Brevet FR3010917A1 — publié le 20150327

La présente invention concerne le domaine du broyage de piles, et s'intéresse plus particulièrement aux piles lithium métal et lithium ion, en s'attachant à minimiser les risques d'explosion. Dans ce domaine du broyage des piles, tout comme dans le cas du broyage de récipients contenant une poudre, tels que par exemple des cartouches de toner pour des photocopieuses ou des imprimantes laser, les dispositifs connus de broyage comprennent un broyeur disposé dans une enceinte de confinement de la poudre libérée lors du broyage. Les poudres ainsi libérées sont mélangées à de l'air ambiant et se trouvent en partie en suspension dans l'enceinte de confinement, créant ainsi, sous certaines conditions, un mélange inflammable et/ou explosif. Actuellement, les systèmes de broyage de piles adoptent à une grande majorité la configuration suivante : une trémie de chargement surmonte un broyeur qui se présente sous la forme d'un cylindre aux parois perforées et qui est muni de galets broyeur, l'installation comprenant par ailleurs un système de récupération des broyats en partie inférieure (par exemple déversant sur un tapis roulant). Toutes ces parties sont en contact avec l'air environnant. On a alors proposé dans ces industries d'effectuer un tel broyage sous atmosphère inerte, mais de telles conditions d'inertage n'évitent pas les phénomènes d'échauffement durant le broyage. On a également proposé un broyage cryogénique, où les piles sont pré- refroidies avant broyage, par immersion dans un bain de cryogène, par exemple d'azote liquide, mais le broyeur n'étant pas inerté le risque d'explosion est toujours élevé. On s'attache alors selon la présente invention à proposer un procédé amélioré de broyage de piles, et notamment de piles lithium métal et lithium ion, permettant d'une part de limiter les phénomènes d'échauffement, mais également de minimiser les risques d'explosion, tout en limitant la consommation de gaz. A cette fin, la présente invention concerne un procédé de broyage de piles, les piles étant broyées dans un broyeur, se caractérisant en ce que le broyeur est en tout ou partie immergé dans un bain d'un liquide cryogénique, préférentiellement de l'azote liquide. L'invention concerne également une installation de broyage de piles, qui comprend un broyeur, se caractérisant en ce que le broyeur est en tout ou partie immergé dans un bain d'un liquide cryogénique, préférentiellement de l'azote liquide. Comme il apparaitra clairement à l'homme du métier, une telle mise en oeuvre se révèle extrêmement avantageuse à plus d'un titre : - le broyage a lieu a froid, et l'on limite donc bien ici les risques d'échauffement du contenu des piles ; - mais par ailleurs la vaporisation du cryogène, par exemple de l'azote liquide, permet d'inerter (ou à tout le moins d'abaisser la teneur résiduelle en oxygène en deçà d'une limite acceptable, par exemple 1 %) l'atmosphère environnant le broyeur, et notamment à titre d'exemple de la trémie de chargement du broyeur quand une telle trémie est présente dans l'installation. Une seule mise en oeuvre de gaz (de cryogène en l'occurrence) permet à la fois de broyer en conditions refroidies (risques d'échauffement) et d'inerter les environs du broyeur. - selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, les broyas sont récupérés dans le bain de cryogène, avant d'être évacués vers l'extérieur de l'installation. La figure 1 annexée est une représentation schématique partielle d'une installation convenant pour la mise en oeuvre de l'invention. On reconnait sur la figure 1 les éléments suivants : - le broyeur 1 se présente sous la forme d'un cylindre à paroi perforée (2) , broyeur de type muni de galets broyeurs 3; - les perforations 2 permettant à la fois le passage du liquide cryogénique et le crible de récupération des broyats vers le bas de l'enceinte mais d'autres modes de récupération sont bien entendu possibles ; - le broyeur 1 est inclus dans une enceinte 4, on ne détaillera pas ici le système de trappes 5 d'accès à l'enceinte et au broyeur, permettant notamment de munir l'ensemble d'un système d'alimentation en piles à broyer, par exemple une trémie coopérant avec l'enceinte et avec le broyeur (trémie non représentée ici) ; - l'installation comprend par ailleurs une arrivée 6 de liquide cryogénique, ici d'azote liquide, apte à créer en partie basse de l'enceinte un bain d'azote liquide où tout ou partie du cylindre est immergé; - comme on l'a dit précédemment, selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, les broyas sont récupérés dans le bain de cryogène, avant d'être évacués vers l'extérieur de l'installation, la trappe 7 est utilisée à cette fin ; - on note également sur la figure la présence avantageuse d'un certain nombre d'équipements de contrôle et de sécurité et notamment : une sonde de niveau de liquide 8, un ensemble 9 de sécurité pression (soupape et disque de rupture), une vanne de purge 11 de l'atmosphère située en partie haute, un déverseur 12 (régulateur de pression amont) permettant le maintien dans l'enceinte d'une pression maximum. Cet équipement sécuritaire est donc très avantageux pour notamment : - éviter les surpressions dues à l'évaporation de l'azote liquide, - permettre de procéder à une purge de l'atmosphère (sous air au démarrage) et ainsi passer progressivement à une atmosphère à faible teneur résiduelle en oxygène (par exemple inférieure au %) - permettre l'évacuation des surpressions donc de l'azote et autres COV rejetés par les piles qui peuvent être collectés pour traitement et protection contre les risques d'anoxie. REVENDICATIONS1. Procédé de broyage de piles, les piles étant broyées dans un broyeur (1), se caractérisant en ce que le broyage est effectué en conditions cryogéniques par le fait que le broyeur est en tout ou partie immergé dans un bain (4, 6) d'un liquide cryogénique, préférentiellement de l'azote liquide. 2. Procédé de broyage de piles selon la revendication1, se caractérisant en ce que les broyas sont récupérés dans le bain de cryogène, avant d'être évacués (7) vers l'extérieur de l'installation. 3. Installation de broyage de piles, qui comprend un broyeur (1) disposé dans une enceinte (4), se caractérisant en ce que le broyeur est en tout ou partie immergé dans un bain (6) d'un liquide cryogénique, préférentiellement de l'azote liquide.15