenen Luftkreisen zur pneumatischen Förderung. So können keine Metalloxide in die Arbeitsumgebung oder Umwelt gelangen
Durch die Prozessführung werden mit Lithium, Kobalt, Nickel, Kupfer, Graphit, Aluminium, den organischen Karbonaten und Mangan mehr Materialien zurückgewonnen als in älteren Prozessvarianten zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien, was entscheidend höhere Einnahmen garantiert. Zudem werden durch das Einsparen thermischer Deaktivierung Energie und Kosten gespart. Durch die Inertisierung mittels Vakuumzerkleinerung wird Stickstoff und damit Energie eingespart.
> 95 %
Recycling-Effizienz
> 99 %
Black Mass Recycling-Effizienz
< 1,5 %
Kupfer-Verunreinigungen in Black Mass
< 1,5 %
Aluminium-Verunreinigungen in Black Mass
Restfeuchtigkeit (gemessen durch TGA auf 200 °C):
0,48 %
Zerkleinerung bei
5 mbar
20 fach
niedrigerer Unterdruck als für Explosionsschutz notwendig
* Referenzmessung mit Panasonic NCA 21700 (TESLA Model 3) nach Trocknung bei 40°C für 30 Minuten mit der No Canary-Technologie. Gerne können Sie Ihre eigenen Batterien an unserem Standort testen!
Zur Deaktivierung der Batterien werden Elektroautobatterien, Batteriemodule oder Batteriezellen bis zur Spannung Null Volt tiefentladen und kurzgeschlossen. So wandert das komplette Lithium zurück in die kathodischen Aktivmaterialien und das elektrochemische Potenzial wird vollständig abgebaut. Die Batterie ist deaktiviert.
Nach der Deaktivierung der Batterien durch Tiefentladung können die Lithium-Ionen-Batterien von der Batteriesystem-Ebene auf die Batteriemodul-Ebene oder sogar auf Zellebene demontiert werden, wenn dieses als ökonomisch sinnvoll bewertet wird. Hier können bereits sehr gut recyclingfähige Fraktionen aus dem Batteriegehäuse und der Leistungs- und Steuerungselektronik zurückgewonnen werden.
Dieser optionalen Demontage folgt die automatische verfahrenstechnische Verarbeitung der Batterien in No Canary’s Battery-to-Black Mass Prozess.
Das Verfahren gliedert sich in zwei Module:
Das Pre-Modul trennt die leichtsiedenden organischen Lösungsmittel des Elektrolyten aus den Batterien ab. Als Zwischenprodukte entstehen hier ein trockenes Zerkleinerungsgut und das Rezyklat der organischen, leichtsiedende Lösungsmittel des Elektrolyten.
Das Produkt-Modul separiert das getrocknete Zerkleinerungsgut der Batterien in eine Schwerteilfraktion (bestehend vorwiegend aus Eisen, Kupfer, Aluminium und Kunststoff), in die sogenannte Black Mass (ein Rohstoffkonzentrat bestehend aus Lithium, Kobalt, Nickel, Graphit und Mangan), in Metallfolien (Aluminium, Kupfer) und in Kunststofffolien.
Nach der Entladung werden die Lithium-Ionen-Batterien über eine Schleuse in den Vakuumzerkleinerer gefördert und dort bei Drücken von bis hinunter zu 5 mbar zerkleinert. Mit dem Vakuumzerkleinerer ist ein Intensivtrockner verbunden. Der Intensivtrockner beansprucht die Batterieelektroden so intensiv, dass sich die Black Mass von den Stromsammlerfolien trennt.
Die leichtsiedenden organischen Karbonate des Elektrolyten werden dabei zunächst verdampft und anschließend durch Re-Kondensation zurückgewonnen.
Das getrocknete Zerkleinerungsgut wird zunächst über einen Zick-Zack-Sichter vom Schwergut befreit. Diese Fraktion aus 5 – 10 mm großen Stücken (Heavy Parts: HP) aus Stahl, Kunststoff, Aluminium und Kupfer kann später über Magnetabscheidung und Wirbelstromabtrennung in der HP-Separation weiter aufgetrennt werden.
Die Leichtfraktion wird pneumatisch auf ein Luftstrahlsieb gefördert. Der Siebdurchgang ist ein Luftstrom mit Black Mass (BM). Aus diesem Luftstrom wird durch eine Kombination aus Zyklonen und Filtern die Black Mass abgetrennt. Die Luft wird im Kreis gefahren.
Die Grobgutfraktion wird wieder pneumatisch auf einen weiteren Zick-Zack-Sichter befördert. Hier werden die leichte, aus Kunststoffen bestehende Separatorfolie (Plastic foils: PF) und die schwereren Stromsammlerfolien (Metal foils: MF) aus Aluminium und Kupfer voneinander getrennt und als Produkte gewonnen.
Alle pneumatischen Förderkreise im Produkt-Modul sind geschlossen, es entsteht keine Abluft.