JP2022147471A - Material collecting method for bipolar storage battery - Google Patents
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Abstract
【課題】バイポーラ型蓄電池のバイポーラ電極から金属材料を容易に回収することができる材料回収方法を提供する。【解決手段】バイポーラ型鉛蓄電池1は、樹脂製の基板111の一方の面に正極120が形成され他方の面に負極110が形成されてなるバイポーラ電極130を備える。正極120及び負極110は、金属材料からなり且つ基板111に樹脂製の接着剤106を介して接着された集電体101、102を備える。バイポーラ型鉛蓄電池1の材料回収方法は、バイポーラ型鉛蓄電池1を解体してバイポーラ電極130を分離する解体工程と、バイポーラ電極130を、基板111及び接着剤106の一方又は両方が軟化、融解、又は熱分解する温度以上、且つ、集電体101、102を形成する金属材料の融点未満に加熱して、バイポーラ電極130から基板111及び接着剤106の一方又は両方を除去する樹脂除去工程と、を有する。【選択図】図1A material recovery method capable of easily recovering a metal material from a bipolar electrode of a bipolar storage battery is provided. A bipolar lead-acid battery (1) includes a bipolar electrode (130) having a positive electrode (120) formed on one surface of a resin substrate (111) and a negative electrode (110) formed on the other surface. The positive electrode 120 and the negative electrode 110 include current collectors 101 and 102 made of a metal material and adhered to a substrate 111 via a resin adhesive 106 . A material recovery method for the bipolar lead-acid battery 1 includes a dismantling step of dismantling the bipolar lead-acid battery 1 to separate the bipolar electrode 130, and separating the bipolar electrode 130 from one or both of the substrate 111 and the adhesive 106 by softening, melting, Alternatively, a resin removal step of removing one or both of the substrate 111 and the adhesive 106 from the bipolar electrode 130 by heating to a temperature above the thermal decomposition temperature and below the melting point of the metal material forming the current collectors 101 and 102; have [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、バイポーラ型蓄電池の材料回収方法に関する。 The present invention relates to a material recovery method for bipolar storage batteries.
従来、鉛蓄電池等の蓄電池では、使用後に金属材料を回収してリサイクルしていた。例えば、鉛蓄電池の場合であれば、鉛からなる集電体を正極及び負極から回収していた。一般的な鉛蓄電池であれば、正極及び負極は主に集電体と活物質で構成されているので、鉛蓄電池の外装材と正極及び負極との接合部分を機械的に破壊して正極及び負極を分離すれば、集電体を容易に回収することができた。 Conventionally, in storage batteries such as lead-acid batteries, metal materials are recovered and recycled after use. For example, in the case of a lead-acid battery, current collectors made of lead are recovered from the positive and negative electrodes. In a typical lead-acid battery, the positive and negative electrodes are mainly composed of current collectors and active materials. By separating the negative electrode, the current collector could be easily recovered.
しかしながら、バイポーラ型鉛蓄電池の場合には、樹脂等からなる基板の両面に鉛箔からなる集電体が強固に接合されてバイポーラ電極が構成されているので、基板と集電体を分離してバイポーラ電極から集電体を回収することは容易ではなかった。そのため、バイポーラ型鉛蓄電池の場合には、前述の一般的な鉛蓄電池のように容易な方法で集電体を回収することができなかった。 However, in the case of a bipolar lead-acid battery, current collectors made of lead foil are firmly bonded to both sides of a substrate made of resin or the like to form a bipolar electrode. Recovering the current collector from the bipolar electrode was not easy. Therefore, in the case of the bipolar lead-acid battery, the current collector cannot be collected by an easy method as in the general lead-acid battery described above.
本発明は、バイポーラ型蓄電池のバイポーラ電極から金属材料を容易に回収することができる材料回収方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a material recovery method capable of easily recovering a metal material from a bipolar electrode of a bipolar storage battery.
本発明の一態様に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法は、樹脂製の基板の一方の面に正極が形成され他方の面に負極が形成されてなるバイポーラ電極を備え、正極は、金属材料からなり且つ基板の一方の面に樹脂製の接着剤を介して接着された集電体と、集電体の上に配された正極用活物質と、を備え、負極は、金属材料からなり且つ基板の他方の面に樹脂製の接着剤を介して接着された集電体と、集電体の上に配された負極用活物質と、を備えるバイポーラ型蓄電池の材料回収方法であって、バイポーラ型蓄電池を解体してバイポーラ電極を分離する解体工程と、解体工程で得たバイポーラ電極を、基板及び接着剤の一方又は両方が軟化、融解、又は熱分解する温度以上、且つ、正極及び負極の集電体を形成する金属材料の融点未満に加熱して、バイポーラ電極から基板及び接着剤の一方又は両方を除去する樹脂除去工程と、を有することを要旨とする。 A material recovery method for a bipolar storage battery according to one aspect of the present invention includes a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of a resin substrate and a negative electrode is formed on the other surface of the substrate, and the positive electrode is made of a metal material. and a current collector adhered to one surface of the substrate via a resin adhesive; and a positive electrode active material disposed on the current collector, wherein the negative electrode is made of a metal material and A material recovery method for a bipolar storage battery comprising a current collector adhered to the other surface of a substrate via a resin adhesive and a negative electrode active material disposed on the current collector, comprising: a dismantling step of dismantling the bipolar storage battery to separate the bipolar electrodes; and a resin removal step of removing one or both of the substrate and the adhesive from the bipolar electrode by heating to below the melting point of the metal material forming the current collector.
本発明に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法は、基板及び接着剤の一方又は両方が軟化、融解、又は熱分解する温度以上、且つ、正極及び負極の集電体を形成する金属材料の融点未満にバイポーラ電極を加熱して、バイポーラ電極から基板及び接着剤の一方又は両方を除去する樹脂除去工程を有するので、バイポーラ型蓄電池のバイポーラ電極から金属材料を容易に回収することができる。 The material recovery method for a bipolar storage battery according to the present invention is a temperature at which one or both of the substrate and the adhesive soften, melt, or thermally decompose, and below the melting point of the metal material forming the current collectors of the positive and negative electrodes. Since the bipolar electrode is heated to a high temperature to remove one or both of the substrate and the adhesive from the bipolar electrode, the metal material can be easily recovered from the bipolar electrode of the bipolar storage battery.
本発明の一実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一例を示したものである。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。 An embodiment of the present invention will be described. In addition, the embodiment described below shows an example of the present invention. In addition, various changes or improvements can be added to the present embodiment, and forms to which such changes or improvements are added can also be included in the present invention.
まず、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法が適用可能なバイポーラ型蓄電池の一例であるバイポーラ型鉛蓄電池1の構造を、図1を参照しながら説明する。図1に示すバイポーラ型鉛蓄電池1は、負極110を平板状の第一プレート11に固定した第一プレートユニットと、電解層105を枠板状の第二プレート12の内側に固定した第二プレートユニットと、熱可塑性樹脂製の基板111の一方の面に正極120が形成され他方の面に負極110が形成されてなるバイポーラ電極130を枠板状の第三プレート13の内側に固定した第三プレートユニットと、正極120を平板状の第四プレート14に固定した第四プレートユニットと、を有する。
First, referring to FIG. 1, the structure of a bipolar lead-
そして、第二プレートユニット及び第三プレートユニットが第一プレートユニットと第四プレートユニットの間で交互に積層されることによって、略直方体形状をなすバイポーラ型鉛蓄電池1が構成される。積層される第二プレートユニットと第三プレートユニットのそれぞれの個数は、バイポーラ型鉛蓄電池1の蓄電容量が所望の数値になるように設定されている。
By alternately stacking the second plate unit and the third plate unit between the first plate unit and the fourth plate unit, the bipolar lead-
第一プレート11には負極端子107が固定されており、該第一プレート11に固定された負極110と負極端子107は電気的に接続されている。
第四プレート14には正極端子108が固定されており、該第四プレート14に固定された正極120と正極端子108は電気的に接続されている。
A
A
電解層105は、例えば、硫酸を含有する電解液が含浸されたガラス繊維マットによって構成されている。
第一~第四プレート11、12、13、14は、例えば周知の成形樹脂によって形成されている。そして、第一~第四プレート11、12、13、14は、電解液の流出が無いように、適宜の方法で内部が密閉状態となるよう互いに固定されている。
The
The first to
正極120は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板111の前記一方の面に樹脂製の接着剤106を介して接着された集電体101と、集電体101の上に配された正極用活物質103と、を備えている。すなわち、基板111の前記一方の面の上に、接着剤106、集電体101、正極用活物質103が、この記載順に積層されている。なお、上記の鉛又は鉛合金が、本発明の構成要件である金属材料であり、本実施形態においては、鉛又は鉛合金からなる箔により集電体101が構成されている。
The
負極110は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板111の前記他方の面に樹脂製の接着剤106を介して接着された集電体102と、集電体102の上に配された負極用活物質104と、を備えている。すなわち、基板111の前記他方の面の上に、接着剤106、集電体102、負極用活物質104が、この記載順に積層されている。なお、上記の鉛又は鉛合金が、本発明の構成要件である金属材料であり、本実施形態においては、鉛又は鉛合金からなる箔により集電体102が構成されている。
これら正極120と負極110は、適宜の方法で電気的に接続されている。
The
These
このような構成を有する本実施形態のバイポーラ型鉛蓄電池1においては、前述したように、基板111、正極120の集電体101、正極用活物質103、負極110の集電体102、及び負極用活物質104によって、バイポーラ電極130が構成されている。バイポーラ電極とは、1枚の電極で正極、負極両方の機能を有する電極である。
そして、本実施形態のバイポーラ型鉛蓄電池1は、正極120と負極110との間に電解層105を介在させてなるセル部材を交互に複数積層して組み付けることにより、セル部材同士を直列に接続した電池構成を有している。
In the bipolar lead-
In the bipolar lead-
基板111を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂、融点100~125℃)、ポリプロピレン(融点168℃)、ポリスチレン(融点240℃、ガラス転移点100℃)、アクリロニトリルスチレン共重合体(AS樹脂、融点115℃)、ポリエチレン(融点95~140℃)、ポリ塩化ビニル(融点85~210℃)、アクリル樹脂(融点90~105℃)、ナイロン6(融点225℃)、ポリカーボネート(融点150℃)、ポリ塩化ビニリデン(融点210℃)、ポリフッ化ビニリデン(融点134~169℃)が挙げられる。
Examples of the thermoplastic resin forming the
これらの熱可塑性樹脂は、成形性が優れているとともに耐硫酸性も優れている。よって、基板111に電解液が接触したとしても、基板111に分解、劣化、腐食等が生じにくい。なお、基板111は樹脂製であれば差し支えなく、熱可塑性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂で形成されていてもよい。
These thermoplastic resins have excellent moldability and excellent sulfuric acid resistance. Therefore, even if the electrolytic solution comes into contact with the
熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂(熱分解温度150℃以上)、メラミン樹脂(熱分解温度110℃以上)、ウレタン樹脂(熱分解温度90℃以上)、シリコン樹脂(熱分解温度200℃以上)、ユリア樹脂(熱分解温度90℃以上)、エポキシ樹脂(熱分解温度150℃以上)、フラン樹脂(熱分解温度200℃以上)が挙げられる。 Examples of thermosetting resins include phenol resin (thermal decomposition temperature of 150°C or higher), melamine resin (thermal decomposition temperature of 110°C or higher), urethane resin (thermal decomposition temperature of 90°C or higher), silicone resin (thermal decomposition temperature of 200°C or higher). above), urea resin (thermal decomposition temperature of 90° C. or higher), epoxy resin (thermal decomposition temperature of 150° C. or higher), and furan resin (thermal decomposition temperature of 200° C. or higher).
また、樹脂製の接着剤106としては一般的なものを問題なく用いることができ、例えば、熱可塑性樹脂からなるホットメルト接着剤や、反応硬化型接着剤を硬化させてなる硬化物を用いることができる。反応硬化型接着剤の例としては、上記の熱硬化性樹脂を含有する接着剤が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
In addition, as the
エポキシ樹脂を含有する反応硬化型接着剤の例としては、エポキシ樹脂を含有する主剤とアミン化合物を含有する硬化剤とを混合し、主剤と硬化剤を反応させて硬化させるタイプの接着剤が挙げられる。このような反応硬化型接着剤は、常温(例えば20℃以上40℃以下)で硬化させることが可能であるため、正極120の集電体101及び負極110の集電体102を形成する鉛又は鉛合金の金属組織に影響を与え難い温度で硬化させることができる。さらに、上記反応硬化型接着剤は、基板111を形成する樹脂に対して悪影響を与えにくい。さらに、上記反応硬化型接着剤は、接着性が高い、可使時間が長い等の長所を有している。
Examples of reaction-curable adhesives containing epoxy resins include adhesives of the type in which a main agent containing an epoxy resin is mixed with a curing agent containing an amine compound, and the main agent and the curing agent are allowed to react to cure. be done. Since such a reaction-curing adhesive can be cured at room temperature (for example, 20° C. or higher and 40° C. or lower), lead or lead forming the
主剤に含有されるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂及びビスフェノールF型エポキシ樹脂の少なくとも一方が挙げられる。エポキシ樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
硬化剤に含有されるアミン化合物としては、例えば、脂肪族ポリアミン化合物、脂環族ポリアミン化合物、芳香族ポリアミン化合物が挙げられる。これらのアミン化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the epoxy resin contained in the main agent include at least one of a bisphenol A type epoxy resin and a bisphenol F type epoxy resin. An epoxy resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Amine compounds contained in the curing agent include, for example, aliphatic polyamine compounds, alicyclic polyamine compounds, and aromatic polyamine compounds. These amine compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
脂肪族ポリアミン化合物の具体例としては、トリエチレンテトラミン(C6H18N4)等の脂肪族第一級アミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族第二級アミンが挙げられる。脂環族ポリアミン化合物の具体例としては、イソホロンジアミン(C10H22N2)等の脂環族第一級アミンが挙げられる。芳香族ポリアミン化合物の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン(C13H14N2)等の芳香族第一級アミンが挙げられる。 Specific examples of the aliphatic polyamine compound include aliphatic primary amines such as triethylenetetramine ( C6H18N4 ) and aliphatic secondary amines such as triethylenetetramine. Specific examples of alicyclic polyamine compounds include alicyclic primary amines such as isophoronediamine ( C10H22N2 ). Specific examples of aromatic polyamine compounds include aromatic primary amines such as diaminodiphenylmethane ( C13H14N2 ).
さらに、本実施形態においては、バイポーラ型蓄電池の例としてバイポーラ型鉛蓄電池を例示したが、バイポーラ型鉛蓄電池以外では、バイポーラ型リチウムイオン蓄電池等に本発明を適用可能である。バイポーラ型リチウムイオン蓄電池の場合には、集電体を形成する金属材料は例えば銅である。
なお、集電体を形成する金属材料としては、上記以外では、アルミニウム、銀、金、プラチナ、チタン、ニッケル、ロジウム等が挙げられる。また、これらの金属を主成分とする合金を、集電体を形成する金属材料として用いてもよい。これら金属材料は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the bipolar lead-acid battery was exemplified as an example of the bipolar storage battery, but the present invention can be applied to a bipolar lithium ion storage battery or the like other than the bipolar lead-acid battery. In the case of a bipolar lithium ion storage battery, the metallic material forming the current collector is for example copper.
In addition to the above, metal materials for forming the current collector include aluminum, silver, gold, platinum, titanium, nickel, rhodium, and the like. Also, an alloy containing these metals as a main component may be used as the metal material forming the current collector. These metal materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
次に、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法により、上記のようなバイポーラ型鉛蓄電池から材料を回収する方法について説明する。
まず、バイポーラ型鉛蓄電池1を解体して、バイポーラ電極130を分離する(解体工程)。そして、解体工程で得たバイポーラ電極130を加熱して、バイポーラ電極130から基板111及び接着剤106の一方又は両方を除去する(樹脂除去工程)。
Next, a method for recovering materials from the bipolar lead-acid battery as described above by the method for recovering material for the bipolar storage battery according to the present embodiment will be described.
First, the bipolar lead-
この樹脂除去工程においては、基板111及び接着剤106の一方又は両方が軟化、融解、又は熱分解する温度以上、且つ、正極120及び負極110の集電体101、102を形成する金属材料の融点未満に、バイポーラ電極130を加熱する。基板111及び接着剤106の一方又は両方を加熱によって軟化、融解、又は熱分解させれば、基板111及び接着剤106のうち軟化、融解、又は熱分解した方はバイポーラ電極130から容易に除去することができる。そのため、バイポーラ電極130から集電体101、102を分離することができるので、バイポーラ電極130から金属材料を容易に回収することができる。
In this resin removal process, the temperature at which one or both of the
基板111、接着剤106を形成する樹脂が熱可塑性樹脂であり且つ結晶性樹脂である場合には、該樹脂の融点以上にバイポーラ電極130を加熱すれば、基板111、接着剤106が融解し流動化するので、バイポーラ電極130から基板111、接着剤106を容易に除去することができる。また、該樹脂の熱分解温度以上にバイポーラ電極130を加熱すれば、基板111、接着剤106が熱分解するので、バイポーラ電極130から基板111、接着剤106を容易に除去することができる。
When the resin forming the
また、基板111、接着剤106を形成する樹脂が熱可塑性樹脂であり且つ非晶性樹脂である場合には、該樹脂の軟化温度(例えばガラス転移点)以上にバイポーラ電極130を加熱すれば、基板111、接着剤106が軟化し流動化するので、バイポーラ電極130から基板111、接着剤106を容易に除去することができる。また、該樹脂の熱分解温度以上にバイポーラ電極130を加熱すれば、基板111、接着剤106が熱分解するので、バイポーラ電極130から基板111、接着剤106を容易に除去することができる。
Further, when the resin forming the
さらに、基板111、接着剤106を形成する樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、該樹脂の熱分解温度以上にバイポーラ電極130を加熱すれば、基板111、接着剤106が熱分解するので、バイポーラ電極130から基板111、接着剤106を容易に除去することができる。
Furthermore, if the resin forming the
樹脂除去工程におけるバイポーラ電極130の加熱方法としては、例えば、オーブン等の加熱装置内にバイポーラ電極130を収容して加熱する方法、電磁誘導加熱による加熱方法、赤外線照射による加熱方法、高温の熱媒体をバイポーラ電極130に接触させる加熱方法等が挙げられる。
Examples of the heating method of the
電磁誘導加熱による加熱方法は、電磁誘導により集電体101、102に発生させた渦電流によってジュール熱を発生させ、このジュール熱によってバイポーラ電極130を加熱する方法である。
高温の熱媒体をバイポーラ電極130に接触させる加熱方法において使用される熱媒体は、気体状であってもよいし、液体状であってもよいし、固体状であってもよい。
A heating method using electromagnetic induction heating is a method of generating Joule heat by eddy currents generated in
The heat medium used in the heating method in which the high-temperature heat medium is brought into contact with the
気体状の熱媒体としては、高温のガスが挙げられる。例えば、高温の空気、窒素ガス、一酸化炭素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴンが挙げられる。気体状の熱媒体を用いた加熱方法としては、例えば、気体状の熱媒体中にバイポーラ電極130を静置する方法、気体状の熱媒体をバイポーラ電極130に吹き付ける方法が挙げられる。
A gaseous heat medium includes a high-temperature gas. Examples include hot air, nitrogen gas, carbon monoxide, carbon dioxide, helium, and argon. Examples of the heating method using a gaseous heat medium include a method of placing the
液体状の熱媒体としては、高温に加熱した高沸点溶剤が挙げられる。高沸点溶剤の具体例としては、ベンジルアルコール(沸点205℃)、ジエチレングリコール(沸点245℃)、ヘキサノール(沸点157℃)等のアルコールや、アセトフェノン(沸点202℃)等のケトン系溶剤や、ビフェニル(沸点255℃)、ジフェニルエーテル(沸点258℃)等の芳香族炭化水素や、酢酸(沸点118℃)、無水酢酸(沸点140℃)等のカルボン酸系溶剤や、アセト酢酸エチル(沸点180℃)等のエステル系溶剤や、N-メチル-2-ピロリドン(沸点202℃)、ホルムアミド(沸点210℃)等のアミド系溶剤や、アニリン(沸点184℃)等のアミン系溶剤や、各種オイルが挙げられる。 As the liquid heat medium, a high boiling point solvent heated to a high temperature can be used. Specific examples of high boiling point solvents include alcohols such as benzyl alcohol (boiling point 205°C), diethylene glycol (boiling point 245°C), hexanol (boiling point 157°C), ketone solvents such as acetophenone (boiling point 202°C), and biphenyl ( aromatic hydrocarbons such as diphenyl ether (boiling point 258°C), acetic acid (boiling point 118°C), acetic anhydride (boiling point 140°C), ethyl acetoacetate (boiling point 180°C), etc. Ester solvents, N-methyl-2-pyrrolidone (boiling point 202 ° C.), amide solvents such as formamide (boiling point 210 ° C.), amine solvents such as aniline (boiling point 184 ° C.), and various oils. .
オイルの例としては、オリーブオイル(発煙温度200℃)、ピーナッツオイル(発煙温度230℃)、ココナッツオイル(発煙温度175℃)、グレープシードオイル(発煙温度200℃)、ヒマワリオイル(発煙温度230℃)、トウモロコシオイル(発煙温度240℃)、シリコーンオイル(発煙温度250~300℃)が挙げられる。
液体状の熱媒体の種類は、基板111を形成する樹脂や接着剤106を形成する樹脂の軟化温度、融点、熱分解温度、及び、集電体101、102を形成する金属材料の融点に応じて、好適な沸点、発煙温度を有するものを選択すればよい。
Examples of oils include olive oil (smoke temperature 200°C), peanut oil (smoke temperature 230°C), coconut oil (smoke temperature 175°C), grapeseed oil (smoke temperature 200°C), sunflower oil (smoke temperature 230°C). ), corn oil (smoke temperature 240° C.), and silicone oil (smoke temperature 250-300° C.).
The type of liquid heat medium depends on the softening temperature, melting point, and thermal decomposition temperature of the resin forming the
なお、加圧下で高温にした液体状の熱媒体をバイポーラ電極130に接触させるならば、高沸点溶剤でなくても液体状の熱媒体として用いることができる。例えば水は、1気圧超過の加圧下で沸点が100℃超過となるので、加圧下においては100℃超過の液体状の水を得ることができる。よって、基板111を形成する樹脂や接着剤106を形成する樹脂の軟化温度、融点、熱分解温度、及び、集電体101、102を形成する金属材料の融点に応じて、好適な沸点となるように圧力を制御すれば、水、低級アルコール等の低沸点溶剤でも液体状の熱媒体として用いることができる。水は、水取り扱いが容易であることに加えて安価であるため、液体状の熱媒体として特に好適である。
If a liquid heat medium heated to a high temperature under pressure is brought into contact with the
液体状の熱媒体を用いた加熱方法としては、例えば、液体状の熱媒体中にバイポーラ電極130を浸漬する方法、液体状の熱媒体をバイポーラ電極130に流し掛ける方法、霧状にした液体状の熱媒体をバイポーラ電極130に吹き付ける方法が挙げられる。これらの方法の中では、液体状の熱媒体を基板111や接着剤106に十分に接触させることが可能であり、基板111や接着剤106が十分に加熱されやすいことから、液体状の熱媒体中にバイポーラ電極130を浸漬する方法が好ましい。
As a heating method using a liquid heat medium, for example, a method of immersing the
固体状の熱媒体としては、高温の塊状物が挙げられる。例えば、高温の金属、セラミックス、砂が挙げられる。固体状の熱媒体を用いた加熱方法としては、例えば、高温の塊状物でバイポーラ電極130の表面の一部又は全部を覆い静置する方法、粒状又は粉状の熱媒体でバイポーラ電極130の表面の一部又は全部を覆い静置する方法、粒状又は粉状の熱媒体をバイポーラ電極130に吹き付ける方法が挙げられる。
Solid heat transfer mediums include high-temperature lumps. Examples include high-temperature metals, ceramics, and sand. As a heating method using a solid heat medium, for example, there is a method of covering part or all of the surface of the
樹脂除去工程におけるバイポーラ電極130の加熱は、基板111及び接着剤106の一方に軟化、融解、及び熱分解のうち一つ以上が生じ、他方には軟化、融解、及び熱分解のいずれもが生じないように行ってもよいし、両方に軟化、融解、及び熱分解のうち一つ以上が生じるように行ってもよい。
The heating of the
また、基板111及び接着剤106の両方に軟化、融解、及び熱分解のうち一つ以上が生じるように加熱を行う場合には、加熱により生じる現象は基板111と接着剤106とで同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、基板111及び接着剤106の両方が融解するようにバイポーラ電極130を加熱してもよいし、基板111は融解し、接着剤106は熱分解するようにバイポーラ電極130を加熱してもよい。
In addition, when heating is performed so that one or more of softening, melting, and thermal decomposition occur in both the
ここで、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法の一具体例を示す。本具体例においては、集電体101、102を形成する金属材料は鉛(融点327.5℃)であり、基板111を形成する樹脂はABS樹脂(融点100~125℃)であり、接着剤106を形成する樹脂はエポキシ樹脂(熱分解温度150℃以上)である。また、バイポーラ電極130の加熱に使用する熱媒体は、水である。
Here, one specific example of the material recovery method for the bipolar storage battery according to this embodiment will be shown. In this specific example, the metal material forming the
バイポーラ電極130を水に浸漬して、1気圧超過の加圧下で加熱し、水の温度がエポキシ樹脂の熱分解温度以上且つ鉛の融点未満となるように圧力を制御する。そうすると、基板111が融解して流動化するとともに接着剤106が熱分解するが、集電体101、102は融解しないので、バイポーラ電極130から基板111及び接着剤106が除去されて、集電体101、102を回収することができる。
The
また、水の温度がABS樹脂の融点以上且つエポキシ樹脂の熱分解温度未満となるように圧力を制御すると、基板111が融解して流動化するが、接着剤106は熱分解せず、集電体101、102も融解しない。よって、バイポーラ電極130から基板111は除去されるが、接着剤106は除去されず、接着剤106が付着した集電体101、102が得られる。このような場合には、集電体101、102を回収するために、接着剤106が付着した集電体101、102から接着剤106を除去する処理を行う工程を、さらに行う必要がある。
Also, when the pressure is controlled so that the temperature of the water is equal to or higher than the melting point of the ABS resin and lower than the thermal decomposition temperature of the epoxy resin, the
上記のように、樹脂除去工程においてバイポーラ電極130を加熱すると、バイポーラ電極130から基板111及び接着剤106の一方又は両方が除去されるが、基板111を形成する樹脂の軟化温度、融点、熱分解温度、接着剤106を形成する樹脂の軟化温度、融点、熱分解温度、及び樹脂除去工程における加熱温度の組み合わせによって、基板111のみが除去される場合と、接着剤106のみが除去される場合と、基板111及び接着剤106の両方が除去される場合とがある。
As described above, when the
軟化、融解、又は熱分解によって基板111のみが除去された場合は、接着剤106が付着した集電体101、102が得られるので、集電体101、102から接着剤106を除去すれば、集電体101、102を回収することができる。集電体101、102から接着剤106を除去する方法の例としては、以下の方法が挙げられる。
When only the
すなわち、工具などを用いて力を加えて接着剤106を機械的に除去する方法、溶剤を用いて接着剤106を溶解する方法、化学薬品を用いて接着剤106を化学的に分解する方法、熱を加えて接着剤106を軟化、融解、熱分解、又は燃焼させる方法、冷却することにより集電体101、102と接着剤106を収縮させ集電体101、102と接着剤106の線膨張係数の差によって剥離させる方法が挙げられる。
That is, a method of mechanically removing the adhesive 106 by applying force using a tool or the like, a method of dissolving the adhesive 106 using a solvent, a method of chemically decomposing the adhesive 106 using chemicals, A method of softening, melting, pyrolyzing, or burning the adhesive 106 by applying heat, a method of contracting the
なお、加熱によって基板111が軟化する場合には、基板111がバイポーラ電極130から除去されるまでに長時間を要する場合がある。その場合には、軟化した基板111がバイポーラ電極130から除去されておらず集電体101、102に付着している状態において、工具等を用いるなどして基板111又は集電体101、102に力を加えて、基板111と集電体101、102とを分離してもよい。
Note that if the
次に、軟化、融解、又は熱分解によって接着剤106のみが除去された場合は、基板111と集電体101、102はバラバラに分離するので、基板111と集電体101、102を回収することができる。そして、この場合には、金属材料と共に基板111も容易に回収することができる。回収した基板111は、基板111が熱可塑性樹脂で形成されている場合には、融解して再利用することが容易であるので、バイポーラ型鉛蓄電池の製造に再利用してもよいし、他の用途に利用してもよい。
Next, when only the adhesive 106 is removed by softening, melting, or thermal decomposition, the
なお、加熱によって接着剤106が軟化する場合には、接着剤106がバイポーラ電極130から除去されるまでに長時間を要する場合がある。その場合には、軟化した接着剤106がバイポーラ電極130から除去されておらず基板111や集電体101、102に付着している状態において、工具等を用いるなどして基板111、接着剤106、又は集電体101、102に力を加えて、接着剤106と基板111、集電体101、102とを分離してもよい。
Note that if the adhesive 106 is softened by heating, it may take a long time to remove the adhesive 106 from the
次に、軟化、融解、又は熱分解によって基板111及び接着剤106の両方が除去された場合は、そのまま集電体101、102を回収することができる。
なお、加熱によって基板111及び接着剤106が軟化する場合には、基板111及び接着剤106がバイポーラ電極130から除去されるまでに長時間を要する場合がある。その場合には、軟化した基板111及び接着剤106がバイポーラ電極130から除去されておらず集電体101、102に付着している状態において、工具等を用いるなどして基板111、接着剤106、又は集電体101、102に力を加えて、基板111及び接着剤106と集電体101、102とを分離してもよい。
Next, when both the
Note that if the
このように、バイポーラ型鉛蓄電池1を解体してバイポーラ電極130を加熱すれば、集電体101、102を分離して回収することができるので、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法は、バイポーラ型鉛蓄電池1のバイポーラ電極130から金属材料(鉛又は鉛合金)を容易に回収することができる。回収した金属材料は、バイポーラ型鉛蓄電池の製造に再利用してもよいし、他の用途に利用してもよい。
By dismantling the bipolar lead-
また、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法によれば、導電性を補助するための金属製の導電補助部材や活物質を付着しやすくするための金属製の導電補助部材が集電体101、102に設けられている場合には、この金属製の導電補助部材も回収することができる。回収した金属製の導電補助部材は、集電体101、102の場合と同様に、バイポーラ型鉛蓄電池の製造に再利用してもよいし、他の用途に利用してもよい。
Further, according to the material recovery method of the bipolar storage battery according to the present embodiment, the metal conductive auxiliary member for assisting the conductivity and the metal conductive auxiliary member for facilitating the adhesion of the active material are used for current collection. If provided on the
さらに、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法によれば、バイポーラ型鉛蓄電池1のバイポーラ電極130から正極用活物質103、負極用活物質104を容易に回収することも可能である。バイポーラ型鉛蓄電池1の場合であれば、負極用活物質104である鉛は負極110の集電体102に接合されているので、集電体102とともに回収される。一方、正極用活物質103である酸化鉛は、正極120の集電体101に付着しているので、バイポーラ電極130を加熱する作業の際などに正極120の集電体101から剥落する可能性が高い。よって、正極用活物質103である酸化鉛は、樹脂除去工程の終了後に、別途回収するとよい。
Furthermore, according to the bipolar storage battery material recovery method according to the present embodiment, it is possible to easily recover the positive electrode
さらに、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の材料回収方法は、使用後のバイポーラ型鉛蓄電池1から上記のようにして金属材料等を回収することができるが、未使用のバイポーラ型鉛蓄電池1に対しても適用可能であり、使用後のバイポーラ型鉛蓄電池1の場合と同様に、金属材料等を回収することができる。
Furthermore, the material recovery method of the bipolar type storage battery according to the present embodiment can recover metal materials and the like from the used bipolar type
1・・・バイポーラ型鉛蓄電池
11・・・第一プレート
12・・・第二プレート
13・・・第三プレート
14・・・第四プレート
101・・・集電体
102・・・集電体
103・・・正極用活物質
104・・・負極用活物質
105・・・電解層
106・・・接着剤
107・・・負極端子
108・・・正極端子
110・・・負極
111・・・基板
120・・・正極
130・・・バイポーラ電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記正極は、金属材料からなり且つ前記基板の前記一方の面に樹脂製の接着剤を介して接着された集電体と、前記集電体の上に配された正極用活物質と、を備え、
前記負極は、金属材料からなり且つ前記基板の前記他方の面に樹脂製の接着剤を介して接着された集電体と、前記集電体の上に配された負極用活物質と、を備えるバイポーラ型蓄電池の材料回収方法であって、
前記バイポーラ型蓄電池を解体して前記バイポーラ電極を分離する解体工程と、
前記解体工程で得た前記バイポーラ電極を、前記基板及び前記接着剤の一方又は両方が軟化、融解、又は熱分解する温度以上、且つ、前記正極及び前記負極の前記集電体を形成する前記金属材料の融点未満に加熱して、前記バイポーラ電極から前記基板及び前記接着剤の一方又は両方を除去する樹脂除去工程と、
を有するバイポーラ型蓄電池の材料回収方法。 Equipped with a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of a resin substrate and a negative electrode is formed on the other surface,
The positive electrode includes a current collector made of a metal material and adhered to the one surface of the substrate via a resin adhesive, and a positive electrode active material disposed on the current collector. prepared,
The negative electrode includes a current collector made of a metal material and adhered to the other surface of the substrate via a resin adhesive, and a negative electrode active material disposed on the current collector. A material recovery method for a bipolar storage battery comprising:
a dismantling step of dismantling the bipolar storage battery to separate the bipolar electrodes;
The bipolar electrode obtained in the dismantling step is heated to a temperature at which one or both of the substrate and the adhesive are softened, melted, or thermally decomposed, and the metal forming the current collectors of the positive electrode and the negative electrode. a resin removal step of heating below the melting point of the material to remove one or both of the substrate and the adhesive from the bipolar electrode;
A material recovery method for a bipolar storage battery having
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0845565A (en) * | 1994-07-28 | 1996-02-16 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Dissolution device for electrode plates and electrode plates of lead acid batteries |
| WO2019148990A1 (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 林子进 | Bipolar lead acid storage battery |
-
2021
- 2021-03-23 JP JP2021048726A patent/JP2022147471A/en active Pending
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