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JP6984055B2 - Method for concentrating valuable metals contained in lithium-ion secondary batteries - Google Patents

Method for concentrating valuable metals contained in lithium-ion secondary batteries Download PDF

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JP6984055B2
JP6984055B2 JP2021029400A JP2021029400A JP6984055B2 JP 6984055 B2 JP6984055 B2 JP 6984055B2 JP 2021029400 A JP2021029400 A JP 2021029400A JP 2021029400 A JP2021029400 A JP 2021029400A JP 6984055 B2 JP6984055 B2 JP 6984055B2
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千尋 西川
正峻 山下
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Dowa Eco Systems Co Ltd
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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法に関する。 The present invention relates to a method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、従来の鉛蓄電池、ニッカド二次電池などに比較して軽量、高容量、高起電力の二次電池であり、パソコン、電気自動車、携帯機器などの二次電池として使用されている。例えば、リチウムイオン二次電池の正極には、コバルトやニッケルなどの有価金属が、コバルト酸リチウム(LiCoO)、三元系正極活物質(LiNiCoMn(x+y+z=1))などとして使用されている。 Lithium-ion secondary batteries are lighter, higher capacity, and higher electromotive power secondary batteries than conventional lead storage batteries and Nikkado secondary batteries, and are used as secondary batteries for personal computers, electric vehicles, portable devices, etc. Has been done. For example, the positive electrode of the lithium ion secondary battery, valuable metals such as cobalt or nickel, lithium cobaltate (LiCoO 2), ternary positive electrode active material (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1)) It is used as such.

リチウムイオン二次電池は、今後も使用の拡大が予想されていることから、製造過程で発生した不良品や使用機器及び電池の寿命などに伴い廃棄されるリチウムイオン二次電池からコバルトやニッケルなどの有価金属を濃縮することが、資源リサイクルの観点から望まれている。 Since the use of lithium-ion secondary batteries is expected to continue to expand in the future, lithium-ion secondary batteries that are discarded due to defective products generated during the manufacturing process, equipment used, and battery life, such as cobalt and nickel, etc. It is desired to concentrate the valuable metals of the above from the viewpoint of resource recycling.

例えば、リチウムイオン二次電池の廃材から有価金属を回収する技術として、二次電池廃材を酸素含有ガス気流中300〜500℃で加熱し金属箔を分離除去して回収し、回収物を再度酸素含有ガス気流中500〜650℃で加熱して燃焼性物質を除去することで正極材用途の金属化合物として回収する方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法では、熱分解処理を二段階で行い、第一段階の金属箔から電極材料を剥離させるまでは電極材料中のグラファイトの分解を極力抑制し、また、金属箔を分離除去した後の第二段階ではグラファイトの分解を行うことにより、回収される金属化合物についてその粒径が大きくなる焼結現象を可及的に抑制している。 For example, as a technique for recovering valuable metal from the waste material of a lithium ion secondary battery, the waste material of the secondary battery is heated at 300 to 500 ° C. in an oxygen-containing gas stream to separate and remove the metal foil, and the recovered material is again oxygenated. A method of recovering as a metal compound for a positive electrode material by heating at 500 to 650 ° C. in a contained gas stream to remove combustible substances has been proposed (see Patent Document 1). In this method, the thermal decomposition treatment is performed in two stages, the decomposition of graphite in the electrode material is suppressed as much as possible until the electrode material is peeled off from the metal foil in the first stage, and the metal foil is separated and removed first. In the second stage, graphite is decomposed to suppress the sintering phenomenon in which the particle size of the recovered metal compound becomes large as much as possible.

また、例えば、アルミニウム筐体で包み込まれたリチウムイオン電池を低温条件400〜550℃で加熱し、破砕分級された篩下の電池粉末を高温条件550〜700℃で加熱することにより、アルミニウムを有効に除去し、また、コバルト等の有価金属を磁選や浮選に適した形態に変化させる方法が提案されている(特許文献2参照)。 Further, for example, aluminum is effective by heating a lithium ion battery wrapped in an aluminum housing at a low temperature condition of 400 to 550 ° C. and heating a crushed and separated battery powder under a sieve at a high temperature condition of 550 to 700 ° C. Further, a method of changing a valuable metal such as cobalt into a form suitable for magnetic separation or buoyancy has been proposed (see Patent Document 2).

しかし、特許文献1に記載の技術は、正極材用途の金属化合物として、回収した電極材料をそのまま再利用することが目的であるため、ニッケルやコバルトを金属として回収することには一切着目していない。
また、特許文献2に記載の技術は、コバルト酸リチウムなどのコバルト系の正極材を用いた電池を対象として、アルミニウム、アルミン酸リチウム、銅、酸化銅、炭素などの混合物からコバルトを分離することを目的としており、3元系の正極材(LiNiCoMn(x+y+z=1))などのコバルト、ニッケル、マンガンを含む酸化物から、マンガンを熱処理及び物理的な選別により分離することについては言及されていなかった。
However, since the technique described in Patent Document 1 aims to reuse the recovered electrode material as it is as a metal compound for positive electrode materials, it pays no attention to recovering nickel or cobalt as a metal. No.
Further, the technique described in Patent Document 2 is intended for a battery using a cobalt-based positive electrode material such as lithium cobalt oxide, and separates cobalt from a mixture of aluminum, lithium aluminate, copper, copper oxide, carbon and the like. aims to cobalt, such as ternary positive electrode material (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1)), an oxide containing nickel, manganese, separated by a heat treatment and physical sorting of manganese No mention was made of that.

リチウムイオン二次電池からコバルトおよびニッケルを濃縮する技術として、例えば、電極材料を酸素存在下で焼成し、焼成体を無機酸に浸出することでコバルトと銅およびアルミニウムを分離濃縮する技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この従来技術では、コバルトとアルミニウムを無機酸に浸出させて銅を分離できる。また無機酸のpH調整によってコバルトとアルミニウムを分離できる。 As a technique for concentrating cobalt and nickel from a lithium ion secondary battery, for example, a technique has been proposed in which an electrode material is fired in the presence of oxygen and the fired body is leached into an inorganic acid to separate and concentrate cobalt, copper and aluminum. (See, for example, Patent Document 3). In this prior art, cobalt and aluminum can be leached into an inorganic acid to separate copper. In addition, cobalt and aluminum can be separated by adjusting the pH of the inorganic acid.

また、例えば、リチウム、マンガン、ニッケル、およびコバルトからなる金属群Aと、銅、アルミニウムおよび鉄からなる金属群Bとを含有する金属混合水溶液に対して2段の溶媒抽出工程を行い金属B群およびマンガンをリチウムとニッケルとコバルトから分離する技術が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Further, for example, a two-stage solvent extraction step is performed on a metal mixed aqueous solution containing a metal group A composed of lithium, manganese, nickel, and cobalt and a metal group B composed of copper, aluminum, and iron, and the metal group B is formed. And a technique for separating manganese from lithium, nickel and cobalt has been proposed (see, for example, Patent Document 4).

また、例えば、廃リチウムイオン二次電池を350℃〜550℃の過熱蒸気で熱分解し、破砕、分級を行い正極材料に含まれる有価金属を濃縮する技術が提案されている(例えば、特許文献5参照)。これにより、リチウムイオン二次電池に含まれる有機物を金属の酸化およびダイオキシン類の発生を抑制しながら低コストで熱分解が可能であるとともに、筐体および正極集電体に含まれるアルミニウム(融点660℃)を溶融させず、正極材料に含まれる有価金属を濃縮できる。 Further, for example, a technique has been proposed in which a waste lithium ion secondary battery is thermally decomposed by superheated steam at 350 ° C. to 550 ° C., crushed and classified to concentrate valuable metals contained in a positive electrode material (for example, Patent Document). 5). As a result, organic substances contained in the lithium ion secondary battery can be thermally decomposed at low cost while suppressing metal oxidation and generation of dioxin, and aluminum contained in the housing and the positive electrode current collector (melting point 660). Valuable metals contained in the positive electrode material can be concentrated without melting (° C).

しかしながら、上述したような特許文献3に記載の技術においては、例えば、無機酸のろ過やpH調整などの煩雑な工程が必要になるという問題があった。
また、特許文献4に記載の技術では、例えば、コバルトとニッケルとリチウムからマンガンを分離するために溶媒抽出を利用するため、抽出剤コストや設備導入コストが過大となる問題があった。
また、特許文献5に記載の技術では、例えば、アルミニウムと銅は高い濃縮率で分離できるものの、コバルトやニッケルは金属化されておらず、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガンなどの金属は混合の化合物として濃縮するのみであった。
However, the technique described in Patent Document 3 as described above has a problem that complicated steps such as filtration of an inorganic acid and pH adjustment are required.
Further, in the technique described in Patent Document 4, for example, since solvent extraction is used to separate manganese from cobalt, nickel and lithium, there is a problem that the extractant cost and the equipment introduction cost become excessive.
Further, in the technique described in Patent Document 5, for example, although aluminum and copper can be separated at a high concentration rate, cobalt and nickel are not metallized, and metals such as lithium, cobalt, nickel and manganese are mixed compounds. It was only concentrated as.

特開2000−348782号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-348782 特開2017−37807号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-37807 特開2019−169309号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-169309 特許第5706457号公報Japanese Patent No. 5706457 国際公開第2012/169073号パンフレットInternational Publication No. 2012/169073 Pamphlet

本発明は、使用済みのリチウムイオン二次電池又は使用済みのリチウムイオン二次電池の正極材、又はそれらの製造工程スクラップなどを対象として、コバルト及びニッケルが濃縮された金属分が容易に得られ、他の電池構成成分、特に正極活物質としてコバルトとニッケルとマンガンを含む複合酸化物からコバルト及びニッケル、更にはマンガンを容易に分離しやすくなる、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a metal content enriched with cobalt and nickel can be easily obtained for a used lithium ion secondary battery, a positive electrode material for a used lithium ion secondary battery, or scraps in the manufacturing process thereof. Concentration of valuable metals contained in lithium-ion secondary batteries, which facilitates separation of cobalt and nickel, as well as manganese, from composite oxides containing cobalt, nickel and manganese as positive electrode active materials, especially other battery components. The purpose is to provide a method.

前記課題を解決するため、本発明者らが、鋭意検討を重ねた結果、リチウムイオン二次電池に含まれる正極活物質としてのコバルト及びニッケルは、コバルト、ニッケル、マンガン、リチウムを含む酸化物形態で存在しているが、熱力学的理論計算に基づき特定条件の熱処理を行うことによって、酸化物のコバルト及びニッケルを金属(メタル)に変化させると共に、マンガン等は酸化物のままで存在させることにより、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)金属分が効率よく得られることを知見した。 As a result of diligent studies by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems, cobalt and nickel as positive electrode active materials contained in a lithium ion secondary battery are in the form of an oxide containing cobalt, nickel, manganese and lithium. However, by performing heat treatment under specific conditions based on thermodynamic theoretical calculation, cobalt and nickel of oxides are changed to metals, and manganese and the like are allowed to exist as oxides. It was found that the metal content with increased (concentrated) concentrations of cobalt and nickel can be efficiently obtained.

本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> コバルト及びニッケルの少なくとも1種の元素を含むリチウムイオン二次電池又はその正極材を処理して、コバルト及びニッケルの少なくとも1種を含む有価金属を濃縮する、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法であって、
前記リチウムイオン二次電池又はその正極材を熱処理し、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を形成させる熱処理工程、
を含むことを特徴とする、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<2> 前記熱処理工程において、前記リチウムイオン二次電池又はその正極材を、還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で熱処理する、<1>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<3> 前記熱処理工程において、前記リチウムイオン二次電池を、熱処理温度以上の融点を有するケースに収容された状態で熱処理する、<1>又は<2>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<4> 前記ケースが、前記リチウムイオン二次電池のパック、モジュール、又はセルにおける外装ケースである、<3>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<5> 前記熱処理工程において、前記リチウムイオン二次電池又はその正極材に含まれるコバルト及びニッケルの少なくとも1種の全質量%に対して、炭素が10質量%以上存在する状態で熱処理を行う、<1>〜<4>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<6> 前記炭素がリチウムイオン二次電池の負極材由来の炭素を含む、<5>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<7> 前記熱処理工程により得た、前記リチウムイオン二次電池又はその正極材の熱処理物を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程により得た前記熱処理物の破砕物から、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物を選別して回収する選別工程と、
を更に含む、<1>〜<6>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<8> 前記選別工程が、
前記破砕工程で得られた前記破砕物に対し、篩目0.1mm〜2.4mmの篩を用いて分級を行い、粗粒産物と細粒産物と分級する第1選別工程と、
前記第1選別工程で得られた細粒産物に対し、磁性、粒径、及び比重の少なくともいずれかの違いを利用した分離を行う第2選別工程と、
を含む、<7>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<9> 前記第1選別工程で得られた前記細粒産物を、更に微粉砕する微粉砕工程を含み、
前記微粉砕工程で得られた微粉砕物に対し、前記第2選別工程を行う、<8>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<10> 前記微粉砕物の累積50%体積粒子径D50が75μm以下である、<9>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<11> 前記選別工程が磁力選別工程であり、磁力選別工程の磁石の磁束密度が0.01テスラ以上2テスラ以下である、<7>〜<10>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<12> 前記磁力選別工程が湿式磁力選別である、<11>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<13> 前記湿式磁力選別で適用するスラリーに対し、分散剤を50mg/L以上添加する、<12>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<14> 前記湿式磁力選別で適用するスラリーに対し、超音波による粒子分散処理を行う、<12>又は<13>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<15> 前記熱処理工程において、熱処理を750℃以上1200℃以下で1時間以上行う、<1>〜<14>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<16> コバルト及びニッケルの少なくとも1種の元素を含むリチウムイオン二次電池又はその正極材を処理して、コバルト及びニッケルの少なくとも1種を含む有価金属を濃縮する、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法であって、
前記リチウムイオン二次電池又はその正極材を600℃〜1200℃に加熱する熱処理工程と、
前記熱処理工程で得られた熱処理物を破砕し分級する破砕分級工程と、
前記破砕分級工程で得られた細粒産物を再度300℃〜1200℃に加熱し、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を形成させる再熱処理工程と、
を含むことを特徴とする、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<17> 前記リチウムイオン二次電池における負極材がカーボンを含む、<16>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<18> 前記再熱処理工程で得られた再熱処理物から、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物を選別して回収する選別工程を含むことを特徴とする、<16>又は<17>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<19> 前記選別工程で、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物と、マンガンが濃縮した産物とを回収することを特徴とする、<18>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<20> 前記選別工程が、磁性、粒径、及び比重の少なくともいずれかの違いを利用した分離を行う工程である、<18>又は<19>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<21> 前記熱処理工程において、リチウムイオン二次電池がアルミニウムを含むケースに収容されており、加熱時にケース由来のアルミニウムを分離する、<16>〜<20>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<22> 前記破砕分級工程において、衝撃、せん断又は圧縮による破砕を行い、篩目0.1mm〜2.4mmの篩を用いて分級を行う、<16>〜<21>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<23> 前記再熱処理工程において、前記コバルト及びニッケルの少なくとも1種の金属を含む粒塊における、累積50%体積粒子径D50が1μm以上である、<16>〜<22>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<24> 前記選別工程が磁力選別工程であり、磁力選別工程の磁石の磁束密度が0.01テスラ以上2テスラ以下である、<18>〜<23>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<25> 前記磁力選別工程が湿式磁力選別であり、適用するスラリーに対し、分散剤を50mg/L以上添加する、<24>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<26> 前記湿式磁力選別で適用するスラリーに対し、超音波による粒子分散処理を行う、<25>に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<27> 前記熱処理工程及び前記再熱処理工程の少なくとも1つの工程において、還元成分を添加して還元雰囲気を形成する、<16>〜<26>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<28> 前記熱処理工程又は前記再熱処理工程で、熱処理時間の一部の時間を空気雰囲気又は酸化雰囲気で加熱し、熱処理物又は再熱処理物の還元成分の品位を低減することを特徴とする、<16>〜<27>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<29> 前記再熱処理工程の後、且つ前記選別工程の前に熱処理物を再度破砕する再破砕工程を行う、<18>〜<28>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
<30> 前記破砕分級工程で得られた前記細粒産物に対し、磁力を用いた磁力選別工程を行い、前記磁力選別工程で得られた磁着物に対して前記再熱処理工程を行う、請求項<16>〜<29>のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。
The present invention is based on the above-mentioned findings by the present inventors, and the means for solving the above-mentioned problems are as follows. That is,
<1> Included in a lithium-ion secondary battery that treats a lithium-ion secondary battery containing at least one element of cobalt and nickel or a positive electrode material thereof to concentrate a valuable metal containing at least one of cobalt and nickel. It is a method of concentrating valuable metals.
A heat treatment step of heat-treating the lithium ion secondary battery or its positive electrode material to form a granule containing at least one valuable metal of cobalt and nickel.
A method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery, which comprises.
<2> Concentration of the valuable metal contained in the lithium ion secondary battery according to <1>, wherein the lithium ion secondary battery or its positive electrode material is heat-treated in a reducing atmosphere or an inert atmosphere in the heat treatment step. Method.
<3> The lithium ion secondary battery according to <1> or <2>, wherein the lithium ion secondary battery is heat-treated in a state of being housed in a case having a melting point equal to or higher than the heat treatment temperature in the heat treatment step. How to concentrate valuable metals.
<4> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <3>, wherein the case is an outer case in the pack, module, or cell of the lithium ion secondary battery.
<5> In the heat treatment step, the heat treatment is performed in a state where 10% by mass or more of carbon is present with respect to the total mass% of at least one of cobalt and nickel contained in the lithium ion secondary battery or its positive electrode material. The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <4>.
<6> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <5>, wherein the carbon contains carbon derived from a negative electrode material of the lithium ion secondary battery.
<7> A crushing step of crushing the heat-treated product of the lithium ion secondary battery or its positive electrode material obtained by the heat treatment step.
A sorting step of selecting and recovering a product in which at least one of cobalt and nickel is concentrated from the crushed product of the heat-treated product obtained by the crushing step.
The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <6>, further comprising.
<8> The sorting process is
The first sorting step of classifying the crushed product obtained in the crushing step using a sieve having a sieve mesh of 0.1 mm to 2.4 mm into coarse-grained products and fine-grained products.
The second sorting step of separating the fine-grained products obtained in the first sorting step by utilizing at least one difference in magnetism, particle size, and specific gravity.
The method for concentrating valuable metals contained in the lithium ion secondary battery according to <7>.
<9> The fine pulverization step of further pulverizing the fine granule product obtained in the first sorting step is included.
The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <8>, wherein the second sorting step is performed on the finely pulverized product obtained in the finely pulverized step.
<10> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <9>, wherein the cumulative 50% volume particle diameter D 50 of the finely pulverized product is 75 μm or less.
<11> Lithium according to any one of <7> to <10>, wherein the sorting step is a magnetic force sorting step, and the magnetic flux density of the magnet in the magnetic force sorting step is 0.01 tesla or more and 2 tesla or less. A method for concentrating valuable metals contained in an ion secondary battery.
<12> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <11>, wherein the magnetic force sorting step is wet magnetic force sorting.
<13> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <12>, wherein 50 mg / L or more of a dispersant is added to the slurry applied in the wet magnetic force sorting.
<14> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <12> or <13>, wherein the slurry applied in the wet magnetic force sorting is subjected to particle dispersion treatment by ultrasonic waves.
<15> Concentration of valuable metals contained in the lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <14>, wherein the heat treatment is performed at 750 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 hour or longer in the heat treatment step. Method.
<16> Included in a lithium-ion secondary battery that treats a lithium-ion secondary battery containing at least one element of cobalt and nickel or a positive electrode material thereof to concentrate a valuable metal containing at least one of cobalt and nickel. It is a method of concentrating valuable metals.
A heat treatment step of heating the lithium ion secondary battery or its positive electrode material to 600 ° C to 1200 ° C.
A crushing and classifying step of crushing and classifying the heat-treated product obtained in the heat treatment step,
A reheat treatment step of heating the fine granule product obtained in the crushing classification step to 300 ° C. to 1200 ° C. again to form a granule containing at least one valuable metal of cobalt and nickel, and a reheat treatment step.
A method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery, which comprises.
<17> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <16>, wherein the negative electrode material in the lithium ion secondary battery contains carbon.
<18><16> or <17>, which comprises a sorting step of sorting and recovering a product in which at least one of cobalt and nickel is concentrated from the reheat-treated product obtained in the reheat treatment step. The method for concentrating valuable metals contained in the lithium ion secondary battery according to the above.
<19> The lithium ion secondary battery according to <18>, which recovers a product enriched with at least one of cobalt and nickel and a product concentrated with manganese in the sorting step. Method for concentrating valuable metals.
<20> The valuable value contained in the lithium ion secondary battery according to <18> or <19>, wherein the sorting step is a step of performing separation using at least one difference in magnetism, particle size, and specific gravity. Metal concentration method.
<21> The item according to any one of <16> to <20>, wherein in the heat treatment step, the lithium ion secondary battery is housed in a case containing aluminum and the aluminum derived from the case is separated at the time of heating. A method for concentrating valuable metals contained in lithium-ion secondary batteries.
<22> In the crushing classification step, crushing by impact, shearing or compression is performed, and classification is performed using a sieve having a sieve mesh of 0.1 mm to 2.4 mm, any one of <16> to <21>. The method for concentrating valuable metals contained in the lithium ion secondary battery according to the above.
<23> In the reheat treatment step, any one of <16> to <22>, wherein the cumulative 50% volume particle diameter D 50 in the granules containing at least one metal of cobalt and nickel is 1 μm or more. The method for concentrating valuable metals contained in the lithium ion secondary battery according to the two sections.
<24> The lithium according to any one of <18> to <23>, wherein the sorting step is a magnetic force sorting step, and the magnetic flux density of the magnet in the magnetic force sorting step is 0.01 tesla or more and 2 tesla or less. A method for concentrating valuable metals contained in an ion secondary battery.
<25> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <24>, wherein the magnetic force sorting step is wet magnetic force sorting, and a dispersant of 50 mg / L or more is added to the slurry to be applied.
<26> The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to <25>, wherein the slurry applied in the wet magnetic force sorting is subjected to particle dispersion treatment by ultrasonic waves.
<27> The lithium ion secondary according to any one of <16> to <26>, wherein a reducing component is added to form a reducing atmosphere in at least one of the heat treatment step and the reheat treatment step. A method for concentrating valuable metals contained in batteries.
<28> In the heat treatment step or the reheat treatment step, a part of the heat treatment time is heated in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere to reduce the quality of the reduced component of the heat-treated product or the re-heat-treated product. The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to any one of <16> to <27>.
<29> The lithium ion secondary battery according to any one of <18> to <28>, wherein the re-crushing step of re-crushing the heat-treated product is performed after the re-heat treatment step and before the sorting step. A method for concentrating valuable metals contained in.
<30> The claim that a magnetic force sorting step using a magnetic force is performed on the fine-grained product obtained in the crushing classification step, and the reheat treatment step is performed on the magnetically deposited material obtained in the magnetic force sorting step. The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to any one of <16> to <29>.

本発明の第1の実施形態によると、リチウムイオン二次電池又はその正極材を熱処理し、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を形成させるため、コバルトやニッケルが濃縮された金属分が容易に得られ、他の電池構成成分と容易に分離しやすくなる、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法を提供することができる。
また、本発明の第2の実施形態によると、所定温度での熱処理後に破砕分級を行い、再度熱処理を行うこととしたため、コバルトやニッケルが濃縮された金属分が容易に得られ、他の電池構成成分と容易に分離しやすくなる、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法を提供することができる。
言い換えると、本発明によると、使用済みのリチウムイオン二次電池又は使用済みのリチウムイオン二次電池の正極材、又はそれらの工程スクラップなどを対象として、コバルト及びニッケルが濃縮された金属分が容易に得られ、他の電池構成成分、特に正極活物質としてコバルトとニッケルとマンガンを含む複合酸化物からコバルト及びニッケル、更にはマンガンを容易に分離しやすくなる、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法を提供することができる。
According to the first embodiment of the present invention, the lithium ion secondary battery or the positive electrode material thereof is heat-treated to form granules containing at least one valuable metal of cobalt and nickel, so that cobalt and nickel are concentrated. It is possible to provide a method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery, in which a metal component can be easily obtained and easily separated from other battery components.
Further, according to the second embodiment of the present invention, since the crushing classification is performed after the heat treatment at a predetermined temperature and the heat treatment is performed again, the metal content in which cobalt and nickel are concentrated can be easily obtained, and other batteries can be obtained. It is possible to provide a method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery, which can be easily separated from the constituent components.
In other words, according to the present invention, it is easy to obtain a metal content enriched with cobalt and nickel for a used lithium ion secondary battery, a positive electrode material of a used lithium ion secondary battery, or process scraps thereof. The valuables contained in the lithium-ion secondary battery, which facilitates the separation of cobalt, nickel, and even manganese from composite oxides containing cobalt, nickel, and manganese as positive electrode active materials. A method for concentrating a metal can be provided.

図1は、本発明の実施例において、コバルトとニッケルとマンガンを含む三元系のリチウムイオン二次電池を熱処理し、破砕し、篩分して得られた細粒産物(正極材を含む)の一部の一例を示す走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテクノロジーズ株式会社製、TM4000Plus)写真である。本願の図面のSEM写真は全て同様の装置を用いて撮影した。FIG. 1 shows a fine-grained product (including a positive electrode material) obtained by heat-treating, crushing, and sieving a ternary lithium-ion secondary battery containing cobalt, nickel, and manganese in an embodiment of the present invention. It is a scanning electron microscope (SEM, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, TM4000Plus) photograph showing a part of the above. All SEM photographs of the drawings of the present application were taken using the same apparatus. 図2は、本発明の実施例において、コバルトとニッケルとマンガンを含む三元系のリチウムイオン二次電池を熱処理し、破砕し、篩分して得られた細粒産物(正極材を含む)の一部の他の一例を示すSEM写真である。FIG. 2 shows a fine-grained product (including a positive electrode material) obtained by heat-treating, crushing, and sieving a ternary lithium-ion secondary battery containing cobalt, nickel, and manganese in an embodiment of the present invention. It is an SEM photograph which shows some other example of a part of. 図3Aは、本発明の実施例において、コバルトとニッケルとマンガンを含む三元系のリチウムイオン二次電池を熱処理し、破砕し、篩分して得られた細粒産物(正極材を含む)を、炭素を含む状態で、1000℃で再熱処理したものの一部の一例を示すSEM写真である。FIG. 3A shows a fine-grained product (including a positive electrode material) obtained by heat-treating, crushing, and sieving a ternary lithium-ion secondary battery containing cobalt, nickel, and manganese in an embodiment of the present invention. It is an SEM photograph which shows a part example of the thing which was reheat-treated at 1000 degreeC in the state which contained carbon. 図3Bは、本発明の実施例において、コバルトとニッケルとマンガンを含む三元系のリチウムイオン二次電池を熱処理し、破砕し、篩分して得られた細粒産物(正極材を含む)を、炭素を含む状態で、1000℃で再熱処理したものの一例における、粒塊のEDS(エネルギー分散型X線分光器、オックスフォード社製AZtecone)による元素ピークを示す図である。本発明の図面のEDSによる元素ピークは全て同様の装置を用いて得た。FIG. 3B shows a fine-grained product (including a positive electrode material) obtained by heat-treating, crushing, and sieving a ternary lithium-ion secondary battery containing cobalt, nickel, and manganese in an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the element peak by EDS (energy dispersive X-ray spectroscope, AZtecone manufactured by Oxford) of the grain mass in an example of the thing which reheated at 1000 degreeC in the state which contained carbon. The elemental peaks by EDS in the drawings of the present invention were all obtained by using the same apparatus. 図3Cは、本発明の実施例において、コバルトとニッケルとマンガンを含む三元系のリチウムイオン二次電池を熱処理し、破砕し、篩分して得られた細粒産物(正極材を含む)を、炭素を含む状態で、1000℃で再熱処理したものの一例における、マンガンの酸化物のEDS(エネルギー分散型X線分光器)による元素ピークを示す図である。FIG. 3C shows a fine-grained product (including a positive electrode material) obtained by heat-treating, crushing, and sieving a ternary lithium-ion secondary battery containing cobalt, nickel, and manganese in an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the element peak by EDS (energy dispersion type X-ray spectroscope) of the manganese oxide in an example of the thing which reheated at 1000 degreeC in the state which contains carbon. 図3Dは、本発明の実施例において、2時間の再熱処理中、1時間経過後の粒塊形成の様子を示すSEM写真である。FIG. 3D is an SEM photograph showing the state of grain mass formation after 1 hour of reheat treatment for 2 hours in the embodiment of the present invention. 図4Aは、本発明の実施例において、湿式磁力選別前の細粒産物の一例のSEM写真である。FIG. 4A is an SEM photograph of an example of a fine-grained product before wet magnetic force sorting in an embodiment of the present invention. 図4Bは、本発明の実施例において、湿式磁力選別前の細粒産物の一例におけるEDS(エネルギー分散型X線分光器)による元素ピークを示す図である。FIG. 4B is a diagram showing element peaks by EDS (energy dispersive X-ray spectroscope) in an example of fine-grained products before wet magnetic force sorting in the embodiment of the present invention. 図4Cは、本発明の実施例において、湿式磁力選別前の細粒産物の一例におけるEDS(エネルギー分散型X線分光器)による元素ピークを示す図である。FIG. 4C is a diagram showing element peaks by EDS (energy dispersive X-ray spectroscope) in an example of fine-grained products before wet magnetic force sorting in the embodiment of the present invention. 図5Aは、本発明の実施例において、湿式磁力選別後の細粒産物の一例のSEM写真である。FIG. 5A is an SEM photograph of an example of a fine-grained product after wet magnetic force sorting in an example of the present invention. 図5Bは、本発明の実施例において、湿式磁力選別後の細粒産物の一例におけるEDS(エネルギー分散型X線分光器)による元素ピークを示す図である。FIG. 5B is a diagram showing element peaks by EDS (energy dispersive X-ray spectroscope) in an example of fine-grained products after wet magnetic force sorting in the embodiment of the present invention. 図5Cは、本発明の実施例において、湿式磁力選別後の細粒産物の一例におけるEDS(エネルギー分散型X線分光器)による元素ピークを示す図である。FIG. 5C is a diagram showing element peaks by EDS (energy dispersive X-ray spectroscope) in an example of fine-grained products after wet magnetic force sorting in the embodiment of the present invention. 図6Aは、本発明の実施例において、金属と酸化物の塊である粒子を微粉砕したものの一例を撮影したSEM写真である。FIG. 6A is an SEM photograph taken of an example of finely pulverized particles which are lumps of metal and oxide in the embodiment of the present invention. 図6Bは、本発明の実施例において、図6Aにおけるコバルトとニッケルが金属化した粒子aの一部を採取しEDS(エネルギー分散型X線分光器)で元素分析を行って得た元素ピークを示す図である。FIG. 6B shows an elemental peak obtained by collecting a part of the cobalt and nickel metallized particles a in FIG. 6A and performing elemental analysis with an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer) in the embodiment of the present invention. It is a figure which shows. 図6Cは、本発明の実施例において、図6Aにおけるコバルトとニッケルが金属化した粒子aの一部を採取しEDS(エネルギー分散型X線分光器)で元素分析を行って得た元素ピークを示す図である。FIG. 6C shows an elemental peak obtained by collecting a part of the cobalt and nickel metallized particles a in FIG. 6A and performing elemental analysis with an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer) in the embodiment of the present invention. It is a figure which shows. 図7は、参考例1において、コバルトとニッケルのメタルが形成されずに、正極材酸化物形態のままであることを示すX線回折ピークの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of an X-ray diffraction peak showing that the metal of cobalt and nickel is not formed and remains in the oxide form of the positive electrode material in Reference Example 1. 図8は、参考例2において、コバルトとニッケルのメタルが形成されずに、正極材酸化物形態のままであることを示すX線回折ピークの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of an X-ray diffraction peak showing that the metal of cobalt and nickel is not formed and remains in the oxide form of the positive electrode material in Reference Example 2. 図9は、熱処理の温度についての検討を行うための、炭素と三元系正極材の重量比を3:7に混合したものについての熱重量示差熱分析装置による分析の結果の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the results of analysis by a thermogravimetric differential thermal analyzer for a mixture of carbon and a ternary positive electrode material in a weight ratio of 3: 7 for examining the temperature of heat treatment. Is. 図10は、再熱処理の温度についての検討を行うための、リチウムイオン二次電池に熱処理、破砕、及び分級を行って得た細粒産物についての熱重量示差熱分析装置による分析の結果の一例を示す図である。FIG. 10 shows an example of the results of analysis by a thermogravimetric differential thermal analyzer on fine-grained products obtained by heat-treating, crushing, and classifying a lithium ion secondary battery for examining the temperature of reheat treatment. It is a figure which shows.

本発明の第1の実施形態におけるリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法では、当該リチウムイオン二次電池又はその正極材を熱処理し、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を形成させる熱処理工程を行うことにより、コバルト及びニッケルの少なくとも1種を金属化し、コバルトやニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価金属の粒塊を形成する。
このように、本発明の第1の実施形態においては、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の元素を構成成分に含むリチウムイオン二次電池またはその正極材から、コバルト及びニッケルの少なくとも1種を濃縮した有価物を得る。コバルト及びニッケルの少なくとも1種は、熱処理することによって金属化され、その後、破砕工程と選別工程とを行うことによって、コバルト及びニッケルと、他の電池構成成分とが選別され、コバルトおよびニッケルの濃度を更に高めた(濃縮した)有価物が得られる。
また、本発明の第1の実施形態においては、熱処理を還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で行うことが好ましい。本発明の第1の実施形態においては、熱処理を還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で行うことにより、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を、より形成させやすくなる。
In the method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention, the lithium ion secondary battery or its positive electrode material is heat-treated and contains at least one valuable metal of cobalt and nickel. By performing a heat treatment step for forming a lump, at least one of cobalt and nickel is metallized to form a lump of valuable metal having an increased (concentrated) concentration of cobalt and nickel.
As described above, in the first embodiment of the present invention, at least one of cobalt and nickel is concentrated from a lithium ion secondary battery or a positive electrode material thereof containing at least one element of cobalt and nickel as a constituent. Get valuables. At least one of cobalt and nickel is metallized by heat treatment, and then by performing a crushing step and a sorting step, cobalt and nickel and other battery components are sorted, and the concentration of cobalt and nickel is obtained. (Concentrated) valuable resources can be obtained.
Further, in the first embodiment of the present invention, it is preferable to perform the heat treatment in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. In the first embodiment of the present invention, by performing the heat treatment in a reducing atmosphere or an inert atmosphere, it becomes easier to form granules containing at least one valuable metal of cobalt and nickel.

ここで、金属化とは、コバルト及びニッケルを含む酸化物等の化合物や、コバルト酸リチウム(LiCoO)、コバルトニッケル酸リチウム(LiCo1/2Ni1/2)、3元系やNCM系などと呼ばれるLiNiCoMn(x+y+z=1)、NCA系などと呼ばれるLiNiCoAl(x+y+z=1)として存在していたコバルト又はニッケルが、金属(メタル)に変化することを意味し、金属化は粒子として全部が金属化するものもあれば、一部が金属化するものもあり、特に純物質である必要はない。このように、コバルト又はニッケルが金属化することは、コバルト又はニッケルの金属に近い比重、磁着性を有する状態となっていることを意味する。また、金属化したコバルト又はニッケルは、コバルト、ニッケルの合金状態であってもよい。 Here, metallization refers to compounds such as oxides containing cobalt and nickel, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium cobalt nickelate (LiCo 1/2 Ni 1/2 O 2 ), ternary systems and NCM. LiNi x Co y Mn z O 2, referred to such a system (x + y + z = 1 ), is LiNi x Co y Al z (x + y + z = 1) cobalt or nickel was present as called such NCA system, changes in the metal (metal) In some cases, metallization means that all of the particles are metallized, while others are partially metallized, and it does not have to be a pure substance. In this way, the metallization of cobalt or nickel means that it is in a state of having a specific gravity and magnetic property close to that of the metal of cobalt or nickel. Further, the metallized cobalt or nickel may be in an alloy state of cobalt or nickel.

本発明の第2の実施形態におけるリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法では、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の元素を含むリチウムイオン二次電池又はその正極材に、熱処理工程、破砕分級工程及び再熱処理工程を行うことで、コバルト及びニッケルの少なくとも1種を金属化し、コバルトやニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価金属の粒塊を形成する。前記熱処理工程では、コバルト、ニッケル、マンガン、リチウムを含む酸化物形態で存在している正極材を、リチウムイオン二次電池セルやモジュールやパックの部材に包含された状態で熱処理する。この熱処理を行うことによって、リチウムイオン二次電池中のカーボンの燃焼消費を抑制しつつ効率的にコバルト及びニッケルのメタルを形成できる。このコバルト及びニッケルのメタルは、マンガンなどの酸化物粒子と凝集粒子を形成している。
前記熱処理工程で得られた熱処理物を破砕分級すると細粒産物には主にコバルト、ニッケル、マンガン、炭素が含まれる。これらの粉体に対して再熱処理を行うことで、前記熱処理工程で生成した微細なコバルト及びニッケルのメタルを核として、コバルト及びニッケルがより大きい粒塊に成長し(コバルト及びニッケルの微細メタルと凝集体を形成するコバルト及びニッケルの酸化物の還元が進行して前記微細メタルの粒径を増加させる)、また粒塊同士が溶融・結合することでさらに粒塊の粒径が増加する。この結果、元来凝集体を形成していたマンガンなどの酸化物と明確な固−固界面を形成する。これにより選別・濃縮がしやすくなる。
このように、第2の実施形態では、前記熱処理工程においてコバルト及びニッケルのメタルが形成され、このメタルを破砕分級工程においてコバルト及びニッケルとマンガンとを分離し、再熱処理工程においてメタル化したコバルト及びニッケルの粒塊を成長させて、より大きな粒塊を形成することができる。このため、第2の実施形態では、コバルト及びニッケルを、メタル化した大きな粒塊を得ることができるので、メタル化したコバルト及びニッケルを、より回収しやすくすることができる。
In the method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to a second embodiment of the present invention, a lithium ion secondary battery containing at least one element of cobalt and nickel or a positive electrode material thereof is subjected to a heat treatment step and crushing. By performing the classification step and the reheat treatment step, at least one of cobalt and nickel is metallized to form a granular mass of valuable metal having an increased concentration (concentrated) of cobalt and nickel. In the heat treatment step, the positive electrode material existing in the oxide form containing cobalt, nickel, manganese, and lithium is heat-treated while being included in a lithium ion secondary battery cell, a module, or a member of a pack. By performing this heat treatment, cobalt and nickel metals can be efficiently formed while suppressing the combustion consumption of carbon in the lithium ion secondary battery. The cobalt and nickel metals form aggregated particles with oxide particles such as manganese.
When the heat-treated product obtained in the heat treatment step is crushed and classified, the fine-grained product mainly contains cobalt, nickel, manganese, and carbon. By re-heating these powders, the fine cobalt and nickel metals produced in the heat treatment step are used as nuclei, and the cobalt and nickel grow into larger granules (with the fine cobalt and nickel metals). The reduction of the cobalt and nickel oxides that form the agglomerates proceeds to increase the particle size of the fine metal), and the particle size of the agglomerates further increases as the agglomerates melt and bond with each other. As a result, a clear solid-solid interface is formed with oxides such as manganese that originally formed aggregates. This facilitates sorting and concentration.
As described above, in the second embodiment, the cobalt and nickel metals are formed in the heat treatment step, the cobalt and nickel and manganese are separated in the crushing classification step, and the cobalt and metallized in the reheat treatment step. Nickel granules can be grown to form larger granules. Therefore, in the second embodiment, since a large grain mass obtained by metallizing cobalt and nickel can be obtained, the metallized cobalt and nickel can be more easily recovered.

この再熱処理工程は粉体に対して行うことから、コバルト及びニッケルの微細メタル及び酸化物とカーボンの接触効率が向上し前記粒塊形成が可能となる。この再熱処理は前記粒塊形成のほかにカーボンの燃焼も生じ、再熱処理後物のカーボン品位を低減できる。
仮に前工程の熱処理を600℃未満で行った場合は、この熱処理でコバルト及びニッケルの微細メタルが形成されにくいため、再熱処理時にコバルト及びニッケルの粒塊成長の核が無い状態で熱処理を行うことになり、コバルト及びニッケル粒塊が形成される前にカーボンが燃焼消費されコバルト及びニッケルを十分な大きさの粒塊にできない。またコバルト及びニッケルとマンガン等が酸化物を形成したままであり物理選別でコバルトおよびニッケルをマンガンから分離しがたい状態で存在し、また十分な磁性も付与できない。
Since this reheat treatment step is performed on the powder, the contact efficiency between the fine metals of cobalt and nickel and the oxide and carbon is improved, and the granules can be formed. In this reheat treatment, carbon combustion occurs in addition to the grain mass formation, and the carbon quality of the product after the reheat treatment can be reduced.
If the heat treatment in the previous step is performed at a temperature lower than 600 ° C., it is difficult for fine metals of cobalt and nickel to be formed by this heat treatment. Therefore, carbon is burnt and consumed before the cobalt and nickel granules are formed, and the cobalt and nickel cannot be made into a sufficiently large granules. Further, cobalt, nickel, manganese and the like still form oxides, and cobalt and nickel exist in a state where it is difficult to separate cobalt and nickel from manganese by physical sorting, and sufficient magnetism cannot be imparted.

本発明の第2の実施形態においては、コバルト及びニッケルの少なくとも1種は、熱処理工程及び再熱処理工程の少なくとも一方において、少なくとも燃焼時間の一部を、空気雰囲気又は酸化雰囲気で行うことで、得られる熱処理物の還元成分の品位を低減できる。即ち、熱処理物に含まれる還元成分が消費されるので、後述する細粒産物への還元成分の混入を回避できる。 In the second embodiment of the present invention, at least one of cobalt and nickel can be obtained by performing at least a part of the burning time in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere in at least one of the heat treatment step and the reheat treatment step. The quality of the reduced component of the heat-treated product can be reduced. That is, since the reducing component contained in the heat-treated product is consumed, it is possible to avoid mixing the reducing component into the fine-grained product described later.

(第1の実施形態)
以下では、まず、上述した本発明の第1の実施形態として、熱処理工程を行うことにより、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属を濃縮する形態について説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, as the first embodiment of the present invention described above, a mode for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery by performing a heat treatment step will be described.

<熱処理工程>
熱処理工程は、リチウムイオン二次電池(Lithium ion battery;LIB)又はその正極材を、還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で熱処理し、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を形成させる工程である。
熱処理工程における熱処理温度としては、例えば、600℃以上1,200℃以下が好ましく、700℃以上1,200℃以下がより好ましく、750℃以上1,100℃以下がさらに好ましい。
熱処理温度を600℃以上とすることにより、コバルト及びニッケルの金属化を効率的に進めることができ、熱処理温度を1,200℃以下とすることにより、熱処理に必要なエネルギー及びコストを抑制することができる。
<Heat treatment process>
In the heat treatment step, a lithium ion secondary battery (LIB) or a positive electrode material thereof is heat-treated in a reducing atmosphere or an inert atmosphere to form a granule containing at least one valuable metal of cobalt and nickel. It is a process to make it.
The heat treatment temperature in the heat treatment step is, for example, preferably 600 ° C. or higher and 1,200 ° C. or lower, more preferably 700 ° C. or higher and 1,200 ° C. or lower, and further preferably 750 ° C. or higher and 1,100 ° C. or lower.
By setting the heat treatment temperature to 600 ° C or higher, the metallization of cobalt and nickel can be efficiently promoted, and by setting the heat treatment temperature to 1,200 ° C or lower, the energy and cost required for the heat treatment can be suppressed. Can be done.

熱処理時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30分間以上5時間以下が好ましく、1時間以上3時間以下がより好ましい。熱処理時間はコバルトおよびニッケルが金属化する所望の温度まで到達する熱処理時間であればよく、保持時間は金属化が進む時間が確保できればよい。熱処理時間が好ましい範囲内であると、熱処理にかかるコストの点で有利である。
したがって、熱処理を750℃以上1200℃以下で1時間以上行うことが好ましい。
The heat treatment time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 30 minutes or more and 5 hours or less, and more preferably 1 hour or more and 3 hours or less. The heat treatment time may be any time as long as the heat treatment time reaches a desired temperature at which cobalt and nickel are metallized, and the holding time may be such that the time for metallization to proceed can be secured. When the heat treatment time is within a preferable range, it is advantageous in terms of the cost required for the heat treatment.
Therefore, it is preferable to perform the heat treatment at 750 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 hour or longer.

熱処理の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱処理炉を用いて行う方法などが挙げられる。熱処理炉としては、例えば、マッフル等のバッチ式炉、トンネル炉、ロータリーキルン、流動床炉、キュポラ、ストーカー炉などが挙げられる。 The heat treatment method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method using a heat treatment furnace. Examples of the heat treatment furnace include a batch type furnace such as a muffle furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln, a fluidized bed furnace, a cupola, and a stoker furnace.

熱処理は、空気雰囲気又は酸化雰囲気で行うことができるが、還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で行うこともできる。
還元雰囲気としては、例えば、水素、一酸化炭素などが存在する低酸素濃度の雰囲気が挙げられる。具体的には、酸素濃度が15%以下の雰囲気に調整することができる。
不活性雰囲気としては、例えば、窒素又はアルゴンからなる雰囲気などが挙げられる。コバルトやニッケルを金属化して濃縮された粒塊を得やすくするためには、更に還元成分を添加することができる。
このように、本発明においては、不活性雰囲気下で熱処理を行う場合、還元剤が存在する条件で熱処理を行うことが好ましい。こうすることにより、コバルト及びニッケルの金属化を効率的に進めることができる。
還元剤としては、例えば、炭素、水素、一酸化炭素、炭化水素ガス、炭化水素化合物が挙げられる。また、還元剤としての炭素は、例えば、リチウムイオン二次電池の負極材由来の炭素を利用することができる。還元成分は、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の含有量に対して、質量比で0.1%以上となる添加量が好ましい。つまり、本発明においては、熱処理工程において、リチウムイオン二次電池又はその正極材に含まれるコバルト及びニッケルの少なくとも1種の全質量%に対して、炭素が10質量%以上存在する状態で熱処理を行うことが好ましい。
The heat treatment can be performed in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere, but can also be performed in a reducing atmosphere or an inert atmosphere.
Examples of the reducing atmosphere include an atmosphere having a low oxygen concentration in which hydrogen, carbon monoxide, and the like are present. Specifically, the atmosphere can be adjusted so that the oxygen concentration is 15% or less.
Examples of the inert atmosphere include an atmosphere composed of nitrogen or argon. In order to metallize cobalt or nickel to facilitate the formation of concentrated granules, a reducing component can be further added.
As described above, in the present invention, when the heat treatment is performed in an inert atmosphere, it is preferable to perform the heat treatment under the condition that the reducing agent is present. By doing so, the metallization of cobalt and nickel can be efficiently promoted.
Examples of the reducing agent include carbon, hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbon gas, and hydrocarbon compounds. Further, as the carbon as the reducing agent, for example, carbon derived from the negative electrode material of the lithium ion secondary battery can be used. The reducing component is preferably added in an amount of 0.1% or more by mass ratio with respect to the content of at least one of cobalt and nickel. That is, in the present invention, in the heat treatment step, the heat treatment is performed in a state where 10% by mass or more of carbon is present with respect to the total mass% of at least one of cobalt and nickel contained in the lithium ion secondary battery or its positive electrode material. It is preferable to do so.

ここで、空気中で、コバルト及びニッケルを含む酸化物等の化合物や、コバルト酸リチウム(LiCoO)、コバルトニッケル酸リチウム(LiCo1/2Ni1/2)、3元系やNCM系などと呼ばれるLiNiCoMn(x+y+z=1)、NCA系などと呼ばれるLiNiCoAl(x+y+z=1)等を熱処理しただけでは、コバルトやニッケルが金属化する反応は進みにくい。
しかし、酸素濃度がある程度高くとも、高温であれば金属化が進みやすくなり、金属化した粒子が大きくなる傾向にある。この場合、熱処理温度は上述のように750℃〜1200℃が好ましい。
また、酸素濃度がある程度高くとも、例えば、還元剤が十分に存在していれば(還元雰囲気とすることができれば)金属化が進みやすくなる。
Here, in the air, compounds such as oxides containing cobalt and nickel, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium cobalt nickel oxide (LiCo 1/2 Ni 1/2 O 2 ), ternary systems and NCM systems. LiNi x Co y Mn z O 2, referred to as (x + y + z = 1 ) , only heat treatment of the NCA system such as LiNi x Co y Al z called (x + y + z = 1 ) , etc., reactions which cobalt or nickel metallizing proceeds Hateful.
However, even if the oxygen concentration is high to some extent, metallization tends to proceed at high temperatures, and the metallized particles tend to become large. In this case, the heat treatment temperature is preferably 750 ° C to 1200 ° C as described above.
Further, even if the oxygen concentration is high to some extent, for example, if a sufficient reducing agent is present (if a reducing atmosphere can be created), metallization is likely to proceed.

低酸素濃度の雰囲気(低酸素雰囲気)の実現方法として、例えば、リチウムイオン二次電池又はその正極材を酸素遮蔽容器に収容し熱処理してもよい。
酸素遮蔽容器の材質としては、燃焼温度、内圧への耐久性があれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、高い融点を有する鉄、ステンレス鋼などが挙げられる。リチウムイオン二次電池は、内部の電解液燃焼によりガスを放出し、ガス圧が上昇するため、酸素遮蔽容器には開口部を設けることが好ましい。この場合、前記開口部の開口面積が、前記開口部が設けられている前記容器の表面積に対する割合である開口率は12.5%以下が好ましく、6.3%以下がより好ましい。
開口率を12.5%以下とすることにより、コバルト及びニッケルにおける焙焼による酸化を抑制することができ、コバルト及びニッケルをより効率的に金属化することができる。
As a method for realizing an atmosphere having a low oxygen concentration (low oxygen atmosphere), for example, a lithium ion secondary battery or a positive electrode material thereof may be housed in an oxygen shielding container and heat-treated.
The material of the oxygen shielding container is not particularly limited as long as it has durability against combustion temperature and internal pressure, and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include iron and stainless steel having a high melting point. Since the lithium ion secondary battery releases gas by combustion of the electrolytic solution inside and the gas pressure rises, it is preferable to provide an opening in the oxygen shielding container. In this case, the opening ratio, which is the ratio of the opening area of the opening to the surface area of the container provided with the opening, is preferably 12.5% or less, more preferably 6.3% or less.
By setting the aperture ratio to 12.5% or less, oxidation of cobalt and nickel due to roasting can be suppressed, and cobalt and nickel can be metallized more efficiently.

また、リチウムイオン二次電池パック、モジュール、又はセルの外装ケースごと熱処理することにより、酸素を遮蔽し、コバルトやニッケルの金属化をより進行させることができる。つまり、本発明においては、酸素遮蔽容器として、例えば、リチウムイオン二次電池のパック、モジュール、又はセルにおける外装ケースを用いることができる。
このように、本発明では、熱処理工程において、リチウムイオン二次電池を、熱処理温度以上の融点を有するケースに収容された状態で熱処理することが好ましく、当該ケースとしては、リチウムイオン二次電池のパック、モジュール、又はセルにおける外装ケースを好適に用いることができる。
Further, by heat-treating the outer case of the lithium ion secondary battery pack, module, or cell, oxygen can be shielded and the metallization of cobalt or nickel can be further promoted. That is, in the present invention, as the oxygen shielding container, for example, an outer case in a pack, module, or cell of a lithium ion secondary battery can be used.
As described above, in the present invention, in the heat treatment step, it is preferable to heat-treat the lithium ion secondary battery in a state of being housed in a case having a melting point equal to or higher than the heat treatment temperature. Exterior cases in packs, modules, or cells can be preferably used.

また、金属化したコバルト及びニッケルの累積50%体積粒子径D50は1μm以上であることが好ましく、1μm以上5,000μm以下がより好ましい。累積50%体積粒子径D50は1μm以上であると、その後の選別工程での分離・濃縮がしやすいという利点がある。
累積50%体積粒子径D50は、例えば、粒度分布計などにより測定することができる。
Further, the cumulative 50% volume particle diameter D 50 of the metallized cobalt and nickel is preferably 1 μm or more, and more preferably 1 μm or more and 5,000 μm or less. When the cumulative 50% volume particle diameter D 50 is 1 μm or more, there is an advantage that separation / concentration is easy in the subsequent sorting step.
The cumulative 50% volume particle diameter D 50 can be measured by, for example, a particle size distribution meter.

次に、上述の熱処理後は、金属化されたコバルトやニッケルと、その他の成分とが混合された熱処理物(LIB熱処理物)が得られるが、濃縮目的の有価物であるコバルトやニッケルを単離するため破砕工程、選別工程を行うことが好ましい。これにより、コバルトやニッケルと、他の電池構成成分(マンガン、アルミニウム、リチウム、銅、鉄、炭素など)とを容易に選別することが可能な状態とすることができる。 Next, after the above-mentioned heat treatment, a heat-treated product (LIB heat-treated product) in which metallized cobalt or nickel and other components are mixed is obtained, but cobalt or nickel, which is a valuable resource for concentration, is simply used. It is preferable to perform a crushing step and a sorting step in order to separate them. This makes it possible to easily sort cobalt and nickel from other battery components (manganese, aluminum, lithium, copper, iron, carbon, etc.).

<破砕工程>
上記熱処理工程を行った後、熱処理で得られた熱処理物を破砕する破砕工程を行うことが好ましい。言い換えると、本発明では、熱処理工程により得た、リチウムイオン二次電池又はその正極材の熱処理物を破砕する破砕工程を更に含むことが好ましい。
<Crushing process>
After performing the above heat treatment step, it is preferable to perform a crushing step of crushing the heat-treated product obtained by the heat treatment. In other words, in the present invention, it is preferable to further include a crushing step of crushing the heat-treated product of the lithium ion secondary battery or the positive electrode material thereof obtained by the heat treatment step.

破砕工程における破砕方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。衝撃により破砕を行う方法としては、回転する打撃板により投げつけ、衝突板に叩きつけて衝撃を与える方法や、回転する打撃子(ビーター)により熱処理物を叩く方法が挙げられ、例えば、ハンマークラッシャーやチェーンクラッシャーなどにより行うことができる。また、セラミックや鉄などのボールやロッドにより熱処理物を叩く方法が挙げられ、ボールミルやロッドミルなどにより行うことができる。また、圧縮による破砕方法としては、刃幅、刃渡りの短い二軸粉砕機で破砕することにより行うことができる。 The crushing method in the crushing step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples of the method of crushing by impact include a method of throwing with a rotating striking plate and hitting the collision plate to give an impact, and a method of striking a heat-treated object with a rotating striking element (beater). For example, a hammer crusher or a chain. It can be done with a crusher or the like. Further, a method of hitting a heat-treated object with a ball or rod of ceramic or iron can be mentioned, and this can be performed by a ball mill or a rod mill. Further, as a crushing method by compression, it can be performed by crushing with a twin-screw crusher having a short blade width and a short blade length.

衝撃及び圧縮により、活物質および集電体の破砕を促進し、一方、集電体中の銅は、形態が著しく変化しにくく、箔状などの形態で存在する。この破砕により、コバルトおよびニッケルを含む正極活物質と、筐体である鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅の集電体などにそれぞれが分離する。選別工程においてこれら正極活物質と、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅の集電体とを効率的に選別できる状態の破砕物を得られる。
また、この破砕工程により、上述の金属化されたコバルトやニッケルと、その他の成分とが混合された熱処理物(LIB熱処理物)からコバルトやニッケルの濃縮物が単離された状態となり、それらは2.4mm以下となっていることが好ましい。
Impact and compression promote the crushing of the active material and the current collector, while the copper in the current collector does not change significantly in morphology and exists in a foil-like or other form. By this crushing, the positive electrode active material containing cobalt and nickel and the current collectors of iron, stainless steel, aluminum, and copper, which are housings, are separated from each other. In the sorting step, a crushed material in a state where these positive electrode active materials and a current collector of iron, stainless steel, aluminum, and copper can be efficiently sorted can be obtained.
Further, by this crushing step, the concentrate of cobalt and nickel is isolated from the heat-treated product (LIB heat-treated product) in which the above-mentioned metallized cobalt and nickel and other components are mixed, and they are in a state of being isolated. It is preferably 2.4 mm or less.

破砕工程における破砕時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、リチウムイオン二次電池1kgあたりの破砕時間は0.1秒間以上30分間以下が好ましく、0.2秒間以上10分間以下がより好ましく、0.3秒間以上5分間以下が特に好ましい。破砕時間を1秒間以上30分間以下とすることにより、分級により適した大きさに破砕することができる。 The crushing time in the crushing step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but the crushing time per 1 kg of the lithium ion secondary battery is preferably 0.1 seconds or more and 30 minutes or less, preferably 0.2. More preferably, it is more than 1 second and 10 minutes or less, and particularly preferably 0.3 seconds or more and 5 minutes or less. By setting the crushing time to 1 second or more and 30 minutes or less, crushing can be performed to a size more suitable for classification.

<選別工程>
上記破砕工程を行った後、前記破砕工程で得られた破砕物から、コバルト及びニッケルと、マンガン酸化物又はアルミニウム酸化物を含む他の正極活物質構成成分とを選別する選別工程を行うことが好ましい。言い換えると、本発明では、破砕工程により得た熱処理物の破砕物から、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物を選別して回収する選別工程を含むことが好ましい。
また、選別工程としては、破砕物から、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物を選別して回収可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下に示す、第1選別工程と第2選別工程とを含むことが好ましい。
<Sorting process>
After performing the above crushing step, a sorting step of selecting cobalt and nickel from the crushed material obtained in the crushing step and other positive electrode active material constituents including manganese oxide or aluminum oxide can be performed. preferable. In other words, the present invention preferably includes a sorting step of sorting and recovering a product enriched with at least one of cobalt and nickel from the crushed product of the heat-treated product obtained by the crushing step.
The sorting step is not particularly limited as long as a product in which at least one of cobalt and nickel is concentrated can be sorted and recovered from the crushed product, and can be appropriately selected according to the purpose. It is preferable to include the first sorting step and the second sorting step as shown.

<<第1選別工程>>
第1選別工程は、破砕工程で得られた破砕物を、粗粒産物と細粒産物と分級する工程である。分級方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、振動篩、多段式振動篩、サイクロン、JIS Z8801の標準篩、湿式振動テーブル、エアーテーブルなどが挙げられる。
<< First sorting process >>
The first sorting step is a step of classifying the crushed product obtained in the crushing step into coarse-grained products and fine-grained products. The classification method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a vibration sieve, a multi-stage vibration sieve, a cyclone, a JIS Z8801 standard sieve, a wet vibration table, and an air table.

第1選別工程における篩目(分級点)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.1mm以上2.4mm以下が好ましく、0.6mm以上2.4mm以下がより好ましい。
分級点を2.4mm以下とすることにより、細粒産物中へ外装容器由来及び銅集電体の金属の混入を抑制でき、活物質由来のコバルト及びニッケルとの分離成績を向上させることができる。また、篩目を0.1mm以上とすることにより、細粒産物への活物質由来のコバルト及びニッケルの回収率を向上させることができる。
また、分級方法として篩を用いたときに、篩上に解砕促進物、例えば、ステンレス球やアルミナボールを載せて篩うことにより、大きな破砕物に付着している小さな破砕物を、大きな破砕物から分離させることで、大きな破砕物と小さな破砕物とにより効率良く分離することができる。なお、鉄は主に粗粒産物に含まれることとなる。
破砕しながら、破砕物を粗粒産物と細粒産物とに分級する破砕及び分級工程(破砕及び分級)として行ってもよい。
The sieve mesh (classification point) in the first sorting step is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 0.1 mm or more and 2.4 mm or less are preferable, and 0.6 mm or more and 2. 4 mm or less is more preferable.
By setting the classification point to 2.4 mm or less, it is possible to suppress the mixing of metals derived from the outer container and the copper current collector into the fine-grained product, and it is possible to improve the separation results from cobalt and nickel derived from the active material. .. Further, by setting the mesh size to 0.1 mm or more, the recovery rate of cobalt and nickel derived from the active material in the fine granule product can be improved.
Further, when a sieve is used as a classification method, a crushing accelerator, for example, a stainless ball or an alumina ball is placed on the sieve and sieved to crush small crushed substances adhering to large crushed substances into large pieces. By separating from the object, it is possible to more efficiently separate the large crushed material and the small crushed material. Iron is mainly contained in coarse grain products.
While crushing, the crushed product may be classified into coarse-grained products and fine-grained products as a crushing and classification step (crushing and classification).

<<第2選別工程>>
第2選別工程は、第1選別工程で得られた細粒産物に対し、磁性、粒径、及び比重の少なくともいずれかの違いを利用した分離を行う工程である。第2選別工程を行うことにより、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価金属を得ることができる。
<< Second sorting process >>
The second sorting step is a step of separating the fine-grained products obtained in the first sorting step by utilizing at least one difference in magnetism, particle size, and specific gravity. By performing the second sorting step, a valuable metal having an increased concentration (concentrated) of cobalt and nickel can be obtained.

<<磁性の違いを利用した第2選別工程(磁力選別)>>
コバルトやニッケルが金属単体で磁着することを利用して、第1選別工程で得られた細粒産物に対し、湿式または乾式の磁選工程(乾式磁選または湿式磁選)を行うことができる。これより、磁着物として金属化(メタル化)したコバルト、ニッケルが濃縮された有価物を濃縮できる。非磁着物としては、マンガン、アルミニウム、リチウム、銅、及び炭素が濃縮された産物を濃縮できる。
また、磁性の違いを利用した第2選別工程(磁力選別)は、例えば、上述した第1の実施形態における磁力選別工程と同様とすることができる。したがって、磁性の違いを利用した第2選別工程としては、例えば、湿式磁選工程とすることが好ましい。また、磁力選別で用いる磁石の磁束密度は0.01テスラ以上2テスラ以下であることが好ましい。磁束密度が0.02テスラ以上2テスラ以下の磁石を用いて磁力選別を行うことによって、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物を得ることができる。
<< Second sorting process using the difference in magnetism (magnetic force sorting) >>
By utilizing the fact that cobalt or nickel is magnetically plated with a single metal, a wet or dry magnetic separation step (dry magnetic separation or wet magnetic separation) can be performed on the fine-grained product obtained in the first sorting step. As a result, valuable resources enriched with metallized cobalt and nickel as magnetic deposits can be concentrated. As non-magnetic products, products enriched with manganese, aluminum, lithium, copper, and carbon can be concentrated.
Further, the second sorting step (magnetic force sorting) utilizing the difference in magnetism can be, for example, the same as the magnetic force sorting step in the first embodiment described above. Therefore, as the second sorting step utilizing the difference in magnetism, for example, a wet magnetic separation step is preferable. Further, the magnetic flux density of the magnet used for magnetic force selection is preferably 0.01 tesla or more and 2 tesla or less. By performing magnetic force sorting using a magnet having a magnetic flux density of 0.02 Tesla or more and 2 Tesla or less, valuable resources having an increased (concentrated) concentration of cobalt and nickel can be obtained.

例えば、三元系正極活物質(LiNiCoMn(x+y+z=1))の場合は、破砕工程、および第1選別工程で得られた細粒産物を磁力選別することで、コバルト及びニッケルと、マンガンとを分離し、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物が得られる。
磁力選別は、湿式磁力選別であることが好ましい。これは、乾式磁力選別の場合に生じる粒子間の水分による架橋凝集を抑制でき、粒子の分離性が向上し、より高純度のコバルトおよびニッケルが得られやすいためである。
前記湿式磁力選別においては、適用するスラリーに分散剤を添加してもよい。分散剤を添加することによって、コバルトおよびニッケルと他の電池構成成分との分離を促進できる。分散剤の添加量は50mg/L以上であることが好ましい。
湿式磁力選別を適用するスラリーに対し、超音波による粒子分散処理を行うことが好ましい。この超音波による粒子分散処理を行うことにより、コバルトおよびニッケルと他の電池構成成分との分離を促進できる。
For example, a ternary positive electrode active material (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1)) For the crushing step, and a fine product obtained in the first sorting step by selecting the magnetic force, cobalt And nickel and manganese are separated to obtain valuable resources with increased (concentrated) concentrations of cobalt and nickel.
The magnetic force sorting is preferably wet magnetic force sorting. This is because cross-linking and aggregation due to moisture between particles that occurs in the case of dry magnetic force sorting can be suppressed, the separability of particles is improved, and higher purity cobalt and nickel can be easily obtained.
In the wet magnetic force sorting, a dispersant may be added to the slurry to be applied. The addition of a dispersant can facilitate the separation of cobalt and nickel from other battery components. The amount of the dispersant added is preferably 50 mg / L or more.
It is preferable to perform particle dispersion treatment by ultrasonic waves on the slurry to which the wet magnetic force sorting is applied. By performing this particle dispersion treatment by ultrasonic waves, it is possible to promote the separation of cobalt and nickel from other battery components.

<<粒径、比重を利用した第2選別工程(粒径、比重選別)>>
第1選別工程で得られた細粒産物に対して、さらに粒径により分級して選別することや、比重選別を行うことで、金属化(メタル化)したコバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物が得られる。
粒径、比重を利用した第2選別工程(粒径、比重選別)は、例えば、上述した第1の実施形態において、分級方法及び比重選別方法、又はそれらの複合的原理を利用した装置として例示した各種の装置を用いて行うことができる。
分級方法及び比重選別方法、又はそれらの複合的原理を利用した装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、振動篩、乾式サイクロン、ターボクラシファイア、エアロファインクラシファイア、マイクロンクラシファイア、エルボージェット分級機、クリフィスCF、静電選別装置等の乾式微粒分級装置、ハイドロサイクロン、ファルコンコンセントレーター、ネルソンコンセントレーター、マルチグラビティセパレーター、ラボラトリーミネラルセパレーター、バナーバートレスクロスベルト、ケルシージグ、オルタージグ、アイクラシファイア、直立筒状湿式分級機等の湿式微粒分級装置などが挙げられる。
なお、目的とするコバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物を得ることができれば特に制限はなく、目的に応じて上記装置を適宜組合せて使用できる。
<< Second sorting process using particle size and specific gravity (particle size, specific gravity sorting) >>
The fine-grained products obtained in the first sorting step were further classified according to the particle size and sorted, and the specific gravity sorting was performed to increase the concentrations of metallized cobalt and nickel (metallized). (Concentrated) valuable resources are obtained.
The second sorting step (particle size, specific gravity sorting) using the particle size and the specific gravity is exemplified as an apparatus using the classification method and the specific gravity sorting method, or a composite principle thereof in the first embodiment described above, for example. It can be performed by using various devices.
The classification method, the specific gravity sorting method, or the device utilizing the combined principle thereof is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a vibrating sieve, a dry cyclone, a turbo classifier, an aerofine classifier. , Micron Classifier, Elbow Jet Classifier, Cliffis CF, Dry Fine Granule Classifier such as Electrostatic Sorter, Hydro Cyclone, Falcon Concentrator, Nelson Concentrator, Multigravity Separator, Laboratory Mineral Separator, Banner Bartless Cross Belt, Kelsey Jig, Examples thereof include a wet fine particle classifier such as an alter jig, an eye classifier, and an upright tubular wet classifier.
It should be noted that there is no particular limitation as long as it is possible to obtain a valuable resource having an increased (concentrated) concentration of the target cobalt and nickel, and the above-mentioned devices can be appropriately combined and used according to the purpose.

例えば、三元系正極活物質(LiNiCoMn(x+y+z=1))の場合は、破砕工程、第1選別工程で得られた細粒産物を、コバルト及びニッケルの粒子と、マンガン酸化物粒子の比重差を利用して選別する方法、両者の粒径の違いを利用して分級する方法によっても、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物を得ることができる。 For example, in the case of ternary positive electrode active material (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1)), crushing step, the granules product obtained in the first sorting step, the cobalt and nickel particles, Valuable resources with increased concentrations of cobalt and nickel can also be obtained by a method of sorting using the difference in specific gravity of manganese oxide particles and a method of classifying using the difference in particle size between the two. ..

なお、上述の磁力選別や比重による選別、粒径の違いを利用した選別、又はこれらの組み合わせによる様々な選別により、コバルト及びニッケルと、マンガン酸化物とが選別できるだけでなく、他の電池構成成分であるアルミニウム、リチウム、銅、鉄、炭素とも分離できる。 It should be noted that not only cobalt and nickel and manganese oxide can be sorted by the above-mentioned magnetic force sorting, sorting by specific gravity, sorting using the difference in particle size, or various sorting by a combination thereof, but also other battery components. It can also be separated from aluminum, lithium, copper, iron, and carbon.

<微粉砕工程>
また、本発明では、第2選別工程の前、言い換えると、第1選別工程で得られた細粒産物に対して、微粉砕工程を更に行うことが好ましい。つまり、本発明においては、第1選別工程で得られた細粒産物を、更に微粉砕する微粉砕工程を含み、微粉砕工程で得られた微粉砕物に対し、前記第2選別工程を行うことが好ましい。
これにより、コバルト及びニッケルが金属化(メタル化)した粒子と、他の電池構成成分とが凝集又は混在した塊状となることを抑制することができるため、コバルト及びニッケルの金属とマンガン酸化物との単体分離がより高精度となる。
微粉砕機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビーズミル、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライターなどが利用できる。
<Fine crushing process>
Further, in the present invention, it is preferable to further perform a fine pulverization step on the fine-grained product obtained in the first sorting step, in other words, before the second sorting step. That is, in the present invention, the second sorting step is performed on the finely pulverized product obtained in the finely pulverized step, including the finely pulverized step of further pulverizing the fine granule product obtained in the first sorting step. Is preferable.
As a result, it is possible to prevent the particles in which cobalt and nickel are metallized (metallized) and other battery constituents from agglomerating or coexisting into a lump, so that the metal of cobalt and nickel and the manganese oxide can be prevented from forming. The single separation of is more accurate.
The fine pulverizer is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, a bead mill, a roller mill, a jet mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor, etc. Available.

微粉砕工程で得られた微粉砕物の累積50%体積粒子径D50は、75μm以下が好ましく、0.1μm以上75μm以下がより好ましく、0.5μm以上53μm以下がさらに好ましい。累積50%体積粒子径D50を75μm以下に微粉砕することによって、コバルトやニッケルの金属と他構成物の単体分離を促進できる。
微粉砕物の累積50%体積粒子径D50を0.1μm以上とすることにより、粒子間の水分による架橋や静電気的付着力によりコバルト及びニッケルと、他の電池構成成分との凝集が生じ、両者の分離性が低下してしまうことを防止できる。
累積50%体積粒子径D50は、例えば、粒度分布計などにより測定することができる。
The cumulative 50% volume particle diameter D 50 of the finely pulverized product obtained in the fine pulverization step is preferably 75 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 75 μm or less, and further preferably 0.5 μm or more and 53 μm or less. By finely pulverizing the cumulative 50% volume particle diameter D 50 to 75 μm or less, it is possible to promote the separation of cobalt and nickel metals from other constituents.
By a cumulative 50% volume particle diameter D 50 of the finely pulverized material with more than 0.1 [mu] m, cause agglomeration of the cobalt and nickel by moisture due to crosslinking and electrostatic adhesion forces between the particles, and other battery components, It is possible to prevent the separability of the two from being lowered.
The cumulative 50% volume particle diameter D 50 can be measured by, for example, a particle size distribution meter.

<その他の工程>
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有価物の回収工程、有価物の精製工程などが挙げられる。
<Other processes>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a valuable resource recovery step and a valuable resource purification step.

(第2の実施形態)
以下では、上述した本発明の第2の実施形態として、熱処理工程と、破砕分級工程と、再熱処理工程とを行うことにより、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属を濃縮する形態について説明する。
なお、第2の実施形態において、第1の実施形態における熱処理工程及び再熱処理工程以外の工程については、第1の実施形態と同様とすることも可能であるため、必要に応じて説明を省略することがある。
(Second embodiment)
Hereinafter, as the second embodiment of the present invention described above, a mode for concentrating the valuable metal contained in the lithium ion secondary battery by performing a heat treatment step, a crushing classification step, and a reheat treatment step will be described. ..
In the second embodiment, the steps other than the heat treatment step and the reheat treatment step in the first embodiment can be the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted as necessary. I have something to do.

<熱処理工程>
熱処理工程では、リチウムイオン二次電池又はその正極材を600℃〜1200℃に加熱する。
熱処理温度は、電極材が熱分解される観点から、700℃〜1200℃で加熱するのが好ましく、750℃〜1100℃が更に好ましい。熱処理温度が600℃未満であると、主目的であるコバルトとニッケルが金属化する反応が進みにくい。また、筐体由来のアルミニウムを溶融して分離することが困難となり、破砕工程の負荷が大きくなる。熱処理温度が1200℃を超えると、エネルギー及び経済的観点から、コストの増大を招く。また、1200℃を超えると、別の問題として、銅箔が溶融し、銅箔が回収しにくくなるという問題がある。
<Heat treatment process>
In the heat treatment step, the lithium ion secondary battery or its positive electrode material is heated to 600 ° C to 1200 ° C.
The heat treatment temperature is preferably 700 ° C. to 1200 ° C., more preferably 750 ° C. to 1100 ° C. from the viewpoint of thermal decomposition of the electrode material. If the heat treatment temperature is less than 600 ° C., the reaction of metallizing cobalt and nickel, which is the main purpose, does not proceed easily. In addition, it becomes difficult to melt and separate the aluminum derived from the housing, which increases the load on the crushing process. If the heat treatment temperature exceeds 1200 ° C., the cost will increase from the viewpoint of energy and economy. Further, if the temperature exceeds 1200 ° C., another problem is that the copper foil melts and it becomes difficult to recover the copper foil.

熱処理時間としては、溶融したアルミニウムが分離できれば、適宜選択することができ、30分間以上5時間以下が好ましく、1時間以上3時間以下がより好ましい。熱処理時間は、得られる熱処理物に還元成分が残存しないようになる熱処理時間であることが好ましい。熱処理にかかるコストの観点からは、750℃〜1100℃で1時間以上の加熱を行うことがよい。 The heat treatment time can be appropriately selected as long as the molten aluminum can be separated, and is preferably 30 minutes or more and 5 hours or less, and more preferably 1 hour or more and 3 hours or less. The heat treatment time is preferably a heat treatment time at which the reducing component does not remain in the obtained heat treatment product. From the viewpoint of the cost of heat treatment, it is preferable to heat at 750 ° C to 1100 ° C for 1 hour or more.

熱処理の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱処理炉を用いて行う方法などが挙げられる。熱処理炉としては、例えば、マッフル等のバッチ式炉、トンネル炉、ロータリーキルン、流動床炉、キュポラ、ストーカー炉などが挙げられる。 The heat treatment method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method using a heat treatment furnace. Examples of the heat treatment furnace include a batch type furnace such as a muffle furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln, a fluidized bed furnace, a cupola, and a stoker furnace.

熱処理は、空気雰囲気又は酸化雰囲気で行うことができるが、還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で行うこともできる。
還元雰囲気としては、例えば、水素、一酸化炭素などが存在する低酸素濃度の雰囲気が挙げられる。具体的には、酸素濃度が15%以下の雰囲気に調整することができる。
不活性雰囲気としては、例えば、窒素又はアルゴンからなる雰囲気などが挙げられる。コバルトやニッケルを金属化して濃縮された粒塊を得やすくするためには、更に還元成分を添加することができる。
このように、本発明においては、不活性雰囲気下で熱処理を行う場合、還元剤が存在する条件で熱処理を行うことが好ましい。こうすることにより、コバルト及びニッケルの金属化を効率的に進めることができる。
還元剤としては、例えば、炭素、水素、一酸化炭素、炭化水素ガス、炭化水素化合物が挙げられる。また、還元剤としての炭素は、例えば、リチウムイオン二次電池の負極材由来の炭素を利用することができる。還元成分は、コバルト及びニッケルの少なくとも1種の含有量に対して、質量比で0.1%以上となる添加量が好ましい。つまり、本発明においては、熱処理工程において、リチウムイオン二次電池又はその正極材に含まれるコバルト及びニッケルの少なくとも1種の全質量%に対して、炭素が10質量%以上存在する状態で熱処理を行うことが好ましい。
The heat treatment can be performed in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere, but can also be performed in a reducing atmosphere or an inert atmosphere.
Examples of the reducing atmosphere include an atmosphere having a low oxygen concentration in which hydrogen, carbon monoxide, and the like are present. Specifically, the atmosphere can be adjusted so that the oxygen concentration is 15% or less.
Examples of the inert atmosphere include an atmosphere composed of nitrogen or argon. In order to metallize cobalt or nickel to facilitate the formation of concentrated granules, a reducing component can be further added.
As described above, in the present invention, when the heat treatment is performed in an inert atmosphere, it is preferable to perform the heat treatment under the condition that the reducing agent is present. By doing so, the metallization of cobalt and nickel can be efficiently promoted.
Examples of the reducing agent include carbon, hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbon gas, and hydrocarbon compounds. Further, as the carbon as the reducing agent, for example, carbon derived from the negative electrode material of the lithium ion secondary battery can be used. The reducing component is preferably added in an amount of 0.1% or more by mass ratio with respect to the content of at least one of cobalt and nickel. That is, in the present invention, in the heat treatment step, the heat treatment is performed in a state where 10% by mass or more of carbon is present with respect to the total mass% of at least one of cobalt and nickel contained in the lithium ion secondary battery or its positive electrode material. It is preferable to do so.

一般に、空気中で、コバルト及びニッケルを含む酸化物等の化合物や、コバルト酸リチウム(LiCoO)、コバルトニッケル酸リチウム(LiCo1/2Ni1/2)、3元系やNCM系などと呼ばれるLiNiCoMn(x+y+z=1)、NCA系などと呼ばれるLiNiCoAl(x+y+z=1)等を熱処理しただけでは、コバルトやニッケルが金属化する反応は進みにくい。
但し、空気中であっても、負極材料の炭素が還元成分として作用することで金属化が進みやすくなることもある。さらに、加熱温度を600〜1200℃とする高温域での熱処理では金属化が進みやすくなり、金属化したサイズの小さい粒塊が得られる場合がある。
Generally, in the air, compounds such as oxides containing cobalt and nickel, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium cobalt nickel oxide (LiCo 1/2 Ni 1/2 O 2 ), ternary systems, NCM systems, etc. LiNi x Co y Mn z O 2, called (x + y + z = 1 ) , only heat treatment of the NCA system such as LiNi x Co y Al z called (x + y + z = 1 ) , etc., reactions which cobalt or nickel metallizing hardly proceeds ..
However, even in the air, carbon of the negative electrode material may act as a reducing component to facilitate metallization. Further, in the heat treatment in a high temperature range where the heating temperature is 600 to 1200 ° C., metallization tends to proceed, and a small grain mass having a metallized size may be obtained.

また、リチウムイオン二次電池の外装ケースがアルミニウム製又はアルミニウムを含むときは、後工程でコバルトやニッケルを濃縮する観点から、熱処理で溶融される外装ケース由来のアルミニウムを分離しておくことが好ましい。 When the outer case of the lithium ion secondary battery is made of aluminum or contains aluminum, it is preferable to separate the aluminum derived from the outer case that is melted by the heat treatment from the viewpoint of concentrating cobalt and nickel in the subsequent process. ..

<破砕分級工程>
次に、前記熱処理工程後は、熱処理物(LIB熱処理物)が得られる。この熱処理物には、コバルトやニッケルなどの有価金属、他の電池構成成分(マンガン、アルミニウム、リチウム、銅、鉄、炭素など)が主として含まれる。
そこで、濃縮目的の有価金属であるコバルトやニッケルを分離するため、前記LIB熱処理物を破砕し分級する破砕分級工程を行う。
<Crushing classification process>
Next, after the heat treatment step, a heat-treated product (LIB heat-treated product) is obtained. This heat-treated product mainly contains valuable metals such as cobalt and nickel, and other battery components (manganese, aluminum, lithium, copper, iron, carbon, etc.).
Therefore, in order to separate cobalt and nickel, which are valuable metals for concentration purposes, a crushing classification step of crushing and classifying the LIB heat-treated product is performed.

まず、破砕方法としては、上述した第1の実施形態の破砕工程における破砕方法と同様のものを用いることができる。
なお、熱処理工程で金属化されたコバルトやニッケルを含む粒塊が形成されている場合には、破砕方法は粒塊と他の電池構成成分とを解砕する程度の破砕を行えばよい。本発明では、例えば、ビーズミル、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライターなどの破砕方法を適宜利用できる。
First, as the crushing method, the same crushing method as in the crushing step of the first embodiment described above can be used.
When a grain mass containing metallized cobalt or nickel is formed in the heat treatment step, the crushing method may be to crush the grain mass to the extent that other battery constituents are crushed. In the present invention, for example, a crushing method such as a bead mill, a roller mill, a jet mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, and an attritor can be appropriately used.

破砕時間としては、上述した第1の実施形態の破砕工程における破砕時間と同様とすることができる。 The crushing time can be the same as the crushing time in the crushing step of the first embodiment described above.

次に、分級を行うことにより、前記破砕で得られた破砕物を構成する、コバルトやニッケルを含む細粒産物と、外装ケース構成成分や他の電極構成成分を含む粗粒産物とを分ける。
選別方法としては、篩目(分級点)を、例えば、0.1mm〜2.4mmとして選別することが好ましく、分級点は0.6mm〜2.4mmがより好ましい。
分級点を2.4mm以下とすることにより、細粒産物中へ外装容器由来及び銅集電体の金属の混入を抑制でき、活物質由来のコバルト及びニッケルとの分離成績を向上させることができる。また、篩目を0.1mm以上とすることにより、細粒産物への活物質由来のコバルト及びニッケルの回収率を向上させることができる。
Next, by performing classification, fine-grained products containing cobalt and nickel, which constitute the crushed product obtained by the crushing, and coarse-grained products containing exterior case constituents and other electrode constituents are separated.
As a sorting method, it is preferable that the sieve mesh (classification point) is, for example, 0.1 mm to 2.4 mm, and the classification point is more preferably 0.6 mm to 2.4 mm.
By setting the classification point to 2.4 mm or less, it is possible to suppress the mixing of metals derived from the outer container and the copper current collector into the fine-grained product, and it is possible to improve the separation results from cobalt and nickel derived from the active material. .. Further, by setting the mesh size to 0.1 mm or more, the recovery rate of cobalt and nickel derived from the active material in the fine granule product can be improved.

分級には、例えば、振動篩、JIS Z8801の標準篩、湿式振動テーブル、エアーテーブル、乾式サイクロン、ターボクラシファイア、エアロファインクラシファイア、マイクロンクラシファイア、エルボージェット分級機、クリフィスCF、静電選別装置等の乾式微粒分級装置、ハイドロサイクロン、ファルコンコンセントレーター、ネルソンコンセントレーター、マルチグラビティセパレーター、ラボラトリーミネラルセパレーター、バナーバートレスクロスベルト、ケルシージグ、オルタージグ、アイクラシファイア、直立筒状湿式分級機等の湿式微粒分級装置などを用いることができる。 The classification includes, for example, a vibration sieve, a JIS Z8801 standard sieve, a wet vibration table, an air table, a dry cyclone, a turbo classifier, an aerofine classifier, a micron classifier, an elbow jet classifier, a Cliffis CF, and a dry type such as an electrostatic sorter. Wet fine grain classifiers such as fine grain classifiers, hydrocyclones, falcon concentrators, Nelson concentrators, multigravity separators, laboratory mineral separators, banner bartless cross belts, Kelsey jigs, alter jigs, eye classifiers, upright tubular wet classifiers, etc. Can be used.

また、分級方法として篩を用いたときに、篩上に解砕促進物、例えば、ステンレス球やアルミナボールを載せて篩うことにより、大きな破砕物に付着している小さな破砕物を、大きな破砕物から分離させることで、大きな破砕物と小さな破砕物とにより効率良く分離することができる。なお、鉄は主に粗粒産物に含まれることとなる。
破砕分級工程は、例えば、破砕しながら、破砕物を粗粒産物と細粒産物とに分級する工程として行ってもよい。
Further, when a sieve is used as a classification method, a crushing accelerator, for example, a stainless ball or an alumina ball is placed on the sieve and sieved to crush small crushed substances adhering to large crushed substances into large pieces. By separating from the object, it is possible to more efficiently separate the large crushed material and the small crushed material. Iron is mainly contained in coarse grain products.
The crushing classification step may be performed, for example, as a step of classifying the crushed product into coarse-grained products and fine-grained products while crushing.

また、破砕分級工程で得られた細粒産物に対し、磁力を用いた磁力選別工程を行い、磁力選別工程で得られた磁着物に対して再熱処理工程を行うことが好ましい。言い換えると、細粒産物を磁選して、得られた磁着物に対して後の再熱処理工程を行うことが好ましい。
こうすることにより、磁着物であるコバルトやニッケルの存在率が高まり、再熱処理工程で粒塊が形成されやすくなる。
Further, it is preferable to perform a magnetic force sorting step using a magnetic force on the fine-grained product obtained in the crushing classification step, and perform a reheat treatment step on the magnetically deposited material obtained in the magnetic force sorting step. In other words, it is preferable to magnetically separate the fine-grained product and perform a subsequent reheat treatment step on the obtained magnetized product.
By doing so, the abundance of cobalt and nickel as magnetic particles increases, and grain agglomerates are likely to be formed in the reheat treatment step.

<再熱処理工程>
次に、再熱処理工程では、前記破砕分級工程で得られた細粒産物を、加熱する。加熱温度は300℃以上1200℃以下が好ましく、700℃以上1100℃以下がより好ましく、750℃以上1050℃以下が特に好ましい。
これにより、細粒産物に含まれる金属化したコバルトやニッケルの粒塊が形成される。再熱処理の温度は高いほど金属化した粒塊が形成される反応が進みやすい。300℃未満では前記粒塊が形成されず、1200℃を超えると、マンガンが溶融し、前記粒塊に目的物以外が巻き込まれてしまう。
また、再熱処理工程においては、例えば、前工程である破砕分級工程を経て、細粒産物としてコバルト及びニッケルとマンガンを含む粉体を回収し、必要に応じて還元剤として作用する炭素(負極材由来)を含めて、再度熱処理を行う。このため、コバルト及びニッケルとマンガンを含む酸化物粒子と、還元剤である炭素粒子の接触がより密となり、還元反応が起こりやすくなる。その結果、より金属化反応と粒塊形成が起こりやすい。これに対して、当初に行う熱処理工程では、電池の構成として、還元剤として作用する負極と、還元対象となるコバルト及びニッケルを含む正極材がセパレーターを介して層状に配置されているため、これら各種の粉体化、コバルトやニッケルの金属化は進行するが、各種の粉体同士の接触は起こりにくく、粒塊形成の反応が進みにくい。また、一部のリチウムイオン二次電池においては、正極材に導電助剤として炭素が添加されており、これが還元反応に寄与するが、細粒産物としてコバルト及びニッケルとマンガンを含む粉体を回収し、必要に応じて還元剤として作用する炭素(負極材由来)を含めて、再度熱処理を行う方が、接触が起こりやすくなり(接触確率が高くなり)、より金属化反応や粒塊形成が起こりやすくなる。
<Reheat treatment process>
Next, in the reheat treatment step, the fine-grained product obtained in the crushing classification step is heated. The heating temperature is preferably 300 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, more preferably 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, and particularly preferably 750 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower.
As a result, metallized cobalt and nickel granules contained in the fine grain products are formed. The higher the temperature of the reheat treatment, the easier it is for the reaction to form metallized agglomerates to proceed. If the temperature is lower than 300 ° C, the grain mass is not formed, and if the temperature exceeds 1200 ° C., manganese is melted and a substance other than the target substance is caught in the grain mass.
Further, in the reheat treatment step, for example, through the crushing classification step which is the previous step, the powder containing cobalt and nickel and manganese as fine granule products is recovered, and carbon (negative electrode material) which acts as a reducing agent as necessary. The heat treatment is performed again including the origin). Therefore, the contact between the oxide particles containing cobalt, nickel, and manganese and the carbon particles as the reducing agent becomes closer, and the reduction reaction is more likely to occur. As a result, metallization reactions and grain agglomeration are more likely to occur. On the other hand, in the initial heat treatment step, the negative electrode acting as a reducing agent and the positive electrode material containing cobalt and nickel to be reduced are arranged in layers via a separator in the battery configuration. Although various powders and metallization of cobalt and nickel proceed, contact between various powders is unlikely to occur, and the reaction of granule formation is difficult to proceed. Further, in some lithium ion secondary batteries, carbon is added to the positive electrode material as a conductive auxiliary agent, which contributes to the reduction reaction, but recovers cobalt and powder containing nickel and manganese as fine granule products. However, if the heat treatment is performed again, including carbon (derived from the negative electrode material) that acts as a reducing agent as needed, contact is more likely to occur (contact probability is higher), and metallization reaction and grain mass formation are more likely to occur. It is easy to happen.

ここで、再熱処理で形成される金属化したコバルトやニッケルを含む粒塊は、累積50%体積粒子径D50が1μm以上であることが好ましく、5μm〜1000μmがより好ましい。このような大きさであれば、有価金属としてコバルトやニッケルが濃縮された粒塊を効率よく回収できる。累積50%体積粒子径D50は1μm以上であると、その後の選別工程での分離・濃縮がしやすいという利点がある。累積50%体積粒子径D50は、例えば、粒度分布計などにより測定することができる。
具体的には、細粒産物に含まれる粒塊前駆体の大きさが0.01〜1μmであり、再熱処理により得られる粒塊の大きさが1〜100μmであることが好ましい。
Here, the grain mass containing metallized cobalt or nickel formed by the reheat treatment preferably has a cumulative 50% volume particle diameter D 50 of 1 μm or more, and more preferably 5 μm to 1000 μm. With such a size, it is possible to efficiently recover granules enriched with cobalt or nickel as valuable metals. When the cumulative 50% volume particle diameter D 50 is 1 μm or more, there is an advantage that separation / concentration is easy in the subsequent sorting step. The cumulative 50% volume particle diameter D 50 can be measured by, for example, a particle size distribution meter.
Specifically, it is preferable that the size of the grain mass precursor contained in the fine grain product is 0.01 to 1 μm, and the size of the grain mass obtained by the reheat treatment is 1 to 100 μm.

前記再熱処理工程の加熱時間としては、コバルトやニッケルの粒塊が大きく成長できれば、適宜選択することができ、20分間以上5時間以下が好ましく、1時間以上3時間以下がより好ましい。熱処理時間は、得られる熱処理物に還元成分が残存しないようになる加熱時間であることが好ましい。 The heating time in the reheat treatment step can be appropriately selected as long as the cobalt or nickel granules can grow large, preferably 20 minutes or more and 5 hours or less, and more preferably 1 hour or more and 3 hours or less. The heat treatment time is preferably a heating time at which the reducing component does not remain in the obtained heat-treated product.

また、前記再熱処理に用いる雰囲気としては、上述した熱処理工程と同様に、コバルトやニッケルの金属化、粒塊形成の観点からは、還元雰囲気下又は不活性雰囲気下で行うことが好ましい。更に、再熱処理においては、一部の時間を空気雰囲気又は酸化雰囲気で加熱することが好ましい。これにより、熱処理物に含まれる還元成分が消費されるので、細粒産物への混入を回避できる。 Further, as the atmosphere used for the reheat treatment, it is preferable to carry out the heat treatment under a reducing atmosphere or an inert atmosphere from the viewpoint of metallization of cobalt and nickel and formation of granules, as in the heat treatment step described above. Further, in the reheat treatment, it is preferable to heat a part of time in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere. As a result, the reducing component contained in the heat-treated product is consumed, so that it is possible to avoid mixing with the fine-grained product.

また、前記再熱処理工程の後には、選別工程を行うことが好ましい。これにより、再熱処理物から、コバルト及びニッケル、又はこれらのいずれか一方が濃縮された粒塊を分けて回収できる。一方、この粒塊以外としては、マンガンが濃縮した産物を回収することができる。
代表的には、コバルトやニッケルが金属単体で磁着することを利用して、湿式又は乾式の磁力選別工程(乾式磁選又は湿式磁選)を行うことができる。
これにより、再熱処理工程で細粒産物から形成されたコバルトやニッケルが金属化(メタル化)したコバルトやニッケルを含む粒塊は、磁着物として回収できる。非磁着物としては、マンガン、アルミニウム、リチウム、銅及び炭素が回収できる。
また、磁力選別で用いる磁石の磁束密度は0.01テスラ以上2テスラ以下であることが好ましい。磁束密度がこの範囲の磁石を用いて磁力選別を行うことによって、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価金属の粒塊を分離できる。
Further, it is preferable to perform a sorting step after the reheat treatment step. As a result, the re-heat-treated product can be recovered separately from the granules in which cobalt, nickel, or one of them is concentrated. On the other hand, other than this grain mass, manganese-enriched products can be recovered.
Typically, a wet or dry magnetic separation step (dry magnetic separation or wet magnetic separation) can be performed by utilizing the fact that cobalt or nickel is magnetized by a single metal.
As a result, the granular mass containing cobalt or nickel formed by metallizing (metallizing) cobalt or nickel formed from the fine granule product in the reheat treatment step can be recovered as a magnetic substance. Manganese, aluminum, lithium, copper and carbon can be recovered as non-magnetic deposits.
Further, the magnetic flux density of the magnet used for magnetic force selection is preferably 0.01 tesla or more and 2 tesla or less. By performing magnetic force sorting using magnets having a magnetic flux density in this range, it is possible to separate grain agglomerates of valuable metals having increased (concentrated) concentrations of cobalt and nickel.

例えば、三元系正極活物質(LiNiCoMn(x+y+z=1))の場合は、破砕分級工程の篩下で得られた細粒産物を再熱処理した熱処理物を磁力選別することで、コバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)粒塊を磁着物として回収できる。
磁力選別は、湿式磁力選別であることが好ましい。これは、乾式磁力選別の場合に生じる粒子間の水分による架橋凝集を抑制でき、粒子の分離性が向上し、より高純度のコバルト及びニッケルが得られやすいためである。
前記湿式磁力選別においては、適用するスラリーに分散剤を添加してもよい。分散剤を添加することによって、コバルト及びニッケルと他の電池構成成分との分離を促進できる。分散剤の添加量は50mg/L以上であることが好ましい。
また、前記湿式磁力選別を適用するスラリーに対し、超音波による粒子分散処理を行うこともできる。この超音波による粒子分散処理を行うことにより、コバルト及びニッケルと他の電池構成成分との分離を促進できる。
For example, a ternary positive electrode active material (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1)) case of the heat treatment product obtained was re-heat-treated fine product in undersize crushing classification step selecting force As a result, the (concentrated) granules with increased concentrations of cobalt and nickel can be recovered as magnetic deposits.
The magnetic force sorting is preferably wet magnetic force sorting. This is because cross-linking and aggregation due to moisture between particles that occurs in the case of dry magnetic force sorting can be suppressed, the separability of particles is improved, and higher purity cobalt and nickel can be easily obtained.
In the wet magnetic force sorting, a dispersant may be added to the slurry to be applied. The addition of a dispersant can facilitate the separation of cobalt and nickel from other battery components. The amount of the dispersant added is preferably 50 mg / L or more.
Further, the slurry to which the wet magnetic force sorting is applied can be subjected to particle dispersion treatment by ultrasonic waves. By performing this particle dispersion treatment by ultrasonic waves, it is possible to promote the separation of cobalt and nickel from other battery components.

前記磁力選別の代わりに、さらに粒径により分級することや、比重選別を行うことで、金属化(メタル化)したコバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物が得られる。
分級方法及び比重選別方法、又はそれらの複合的原理を利用した装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、振動篩、乾式サイクロン、ターボクラシファイア、エアロファインクラシファイア、マイクロンクラシファイア、エルボージェット分級機、クリフィスCF、静電選別装置等の乾式微粒分級装置、ハイドロサイクロン、ファルコンコンセントレーター、ネルソンコンセントレーター、マルチグラビティセパレーター、ラボラトリーミネラルセパレーター、バナーバートレスクロスベルト、ケルシージグ、オルタージグ、アイクラシファイア、直立筒状湿式分級機等の湿式微粒分級装置などが挙げられる。
なお、目的とするコバルト及びニッケルの濃度を高めた(濃縮した)有価物を得ることができれば特に制限はなく、目的に応じて上記装置を適宜組合せて使用できる。
Instead of the magnetic force sorting, further classification by particle size and specific gravity sorting can be performed to obtain valuable resources having an increased concentration (concentrated) of metallized cobalt and nickel.
The classification method, the specific gravity sorting method, or the device utilizing the combined principle thereof is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, a vibrating sieve, a dry cyclone, a turbo classifier, an aerofine classifier. , Micron Classifier, Elbow Jet Classifier, Cliffis CF, Dry Fine Granule Classifier such as Electrostatic Sorter, Hydro Cyclone, Falcon Concentrator, Nelson Concentrator, Multigravity Separator, Laboratory Mineral Separator, Banner Bartless Cross Belt, Kelsey Jig, Examples thereof include a wet fine particle classifier such as an alter jig, an eye classifier, and an upright tubular wet classifier.
It should be noted that there is no particular limitation as long as it is possible to obtain a valuable resource having an increased (concentrated) concentration of the target cobalt and nickel, and the above-mentioned devices can be appropriately combined and used according to the purpose.

前記選別工程の前には、細粒産物を再熱処理した熱処理物を再度破砕することもできる。
これにより、金属化(メタル化)したコバルト又はニッケルを含む粒塊と、他の電池構成成分とが凝集又は混在した塊状となることを低減することができる。また、コバルト又はニッケルは金属(メタル)であるため再破砕による細粒化し難く、マンガンなどの酸化物は再破砕で細粒化し易いため、コバルト又はニッケル以外の不純物を選択粉砕できる。したがって、再破砕物に対し分級や比重選別や磁力選別などの物理選別をすることで、コバルトやニッケルを粗粒産物や重産物や磁着物に濃縮でき、細粒となったマンガン等の酸化物を細粒産物や軽産物や非磁着物に分離できる。そして、例えば、磁力選別であれば、コバルト及びニッケルの金属とマンガン酸化物等との分離がより高精度となる。
前記再破砕は、コバルト及びニッケルが金属化(メタル化)した粒塊を保持しつつ、他の電池構成成分との混在状態が解砕される破砕であればよく、目的に応じた破砕機を適宜選択することができる。破砕機としては、例えば、ビーズミル、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライターなどが利用できる。
Prior to the sorting step, the heat-treated product obtained by re-heat-treating the fine-grained product can be crushed again.
As a result, it is possible to reduce the formation of agglomerates containing metallized (metallized) cobalt or nickel and other battery constituents in agglomerates or a mixture. Further, since cobalt or nickel is a metal, it is difficult to atomize by re-crushing, and oxides such as manganese are easily atomized by re-crushing, so impurities other than cobalt or nickel can be selectively pulverized. Therefore, by performing physical sorting such as classification, specific gravity sorting, and magnetic sorting on the re-crushed material, cobalt and nickel can be concentrated in coarse-grained products, heavy products, and magnetic deposits, and fine-grained oxides such as manganese can be concentrated. Can be separated into fine-grained products, light products and non-magnetic deposits. Then, for example, in the case of magnetic force sorting, the separation between cobalt and nickel metals and manganese oxide and the like becomes more accurate.
The re-crushing may be any crushing as long as the crushing is such that the mixed state with other battery components is crushed while retaining the metallized (metallized) granules of cobalt and nickel, and a crusher according to the purpose may be used. It can be selected as appropriate. As the crusher, for example, a bead mill, a roller mill, a jet mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor and the like can be used.

<その他の工程>
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有価金属の回収工程、有価金属の精製工程などが挙げられる。
<Other processes>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a valuable metal recovery step and a valuable metal purification step.

上述した本発明のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法において、対象となる原料の一例について以下に示す。 An example of a target raw material in the above-mentioned method for concentrating valuable metals contained in the lithium ion secondary battery of the present invention is shown below.

<リチウムイオン二次電池>
リチウムイオン二次電池は、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池であり、例えば、正極と、負極と、セパレーターと、電解質及び有機溶剤を含有する電解液と、正極、負極、セパレーター及び電解液を収容する電池ケースである外装容器とを備えた電池セル、それを複数連結したモジュール、モジュールを容器に収納した電池パックなどが挙げられる。
<Lithium-ion secondary battery>
A lithium ion secondary battery is a secondary battery that charges and discharges by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode. For example, an electrolytic battery containing a positive electrode, a negative electrode, a separator, an electrolyte, and an organic solvent. Examples thereof include a battery cell provided with a liquid and an outer container which is a battery case for accommodating a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolytic solution, a module in which a plurality of the liquids are connected, and a battery pack in which the modules are housed in the container.

リチウムイオン二次電池の形状、構造、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。リチウムイオン二次電池の形状としては、例えば、ラミネート型、円筒型、ボタン型、コイン型、角型、平型などが挙げられる。 The shape, structure, size, material, etc. of the lithium ion secondary battery are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape of the lithium ion secondary battery include a laminated type, a cylindrical type, a button type, a coin type, a square type, and a flat type.

<正極、正極集電体、及び正極活物質>
正極としては、正極集電体上に正極材を有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。正極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、シート状などが挙げられる。
<Positive electrode, positive electrode current collector, and positive electrode active material>
The positive electrode is not particularly limited as long as it has a positive electrode material on the positive electrode current collector, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. The shape of the positive electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a flat plate shape and a sheet shape.

正極集電体としては、その形状、構造、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。正極集電体の形状としては、例えば、箔状などが挙げられる。正極集電体の材質としては、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタルなどが挙げられる。 The shape, structure, size, material, and the like of the positive electrode current collector are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape of the positive electrode current collector include a foil shape. Examples of the material of the positive electrode current collector include stainless steel, nickel, aluminum, copper, titanium, and tantalum.

正極材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、希少有価金属を含有する正極活物質を少なくとも含み、必要により導電剤と、結着樹脂とを含む正極材などが挙げられる。希少有価金属としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、コバルト、ニッケルのいずれかが少なくとも含まれることが好ましい。 The positive electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a positive electrode material containing at least a positive electrode active material containing a rare valuable metal and, if necessary, a conductive agent and a binder resin. And so on. The rare valuable metal is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferable that at least one of cobalt and nickel is contained.

正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、コバルトニッケル酸リチウム(LiCo1/2Ni1/2)、3元系やNCM系などと呼ばれるLiNiCoMn(x+y+z=1)、NCA系などと呼ばれるLiNiCoAl(x+y+z=1)、又はこれらの複合物などが挙げられる。 As the positive electrode active material, for example, lithium cobaltate (LiCoO 2), lithium cobalt nickel oxide (LiCo 1/2 Ni 1/2 O 2) , LiNi x Co y Mn z O 2 , referred to as ternary or NCM system (x + y + z = 1 ), LiNi x Co y Al z (x + y + z = 1) , referred to as NCA system, or the like of these composites.

<負極、負極集電体、及び負極活物質>
負極としては、負極集電体上に負極材を有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
負極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、シート状などが挙げられる。
負極集電体としては、その形状、構造、大きさ、材質などに、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
負極集電体の形状としては、例えば、箔状などが挙げられる。
負極集電体の材質としては、例えば、ステンレススチール、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタルなどが挙げられる。これらの中でも、銅が好ましい。
<Negative electrode, negative electrode current collector, and negative electrode active material>
The negative electrode is not particularly limited as long as it has a negative electrode material on the negative electrode current collector, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The shape of the negative electrode is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a flat plate shape and a sheet shape.
The shape, structure, size, material, and the like of the negative electrode current collector are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
Examples of the shape of the negative electrode current collector include a foil shape.
Examples of the material of the negative electrode current collector include stainless steel, nickel, aluminum, copper, titanium, and tantalum. Of these, copper is preferred.

負極材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極活物質を少なくとも含み、必要により導電剤と、結着樹脂とを含む負極材などが挙げられる。 The negative electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a negative electrode material containing at least a negative electrode active material and, if necessary, a conductive agent and a binder resin.

負極活物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、金属炭化物、有機物、有機物の炭化物等の炭素材料、チタネイト、シリコン、又はこれらの複合物などが挙げられる。
負極活物質としての炭素材料は、熱処理中に還元剤として働き、コバルト及びニッケルの金属化を促進することができる。
The negative electrode active material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, carbon material such as carbon black, graphite, carbon fiber, metal carbide, organic substance, carbon dioxide of organic substance, titanate, silicon, or Examples thereof include these composites.
The carbon material as the negative electrode active material can act as a reducing agent during the heat treatment and promote the metallization of cobalt and nickel.

<外装容器>
リチウムイオン二次電池の外装容器(筐体)の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、樹脂(プラスチック)、ステンレス製、鉄製、その他の合金製などが挙げられる。
<Exterior container>
The material of the outer container (housing) of the lithium ion secondary battery is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, aluminum, resin (plastic), stainless steel, iron, or other alloys. Made of, etc.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
処理の対象とする原料(対象試料)として、使用済みの車載用リチウムイオン二次電池の電池パック295kgを準備した。この電池に含まれる正極材は、三元系正極活物質であり、組成は(LiNiCoMn(x+y+z=1)、x=0.33、y=0.33、z=0.33)である。負極活物質は、炭素である。酸素遮蔽容器として前記電池パックの鉄製の外装ケースを用いた。
これをそのままの状態で(まるごと)、バーナー式固定床炉(工業用炉)を用いて、750℃で1時間熱処理した。この熱処理物をハンマークラッシャー(槙野株式会社製、HC−20)を用いて破砕し、その後、1.2mmの振動篩で分級を行うことにより、篩下の細粒産物を60kg回収した。なお、細粒産物の組成を分析したところ、細粒産物の組成は、コバルト12質量%、ニッケル12質量%、マンガン11質量%であった。
この細粒産物の走査型電子顕微鏡(SEM)の写真を図1及び図2に示す。図1においては、円で囲った領域の内、明るく(白く)点状に見える部分が、コバルトとニッケルが金属化したものである。図1に示すように、この時点で正極材粒子表面において、コバルトとニッケルが金属化した細粒が確認できる。また、この時点では、コバルト及びニッケルの金属化した粒子径は小さく、1μmに満たない粒子がほとんどである。また、図2は、図1とは別の視野で撮影した粗粒産物のSEMの写真であり、点線で囲った領域にコバルトとニッケルが金属化したものが分布しており、実線で囲った領域にマンガン酸化物が分布している。図1及び図2に示すように、細粒産物においては、コバルト及びニッケルの粒子が、マンガン酸化物と分離した粒子として存在していることを確認できた。
なお、実施例1においては、バーナー式固定床炉の炉内は酸化雰囲気となるが、酸素遮蔽容器として、電池パックの鉄製の外装ケースをそのまま用いると共に、リチウムイオン二次電池の負極活物質として用いられた炭素が還元剤として作用するため外装ケース内部の雰囲気は還元雰囲気となる。ここで、実施例1においては、還元剤としての炭素の量はリチウムイオン二次電池に含まれるコバルト及びニッケルの全量に対し、炭素が135質量%存在する状態で熱処理を行った。
(Example 1)
As a raw material (target sample) to be treated, a battery pack of 295 kg of a used in-vehicle lithium ion secondary battery was prepared. Positive electrode material contained in the battery is ternary positive electrode active material, composition (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1), x = 0.33, y = 0.33, z = 0 .33). The negative electrode active material is carbon. The iron outer case of the battery pack was used as the oxygen shielding container.
This was heat-treated at 750 ° C. for 1 hour in the same state (whole) using a burner type fixed bed furnace (industrial furnace). This heat-treated product was crushed using a hammer crusher (manufactured by Makino Co., Ltd., HC-20), and then classified with a 1.2 mm vibrating sieve to recover 60 kg of fine-grained products under the sieve. When the composition of the fine granule product was analyzed, the composition of the fine granule product was 12% by mass of cobalt, 12% by mass of nickel, and 11% by mass of manganese.
Scanning electron microscope (SEM) photographs of this fine-grained product are shown in FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, in the region surrounded by a circle, the portion that looks like a bright (white) dot is a metallized portion of cobalt and nickel. As shown in FIG. 1, at this point, fine particles in which cobalt and nickel are metallized can be confirmed on the surface of the positive electrode material particles. At this point, the metallized particle size of cobalt and nickel is small, and most of the particles are less than 1 μm. Further, FIG. 2 is an SEM photograph of a coarse-grained product taken from a different field of view from FIG. 1, in which cobalt and nickel metallized are distributed in the region surrounded by the dotted line, and are surrounded by a solid line. Manganese oxide is distributed in the region. As shown in FIGS. 1 and 2, it was confirmed that the cobalt and nickel particles were present as particles separated from the manganese oxide in the fine-grained product.
In Example 1, although the inside of the burner type fixed bed furnace has an oxidizing atmosphere, the iron outer case of the battery pack is used as it is as the oxygen shielding container, and the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery is used. Since the carbon used acts as a reducing agent, the atmosphere inside the outer case becomes a reducing atmosphere. Here, in Example 1, the heat treatment was performed in a state where the amount of carbon as a reducing agent was 135% by mass with respect to the total amount of cobalt and nickel contained in the lithium ion secondary battery.

次に、得られた細粒産物の一部を採取し、雰囲気を還元雰囲気(容器に入れ、蓋をし、還元剤として負極活物質由来の炭素が存在する状態)として、1000℃で1時間熱処理(再熱処理)を行うことにより、再熱処理物を得た。細粒産物に含まれる炭素の量は、リチウムイオン二次電池に含まれるコバルト及びニッケルの全量に対し、炭素が135質量%存在する状態で熱処理を行った。この結果、細粒産物に含まれていたコバルト及びニッケルが金属化(メタル化)した細粒が粒塊となっていることを確認した。
すなわち、図3Aの走査型電子顕微鏡(SEM)の写真に示す、明るく白色に見える領域(実線)と灰色に見える領域(点線)とのそれぞれに対して一部を採取し、EDS(エネルギー分散型X線分光器)で元素分析を行った。
その結果、実線で囲った領域は、図3Bに示すようにスペクトル179で得られたピークから、コバルト及びニッケルが多く含まれることがわかった。一方、点線で囲った領域は、図3Cに示すようにスペクトル180で得られたピークから、マンガンと酸素が多く含まれることがわかった。
このように、図3Aにおいて実線で囲った領域においては、コバルトとニッケルを主とした金属化した粒塊が形成されており、図3Aにおいて点線で囲った領域においては、マンガンと酸素によるマンガンの酸化物が形成されていることがわかる。また、図3Aに示した電子顕微鏡像においては、粒塊が1〜10μm程度の塊に成長していることがわかる。
なお、図3Dに熱処理1時間後の状態を観察したSEM写真を示す。1時間の熱処理でも粒塊が形成されていることを確認できた。
Next, a part of the obtained fine-grained product was collected, and the atmosphere was set to a reducing atmosphere (a state in which carbon derived from the negative electrode active material was present as a reducing agent by putting it in a container and covering it) at 1000 ° C. for 1 hour. By performing heat treatment (reheat treatment), a reheated product was obtained. The amount of carbon contained in the fine-grained product was heat-treated in a state where 135% by mass of carbon was present with respect to the total amount of cobalt and nickel contained in the lithium ion secondary battery. As a result, it was confirmed that the fine particles in which the cobalt and nickel contained in the fine grain products were metallized (metallized) became a grain mass.
That is, a part of each of the bright white-looking region (solid line) and the gray-looking region (dotted line) shown in the photograph of the scanning electron microscope (SEM) in FIG. 3A is sampled and EDS (energy dispersive type) is taken. Elemental analysis was performed with an X-ray spectroscope).
As a result, it was found that the region surrounded by the solid line contained a large amount of cobalt and nickel from the peak obtained in the spectrum 179 as shown in FIG. 3B. On the other hand, the region surrounded by the dotted line was found to contain a large amount of manganese and oxygen from the peak obtained in the spectrum 180 as shown in FIG. 3C.
As described above, in the region surrounded by the solid line in FIG. 3A, metallized granules mainly composed of cobalt and nickel are formed, and in the region surrounded by the dotted line in FIG. 3A, manganese due to manganese and oxygen is formed. It can be seen that the oxide is formed. Further, in the electron microscope image shown in FIG. 3A, it can be seen that the grain mass grows into a mass of about 1 to 10 μm.
In addition, FIG. 3D shows an SEM photograph observing the state after 1 hour of heat treatment. It was confirmed that grain agglomerates were formed even after 1 hour of heat treatment.

次に、再熱処理を行うことにより得た再熱処理物に対して、ドラム型磁選機(日本エリーズマグネチックス株式会社製、WDL8ラボモデル)を用いて、磁束密度:1500G(0.15テスラ)、ドラム回転数30rpm、固液比10%、スラリー供給速度2L/minで湿式磁選を行い、磁着物と非磁着物スラリーを回収した。また、再熱処理物に対する湿式磁選においては、再熱処理物のスラリーに分散剤を、炭素の量に対して6%程度となるように添加した上で、超音波による粒子分散処理を行った。
この結果、磁着物として金属化したコバルト及びニッケルを含む粒塊が得られた。非磁着物には、マンガンの酸化物などが分離されていることを確認した。
Next, the magnetic flux density: 1500 G (0.15 tesla), using a drum-type magnetic separator (WDL8 lab model manufactured by Nippon Elise Magnetics Co., Ltd.), was applied to the reheated product obtained by performing the reheat treatment. Wet magnetic separation was performed at a drum rotation speed of 30 rpm, a solid-liquid ratio of 10%, and a slurry supply rate of 2 L / min to recover magnetically-plated and non-magnetically-coated slurries. Further, in the wet magnetic separation for the reheat-treated product, a dispersant was added to the slurry of the reheat-treated product so as to be about 6% with respect to the amount of carbon, and then the particle dispersion treatment was performed by ultrasonic waves.
As a result, a grain mass containing metallized cobalt and nickel as a magnetic substance was obtained. It was confirmed that manganese oxide and the like were separated from the non-magnetic material.

図4Aには、湿式磁力選別前の細粒産物の走査型電子顕微鏡(SEM)の写真を示す。図4Aにおいては、実線で囲った領域がコバルト及びニッケルの粒塊であり、点線で囲った領域がマンガンの酸化物であることを確認した。
即ち、図4Aの電子顕微鏡像に示す、明るくより白色に見える領域(実線)と灰色に暗く見える領域(点線)とのそれぞれに対して一部を採取し、EDSで元素分析を行った。
その結果、実線で囲った領域は、図4Bに示すようにスペクトル171で得られたピークから、コバルト及びニッケルの粒塊であることがわかった。一方、点線で囲った領域は、図4Cに示すようにスペクトル173で得られたピークから、マンガン酸化物であることがわかった。なお、電子顕微鏡像の点線領域より更に暗い粒子は炭素であると推察できる。
FIG. 4A shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the fine grain product before wet magnetic force sorting. In FIG. 4A, it was confirmed that the region surrounded by the solid line was a grain mass of cobalt and nickel, and the region surrounded by the dotted line was an oxide of manganese.
That is, a part was sampled for each of the brighter and whiter-looking region (solid line) and the gray-darker-looking region (dotted line) shown in the electron microscope image of FIG. 4A, and elemental analysis was performed by EDS.
As a result, it was found that the region surrounded by the solid line was a cobalt and nickel grain mass from the peak obtained in the spectrum 171 as shown in FIG. 4B. On the other hand, the region surrounded by the dotted line was found to be a manganese oxide from the peak obtained in the spectrum 173 as shown in FIG. 4C. It can be inferred that the particles darker than the dotted line region of the electron microscope image are carbon.

図5Aには、湿式磁力選別後の細粒産物の走査型電子顕微鏡(SEM)の写真を示す。図5Aにおいては、実線で囲った領域がコバルト及びニッケルの粒塊であり、点線で囲った領域がマンガンの酸化物であることを確認した。
即ち、図5Aの電子顕微鏡像に示す、明るくより白色に見える領域(実線)と灰色に暗く見える領域(点線)とのそれぞれに対して一部を採取し、EDSで元素分析を行った。
その結果、実線で囲った領域は、図5Bに示すようにスペクトル136で得られたピークから、コバルト及びニッケルの粒塊であることがわかった。一方、点線で囲った領域は、図5Cに示すようにスペクトル135で得られたピークから、マンガン酸化物であることがわかった。なお、電子顕微鏡像の点線領域より更に暗い粒子は炭素であると推察できる。
FIG. 5A shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the fine-grained product after wet magnetic force sorting. In FIG. 5A, it was confirmed that the region surrounded by the solid line was a grain mass of cobalt and nickel, and the region surrounded by the dotted line was an oxide of manganese.
That is, a part was sampled for each of the brighter and whiter-looking region (solid line) and the gray-darker-looking region (dotted line) shown in the electron microscope image of FIG. 5A, and elemental analysis was performed by EDS.
As a result, it was found that the region surrounded by the solid line was a cobalt and nickel grain mass from the peak obtained in the spectrum 136 as shown in FIG. 5B. On the other hand, the region surrounded by the dotted line was found to be a manganese oxide from the peak obtained in the spectrum 135 as shown in FIG. 5C. It can be inferred that the particles darker than the dotted line region of the electron microscope image are carbon.

以上より、図4Aに示すように、磁力選別前の細粒にはコバルト及びニッケルの粒塊とマンガンの酸化物が、ともに同じ程度の頻度で見られることに対し、図5Aに示すように、磁力選別後はマンガンの酸化物の割合が減少し、コバルト及びニッケルの粒塊の割合が磁力選別前と比較して増加していることがわかる。 From the above, as shown in FIG. 4A, cobalt and nickel granules and manganese oxides are both found at the same frequency in the fine particles before magnetic sorting, as shown in FIG. 5A. It can be seen that the proportion of the oxide of manganese decreased after the magnetic selection, and the proportion of the cobalt and nickel granules increased as compared with that before the magnetic selection.

このように、本発明の実施例1では、リチウムイオン二次電池から、金属化されたコバルトやニッケルを濃縮できた。 As described above, in Example 1 of the present invention, metallized cobalt and nickel could be concentrated from the lithium ion secondary battery.

(実施例2)
実施例2では、再熱処理後の産物を更に粉砕(微粉砕)し、その後に更に湿式磁選を実施した以外は実施例1と同様にして、コバルトとニッケルの濃縮物を得た。
より具体的には、実施例2では、細粒産物における金属と酸化物の塊である粒子を、振動ミル(レッチェ社製、RS200)を用いて微粉砕した。微粉砕した微粉砕物の累積50%体積粒子径D50は、3.9μmであった。
微粉砕を行うことにより、コバルトやニッケルの金属と、マンガン酸化物とを、更に正確に単体分離することができた。この場合の単体分離とは、コバルト及びニッケルの金属粒子と、マンガンの酸化物粒子がそれぞれ単独で分かれて存在する状態を意味する。
(Example 2)
In Example 2, the product after the reheat treatment was further pulverized (finely pulverized), and then wet magnetic separation was further carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a concentrate of cobalt and nickel.
More specifically, in Example 2, particles which are lumps of metal and oxide in the fine-grained product were finely pulverized using a vibration mill (RS200, manufactured by Lecce). The cumulative 50% volume particle diameter D 50 of the finely pulverized material was 3.9 μm.
By finely pulverizing, the metal of cobalt or nickel and the manganese oxide could be separated more accurately as a simple substance. The simple substance separation in this case means a state in which the metal particles of cobalt and nickel and the oxide particles of manganese are separately present separately.

細粒産物における金属と酸化物の塊である粒子を微粉砕したものの一例を撮影したSEM写真を図6Aに示す。図6Aにおいて、点線で囲った領域にコバルトとニッケルが金属化した粒子aが分布しており、実線で囲った領域にマンガン酸化物の粒子bが分布している。
図6Bは、図6Aにおけるコバルトとニッケルが金属化した粒子aの一部を採取し、EDSで元素分析を行った結果を示す図である。図6Cは、図6Aにおけるマンガン酸化物の粒子bの一部を採取し、EDS(エネルギー分散型X線分光器)で元素分析を行った結果を示す図である。
図6B及び図6Cに示すように、コバルトとニッケルが金属化した粒子aには、コバルト及びニッケルが濃縮され、マンガン酸化物の粒子bには、マンガンの酸化物が濃縮されていることが確認できた。
なお、実施例2においては、実施例1と同様にして、ドラム型磁選機を用いて湿式磁選を行い、磁着物と非磁着物スラリーを回収して、磁着物として金属化したコバルト及びニッケルを含む粒塊を回収し、非磁着物としてマンガンの酸化物などを回収した。
FIG. 6A shows an SEM photograph taken of an example of finely pulverized particles which are lumps of metal and oxide in a fine grain product. In FIG. 6A, the particles a in which cobalt and nickel are metallized are distributed in the region surrounded by the dotted line, and the manganese oxide particles b are distributed in the region surrounded by the solid line.
FIG. 6B is a diagram showing the results of elemental analysis by collecting a part of the particles a in which cobalt and nickel are metallized in FIG. 6A. FIG. 6C is a diagram showing the results of elemental analysis by collecting a part of the manganese oxide particles b in FIG. 6A and performing elemental analysis with an EDS (energy dispersive X-ray spectroscope).
As shown in FIGS. 6B and 6C, it was confirmed that cobalt and nickel were concentrated in the cobalt and nickel metallized particles a, and manganese oxide was concentrated in the manganese oxide particles b. did it.
In Example 2, in the same manner as in Example 1, wet magnetic separation was performed using a drum-type magnetic separator, and the magnetically-plated and non-magnetic-separated slurry were recovered to obtain metallized cobalt and nickel as the magnetic-separated material. The contained granules were recovered, and manganese oxide and the like were recovered as non-magnetic particles.

(実施例3)
実施例3では、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池の電池パックの熱処理、破砕、篩分を実施し、篩下に細粒産物を得た。次に、実施例3では、得られた細粒産物に対して実施例1と同様の条件で湿式磁選(1回目、再熱処理の前の湿式磁選)を行うことにより磁着物を得た。そして、実施例3では、得られた磁着物を実施例1と同様の条件で再熱処理し、再熱処理で得た熱処理物に対して、更に湿式磁選(2回目、実施例1及び2における湿式磁選に対応)を実施して磁着物を得た。ここで、この2回目の湿式磁選においては、実施例1と同様の条件でドラム型磁選機を用いて、磁着物と非磁着物スラリーを選別した。なお、得られた磁着物を分析したところ、磁着物にはコバルト及びニッケルが濃縮していた。
実施例3における、2回目の湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。
(Example 3)
In Example 3, the battery pack of the lithium ion secondary battery was heat-treated, crushed, and sieved in the same manner as in Example 1 to obtain fine-grained products under the sieve. Next, in Example 3, the obtained fine-grained product was subjected to wet magnetic separation (first wet magnetic separation before reheat treatment) under the same conditions as in Example 1 to obtain a magnetic material. Then, in Example 3, the obtained magnetic deposit was reheat-treated under the same conditions as in Example 1, and the heat-treated product obtained by the re-heat treatment was further subjected to wet magnetic separation (second time, wet in Examples 1 and 2). (Corresponding to magnetic separation) was carried out to obtain a magnetically coated material. Here, in this second wet magnetic separation, a magnetized material and a non-magnetized material slurry were sorted using a drum type magnetic separator under the same conditions as in Example 1. When the obtained magnetic material was analyzed, cobalt and nickel were concentrated in the magnetic material.
Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically and non-magnetically deposited materials obtained by the second wet magnetic separation in Example 3, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by the wet magnetic separation.

(実施例4)
実施例4では、再熱処理の温度を850℃とし、実施例2と同様の条件で再熱処理物を微粉砕した以外は、実施例3と同様にして、コバルト及びニッケルの濃縮物(2回目の湿式磁選における磁着物)を得た。実施例4における、2回目の湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。
実施例3における2回目の湿式磁選による磁着物と、実施例4における2回目の湿式磁選による磁着物の状態をSEMにより観察して比較したところ、実施例3では再熱処理により成長したコバルト、ニッケルの粒塊とマンガンの酸化物が凝集して存在している部分が多少観察された。これに対し、実施例4では、再熱処理後の産物を解砕することで、物理的なコバルト及びニッケルのメタルとマンガン酸化物との凝集状態をより十分に解消できた。このことから、実施例4では、実施例3よりも、湿式磁選におけるコバルト及びニッケルとマンガンとの分離性が更に向上していることがわかった。つまり、実施例4では、実施例3と比べて、磁着物側にコバルト及びニッケルをより多く回収し、非磁着物側により多くのマンガンを回収することができた。
(Example 4)
In Example 4, the cobalt and nickel concentrates (second time) were the same as in Example 3 except that the reheat treatment temperature was set to 850 ° C. and the reheat treatment product was finely pulverized under the same conditions as in Example 2. (Magnetic material in wet magnetic separation) was obtained. Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically and non-magnetically deposited materials obtained by the second wet magnetic separation in Example 4, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by the wet magnetic separation.
When the state of the magnetic substance obtained by the second wet magnetic separation in Example 3 and the state of the magnetic substance obtained by the second wet magnetic separation in Example 4 were observed and compared by SEM, in Example 3, cobalt and nickel grown by reheat treatment were compared. Some parts of the granules and manganese oxide were observed to be aggregated and present. On the other hand, in Example 4, the aggregated state of the physical cobalt and nickel metals and the manganese oxide could be more sufficiently eliminated by crushing the product after the reheat treatment. From this, it was found that in Example 4, the separability of cobalt, nickel and manganese in wet magnetic separation was further improved as compared with Example 3. That is, in Example 4, more cobalt and nickel could be recovered on the magnetized surface side, and more manganese could be recovered on the non-magnetically coated side as compared with Example 3.

(実施例5〜7)
実施例5〜7では、再熱処理の温度(850℃又は1000℃)と再熱処理の時間(1時間又は4時間)を、表1に示す温度と時間の条件に変更した以外は、実施例4と同様にして、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。実施例5〜7における、2回目の湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。実施例5〜7の結果から、再熱処理は、温度が高く熱処理時間を長くすることがより好ましいことがわかった。
(Examples 5 to 7)
In Examples 5 to 7, Example 4 except that the reheat treatment temperature (850 ° C. or 1000 ° C.) and the reheat treatment time (1 hour or 4 hours) were changed to the temperature and time conditions shown in Table 1. In the same manner as above, concentrates of cobalt and nickel were obtained. Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically and non-magnetically deposited materials obtained by the second wet magnetic separation in Examples 5 to 7, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by the wet magnetic separation. From the results of Examples 5 to 7, it was found that it is more preferable that the reheat treatment has a high temperature and a long heat treatment time.

(実施例8及び9)
実施例8では、篩下の細粒産物に対して再熱処理を行わなかった以外は、実施例4と同様にして、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例9では、篩下の細粒産物に対して再熱処理と振動ミルによる微粉砕との両方を行わない以外は、実施例4と同様にして、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例8及び9における、2回目の磁力選別により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び磁力選別によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。実施例4、8及び9の結果から、コバルト及びニッケルの磁着物への回収率や品位は、再熱処理を実施することで更に向上することが確認できた。また、振動ミル等による微粉砕も、コバルト及びニッケルの磁着物への回収率や品位向上に効果があることが確認できた。以上の結果から、本発明においては、再熱処理と微粉砕を合わせて行うことがより好ましいことを確認できた。
(Examples 8 and 9)
In Example 8, concentrates of cobalt and nickel were obtained in the same manner as in Example 4, except that the fine-grained products under the sieve were not reheat-treated.
In Example 9, concentrates of cobalt and nickel were obtained in the same manner as in Example 4, except that the fine-grained products under the sieve were not both reheat-treated and finely ground by a vibration mill.
Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically and non-magnetically coated materials obtained by the second magnetic force selection in Examples 8 and 9, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by the magnetic force selection. From the results of Examples 4, 8 and 9, it was confirmed that the recovery rate and quality of cobalt and nickel in the magnetically coated material were further improved by performing the reheat treatment. In addition, it was confirmed that fine pulverization using a vibration mill or the like is also effective in improving the recovery rate and quality of cobalt and nickel in magnetic objects. From the above results, it was confirmed that in the present invention, it is more preferable to perform reheat treatment and fine pulverization in combination.

(実施例10)
実施例10では、リチウムイオン二次電池における正極材製品そのものや、リチウムイオン二次電池の製造工程で排出されるロットアウト正極材においても、上述した実施例と同様の手法により、コバルト及びニッケルを濃縮し、マンガンを分離できることを確認するため、正極材(リチウムイオン二次電池で使用される三元系正極材の試薬(LiNiCoMn(x+y+z=1)、x=0.33、y=0.33、z=0.33))を対象として処理を行った。
実施例10においては、まず、上記の正極材に対して炭素を加え、還元性雰囲気(容器に入れた後、蓋をして、還元剤としての炭素が存在する状態)で1000℃、1時間で熱処理(実施例1〜10における再熱処理に対応)を行った。実施例10において、熱処理を行った後の正極材を確認したところ、コバルトとニッケルはメタルの粒塊を形成していることが確認できた。
そして、実施例10では、熱処理を行った後の正極材に対して、実施例2と同様にして、湿式磁選(ドラム型磁選機を用いた、磁着物と非磁着物スラリーの選別)を行った。続いて、得られた磁着物を観察したところ、コバルト及びニッケルが濃縮されていることを確認できた。
(Example 10)
In Example 10, cobalt and nickel are also used in the positive electrode material product itself in the lithium ion secondary battery and in the lot-out positive electrode material discharged in the manufacturing process of the lithium ion secondary battery by the same method as in the above-described embodiment. since concentrated, to make sure that can separate manganese cathode material (reagent ternary positive electrode material used in the lithium ion secondary battery (LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1), x = 0. 33, y = 0.33, z = 0.33))) was processed.
In Example 10, first, carbon is added to the above-mentioned positive electrode material, and the temperature is 1000 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere (a state in which carbon as a reducing agent is present after being placed in a container and then covered with a lid). Heat treatment (corresponding to the reheat treatment in Examples 1 to 10) was performed in. When the positive electrode material after the heat treatment was confirmed in Example 10, it was confirmed that cobalt and nickel formed metal grain lumps.
Then, in Example 10, the positive electrode material after the heat treatment is subjected to wet magnetic separation (selection of a magnetically bonded substance and a non-magnetically bonded slurry using a drum type magnetic separator) in the same manner as in Example 2. rice field. Subsequently, when the obtained magnetic deposit was observed, it was confirmed that cobalt and nickel were concentrated.

(実施例11〜14)
実施例11〜14においては、正極材にLMO(マンガン酸リチウムを用いたマンガン系正極材料)を用いたリチウムイオン二次電池パックを処理の対象とした。
また、実施例11では、リチウムイオン二次電池パックの熱処理後の破砕物の篩下に選別された細粒産物に対する湿式磁選(実施例9における1回目の湿式磁選)を行わずに、更に、再熱処理を行って得た再熱処理物に対する湿式磁選を行う際に、超音波による粒子分散処理と、分散剤の添加を行わなかった以外は、実施例9と同様にしてコバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例12では、リチウムイオン二次電池パックの熱処理後の破砕物の篩下に選別された細粒産物に対する湿式磁選(実施例9における1回目の湿式磁選)を行わずに、更に、再熱処理を行って得た再熱処理物に対する湿式磁選を行う際に、超音波による粒子分散処理を行わなかった以外は、実施例9と同様にしてコバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例13では、リチウムイオン二次電池パックの熱処理後の破砕物の篩下に選別された細粒産物に対する湿式磁選(実施例9における1回目の湿式磁選)を行わずに、更に、再熱処理を行って得た再熱処理物に対する湿式磁選を行う際に、分散剤を添加しなかった以外は、実施例9と同様にしてコバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例14では、リチウムイオン二次電池パックの熱処理後の破砕物の篩下に選別された細粒産物に対する湿式磁選(実施例9における1回目の湿式磁選)を行わない以外は、実施例9と同様にしてコバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
(Examples 11 to 14)
In Examples 11 to 14, a lithium ion secondary battery pack using LMO (a manganese-based positive electrode material using lithium manganate) as a positive electrode material was treated.
Further, in Example 11, the wet magnetic separation (the first wet magnetic separation in Example 9) was performed on the fine-grained products selected under the sieve of the crushed product after the heat treatment of the lithium ion secondary battery pack, and further. Concentrates of cobalt and nickel in the same manner as in Example 9 except that the particle dispersion treatment by ultrasonic waves and the addition of the dispersant were not performed when the wet magnetic separation was performed on the reheat-treated product obtained by the reheat treatment. Got
In Example 12, the fine particle products sorted under the sieve of the crushed product after the heat treatment of the lithium ion secondary battery pack were not subjected to wet magnetic separation (the first wet magnetic separation in Example 9), and further reheated. A cobalt and nickel concentrates were obtained in the same manner as in Example 9 except that the particle dispersion treatment by ultrasonic waves was not performed when the wet magnetic separation was performed on the reheat-treated product obtained in the above.
In Example 13, the fine-grained products sorted under the sieve of the crushed product after the heat treatment of the lithium ion secondary battery pack were not subjected to wet magnetic separation (the first wet magnetic separation in Example 9), and further reheat-treated. A cobalt and nickel concentrates were obtained in the same manner as in Example 9 except that a dispersant was not added when the wet magnetic separation was performed on the reheat-treated product obtained in the above-mentioned procedure.
In Example 14, except that wet magnetic separation (first wet magnetic separation in Example 9) is not performed on the fine-grained products sorted under the sieve of the crushed product after the heat treatment of the lithium ion secondary battery pack. Concentrates of cobalt and nickel were obtained in the same manner as above.

実施例11〜14の結果から、超音波による粒子分散処理及び分散剤の添加のそれぞれが、湿式磁選により得られるコバルト及びニッケルの品位に与える影響を評価した。実施例11〜14における、湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。この結果から、湿式磁選により得られるコバルト及びニッケルの品位を高めるためには、超音波及び分散剤を併用することがより好ましいことが確認できた。 From the results of Examples 11 to 14, the effects of each of the particle dispersion treatment by ultrasonic waves and the addition of the dispersant on the quality of cobalt and nickel obtained by wet magnetic separation were evaluated. Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically-coated and non-magnetic-separated materials obtained by wet magnetic separation in Examples 11 to 14, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by wet magnetic separation. From this result, it was confirmed that it is more preferable to use ultrasonic waves and a dispersant in combination in order to improve the quality of cobalt and nickel obtained by wet magnetic separation.

(実施例15)
実施例15では、熱処理を行って得た熱処理物に対して破砕及び分級を行って得た、破砕物の篩下に選別された細粒産物を、実施例8と同様の条件で振動ミルにより微粉砕した以外は、実施例14と同様にして、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例15における、湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。実施例15においては、実施例14と比較して、磁着物におけるコバルトとニッケルの品位がより向上した。
(Example 15)
In Example 15, the fine-grained products selected under the sieve of the crushed product obtained by crushing and classifying the heat-treated product obtained by heat treatment were subjected to a vibration mill under the same conditions as in Example 8. Concentrates of cobalt and nickel were obtained in the same manner as in Example 14, except that they were finely ground.
Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically and non-magnetically deposited materials obtained by wet magnetic separation in Example 15, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by wet magnetic separation. In Example 15, the grades of cobalt and nickel in the magnetic material were further improved as compared with Example 14.

(実施例16)
実施例16では、正極材にLMOを用いたリチウムイオン二次電池パックを処理の対象とし、リチウムイオン二次電池パックの熱処理後の破砕物の篩下に選別された細粒産物に対する湿式磁選(実施例7における1回目の湿式磁選)を行わなかった以外は、実施例7と同様にして、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例16における、湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。実施例16においては、コバルト、ニッケルの品位は実施例11〜15と比較して、最も高くなった。この結果から、実施例7と同様に、還元雰囲気で再熱処理を行い、その後振動ミルによる微粉砕を行った後に、微粉砕した熱処理物に対して、超音波による粒子分散処理をすると共に分散剤を利用した湿式磁選を行うことにより、コバルト及びニッケルの濃縮を行うことが好ましいことがわかった。
(Example 16)
In Example 16, a lithium ion secondary battery pack using LMO as a positive electrode material is targeted for treatment, and wet magnetic sorting (wet magnetic sorting) for fine-grained products sorted under the sieve of the crushed product after heat treatment of the lithium ion secondary battery pack. Concentrates of cobalt and nickel were obtained in the same manner as in Example 7 except that the first wet magnetic separation in Example 7) was not performed.
Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese in the magnetically and non-magnetically separated materials obtained by wet magnetic separation in Example 16, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by wet magnetic separation. In Example 16, the grades of cobalt and nickel were the highest as compared with Examples 11 to 15. From this result, as in Example 7, reheat treatment was performed in a reducing atmosphere, and then finely pulverized by a vibration mill, and then the finely pulverized heat treated product was subjected to particle dispersion treatment by ultrasonic waves and a dispersant. It was found that it is preferable to concentrate cobalt and nickel by performing wet magnetic separation using the above.

(実施例17及び18)
実施例17では、正極材にLMOを用いたリチウムイオン二次電池パックを、実施例1と同様の条件で熱処理及び破砕し、破砕の際に発生したコバルト及びニッケルを含むダストを集塵したものを振動ミルにより微粉砕し、その後に実施例1と同様にして湿式磁選を行い、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
また、実施例18では、正極材にLMOを用いたリチウムイオン二次電池パックを、実施例1と同様の条件で熱処理及び破砕し、破砕の際に発生したコバルト及びニッケルを含むダストを集塵したものを、再熱処理の時間を4時間として再熱処理を行った以外は実施例2と同様にして再熱処理以降の処理を実施し、コバルト及びニッケルの濃縮物を得た。
実施例17及び18における、湿式磁選により得た磁着物と非磁着物の、コバルト、ニッケル、マンガンの品位、及び湿式磁選によるコバルト、ニッケル、マンガンの回収率を表1に示す。これらの結果から、破砕の際に発生した集塵物においても、コバルト、ニッケルの金属が含有されており、これらを濃縮することができることが確認できた。また、再熱処理によりコバルトおよびニッケルの粒塊を大きくでき、コバルト及びニッケルをより濃縮できることが確認できた。
(Examples 17 and 18)
In Example 17, a lithium ion secondary battery pack using LMO as a positive electrode material was heat-treated and crushed under the same conditions as in Example 1, and dust containing cobalt and nickel generated during crushing was collected. Was finely pulverized with a vibration mill, and then wet magnetic separation was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a concentrate of cobalt and nickel.
Further, in Example 18, a lithium ion secondary battery pack using LMO as a positive electrode material is heat-treated and crushed under the same conditions as in Example 1, and dust containing cobalt and nickel generated during crushing is collected. The obtained product was subjected to the treatment after the reheat treatment in the same manner as in Example 2 except that the reheat treatment was performed with the reheat treatment time set to 4 hours to obtain a concentrate of cobalt and nickel.
Table 1 shows the grades of cobalt, nickel, and manganese of the magnetically and non-magnetically separated materials obtained by wet magnetic separation in Examples 17 and 18, and the recovery rates of cobalt, nickel, and manganese by wet magnetic separation. From these results, it was confirmed that the dust collectors generated during crushing also contained cobalt and nickel metals, and these could be concentrated. In addition, it was confirmed that the cobalt and nickel grains could be enlarged by the reheat treatment, and the cobalt and nickel could be more concentrated.

(参考例1)
参考例1では、熱処理を酸化雰囲気で行った以外は実施例10と同様の処理を行い、コバルト及びニッケルのメタルが生成されているか否かを確認した。熱処理後の細粒産物をX線回折装置(株式会社リガク製、UltimaIV)により確認したところ、LiNiCoMn(x+y+z=1)、x=0.33、y=0.33、z=0.33)のピークのみが確認され、コバルト及びニッケルの金属のピークは確認されなかった。つまり、コバルト及びニッケルは酸化されており、酸化物のままであり、メタルの粒塊が形成されておらず、磁力による選別ができないことが確認された。
図7に、参考例1において、コバルトとニッケルのメタルが形成されずに、正極材酸化物形態のままであることを示すX線回折ピーク(スペクトル)を示す。
(Reference example 1)
In Reference Example 1, the same treatment as in Example 10 was performed except that the heat treatment was performed in an oxidizing atmosphere, and it was confirmed whether or not cobalt and nickel metals were produced. Fines product X-ray diffractometer (Rigaku, UltimaIV) after heat treatment was confirmed by, LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1), x = 0.33, y = 0.33, Only the peak of z = 0.33) was confirmed, and the peak of cobalt and nickel metals was not confirmed. That is, it was confirmed that cobalt and nickel were oxidized and remained as oxides, metal agglomerates were not formed, and sorting by magnetic force was not possible.
FIG. 7 shows an X-ray diffraction peak (spectrum) showing that in Reference Example 1, the metal of cobalt and nickel is not formed and remains in the form of the oxide of the positive electrode material.

(参考例2)
参考例2では、熱処理の際の熱処理温度を550℃とした以外は実施例10と同様の処理を行い、コバルト及びニッケルのメタルが生成されているか否かを確認した。熱処理後の細粒産物をX線回折装置(株式会社リガク製、UltimaIV)により確認したところ、LiNiCoMn(x+y+z=1)、x=0.33、y=0.33、z=0.33)のピークと炭素のピークが確認され、コバルト及びニッケルの金属のピークは確認されなかった。つまり、メタルの粒塊は形成されていない(又はほぼ形成されない)状態であり、磁力による選別ができないことが確認された。
図8に、参考例2において、コバルトとニッケルのメタルが形成されずに、正極材酸化物形態のままであることを示すX線回折ピーク(スペクトル)を示す。
(Reference example 2)
In Reference Example 2, the same treatment as in Example 10 was performed except that the heat treatment temperature during the heat treatment was set to 550 ° C., and it was confirmed whether or not cobalt and nickel metals were produced. Fines product X-ray diffractometer (Rigaku, UltimaIV) after heat treatment was confirmed by, LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1), x = 0.33, y = 0.33, A peak of z = 0.33) and a peak of carbon were confirmed, and a peak of cobalt and nickel metals was not confirmed. That is, it was confirmed that the metal agglomerates were not formed (or almost not formed) and could not be sorted by magnetic force.
FIG. 8 shows an X-ray diffraction peak (spectrum) showing that in Reference Example 2, the metal of cobalt and nickel is not formed and remains in the form of the oxide of the positive electrode material.

Figure 0006984055
Figure 0006984055

また、下記の表2〜5では、各実施例の処理の条件等についてまとめたものを示す。

Figure 0006984055
In addition, Tables 2 to 5 below show a summary of the processing conditions and the like of each embodiment.
Figure 0006984055

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(熱処理の温度についての検討)
電池パックの熱処理温度について、750℃から1200℃において、コバルト及びニッケルのメタルが生成されることを熱重量示差熱分析装置(株式会社リガク製)で確認した。
具体的には、炭素と三元系正極材(コバルト、ニッケル、マンガンのモル比が1:1:1)の重量比を3:7に混合したものを熱重量示差熱分析装置で分析した。測定条件としては、窒素雰囲気、昇温速度20℃/分として測定した。
(Examination of heat treatment temperature)
Regarding the heat treatment temperature of the battery pack, it was confirmed by a thermogravimetric differential thermal analyzer (manufactured by Rigaku Co., Ltd.) that cobalt and nickel metals were produced at 750 ° C to 1200 ° C.
Specifically, a mixture of carbon and a ternary positive electrode material (cobalt, nickel, manganese having a molar ratio of 1: 1: 1) at a ratio of 3: 7 was analyzed by a thermogravimetric differential thermal analyzer. The measurement conditions were a nitrogen atmosphere and a heating rate of 20 ° C./min.

図9に、熱処理の温度についての検討を行うための、炭素と三元系正極材の重量比を3:7に混合したものについての熱重量示差熱分析装置による分析の結果を示す。図7においては、縦軸に、質量の変化(Weight:TG曲線)と温度差(Heat Flow;DTA曲線)とを示し、横軸は温度を示す。
図9に示す例においては、400℃付近から吸熱が始まり、750℃付近から重量減少が起きていることがわかる。重量減少と吸熱反応が同時に起きている状態は、還元反応に特徴的なものである。このことから、分析の対象とした正極材試薬の炭素による還元反応が起きていることが示唆される。この例において起きていると考えられる反応としては、以下の反応が考えられる。
2LiMO+C → LiO+2MO+CO
MO+C → M+CO
(ここで、Mは、コバルト、ニッケル、マンガンの複合物、又はいずれかの単体)
このことから、炭素との接触による還元反応を利用してコバルト、ニッケルの金属化を進めるためには、750℃以上で熱処理することが好ましいと考えられる。
FIG. 9 shows the results of analysis by a thermogravimetric differential thermal analyzer for a mixture of carbon and a ternary positive electrode material in a weight ratio of 3: 7 for examining the temperature of the heat treatment. In FIG. 7, the vertical axis shows the change in mass (Weight: TG curve) and the temperature difference (Heat Flow; DTA curve), and the horizontal axis shows the temperature.
In the example shown in FIG. 9, it can be seen that endothermic process starts around 400 ° C. and weight loss occurs around 750 ° C. The state in which the weight loss and the endothermic reaction occur at the same time is characteristic of the reduction reaction. This suggests that a reduction reaction with carbon of the positive electrode material reagent used for analysis has occurred. The following reactions can be considered as the reactions that are considered to occur in this example.
2LiMO 2 + C → Li 2 O + 2MO + CO
MO + C → M + CO
(Here, M is a composite of cobalt, nickel, manganese, or any simple substance)
From this, it is considered preferable to heat-treat at 750 ° C. or higher in order to promote the metallization of cobalt and nickel by utilizing the reduction reaction by contact with carbon.

(再熱処理の温度についての検討)
次に、コバルトとニッケルの金属化が起こる再熱処理の温度について、上記の熱重量示差熱分析装置において検証した。この検証においては、試料(対象)としてのリチウムイオン二次電池に対して、熱処理、破砕、篩分(分級)を行った後の篩下に選別された細粒産物を得て、熱重量示差熱分析装置に供した。このときの測定雰囲気は、上述した実施例と同様に、蓋による還元雰囲気を想定して、完全に空気が無い条件ではなく、積極的に酸素を供給することはしないものの、試料周囲には酸素が存在し、粉体として炭素が共存していることで還元雰囲気となる状態として、空気雰囲気での測定とした。昇温速度は20℃/分とした。
(Examination of temperature of reheat treatment)
Next, the temperature of the reheat treatment in which the metallization of cobalt and nickel occurs was verified by the above thermogravimetric differential thermal analyzer. In this verification, a lithium-ion secondary battery as a sample (target) was heat-treated, crushed, and sieved (classified) to obtain fine-grained products sorted under a sieve, and a thermal weight differential was obtained. It was used for a thermal analyzer. As in the above-mentioned embodiment, the measurement atmosphere at this time is not a condition in which there is no air completely, assuming a reduction atmosphere by the lid, and oxygen is not positively supplied, but oxygen is supplied around the sample. Was present, and the coexistence of carbon as a powder created a reducing atmosphere, and the measurement was performed in an air atmosphere. The heating rate was 20 ° C./min.

図10に、再熱処理の温度についての検討を行うための、リチウムイオン二次電池に熱処理、破砕、及び分級を行って得た細粒産物についての熱重量示差熱分析装置による分析の結果を示す。
図10に示すように、300℃を過ぎた辺りから、重量減少と発熱反応が起きており、炭素が燃焼することが確認された。このとき、燃焼に伴い発生するCO(一酸化炭素)により、コバルト、ニッケル化合物が還元され、金属化反応が進んだ。この例において起きていると考えられる反応としては、以下の反応が考えられる。
2C+O → 2CO
MO+CO → M+CO
(ここで、Mは、コバルト、ニッケル、マンガンの複合物、又はいずれかの単体)
このことから、300℃以上で再熱処理を行うことが好ましいと考えられる。

FIG. 10 shows the results of analysis by a thermogravimetric differential thermal analyzer on fine-grained products obtained by heat-treating, crushing, and classifying a lithium ion secondary battery for examining the temperature of reheat treatment. ..
As shown in FIG. 10, it was confirmed that the weight loss and the exothermic reaction occurred from around 300 ° C., and the carbon burned. At this time, the cobalt and nickel compounds were reduced by CO (carbon monoxide) generated by combustion, and the metallization reaction proceeded. The following reactions can be considered as the reactions that are considered to occur in this example.
2C + O 2 → 2CO
MO + CO → M + CO 2
(Here, M is a composite of cobalt, nickel, manganese, or any simple substance)
From this, it is considered preferable to perform the reheat treatment at 300 ° C. or higher.

Claims (15)

コバルト及びニッケルの少なくとも1種の元素と、マンガンとを含むリチウムイオン二次電池又はその正極材を処理して、コバルト及びニッケルの少なくとも1種を含む有価金属を濃縮する、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法であって、In a lithium ion secondary battery containing at least one element of cobalt and nickel and manganese, a lithium ion secondary battery or a positive electrode material thereof is treated to concentrate a valuable metal containing at least one element of cobalt and nickel. It is a method of concentrating the contained valuable metals.
前記リチウムイオン二次電池又はその正極材を600℃〜1200℃に加熱する熱処理工程と、A heat treatment step of heating the lithium ion secondary battery or its positive electrode material to 600 ° C to 1200 ° C.
前記熱処理工程で得られた熱処理物を破砕し分級する破砕分級工程と、A crushing and classifying step of crushing and classifying the heat-treated product obtained in the heat treatment step,
前記破砕分級工程で得られた細粒産物を再度700℃以上1100℃以下に加熱し、マンガンを酸化状態のままコバルト及びニッケルの少なくとも1種の有価金属を含む粒塊を形成させる再熱処理工程と、A reheat treatment step of heating the fine granule product obtained in the crushing classification step to 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower again to form a granule containing at least one valuable metal of cobalt and nickel while keeping manganese in an oxidized state. ,
を含むことを特徴とする、リチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。A method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery, which comprises.
前記リチウムイオン二次電池における負極材がカーボンを含む、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode material in the lithium ion secondary battery contains carbon. 前記再熱処理工程で得られた再熱処理物から、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物を選別して回収する選別工程を含む、請求項1から2のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The lithium according to any one of claims 1 to 2, which comprises a sorting step of sorting and recovering a product in which at least one of cobalt and nickel is concentrated from the reheat-treated product obtained in the reheat treatment step. A method for concentrating valuable metals contained in an ion secondary battery. 前記選別工程で、コバルト及びニッケルの少なくともいずれかが濃縮した産物と、マンガンが濃縮した産物とを回収する、請求項3に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating a valuable metal contained in a lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein in the sorting step, a product enriched with at least one of cobalt and nickel and a product enriched with manganese are recovered. 前記選別工程が、磁性、粒径、及び比重の少なくともいずれかの違いを利用した分離を行う工程である、請求項3から4のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The lithium ion secondary battery according to any one of claims 3 to 4, wherein the sorting step is a step of performing separation using at least any difference in magnetism, particle size, and specific gravity. Method for concentrating valuable metals. 前記熱処理工程において、リチウムイオン二次電池がアルミニウムを含むケースに収容されており、加熱時にケース由来のアルミニウムを分離する、請求項1から5のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein in the heat treatment step, the lithium ion secondary battery is housed in a case containing aluminum and the aluminum derived from the case is separated at the time of heating. A method for concentrating valuable metals contained in. 前記破砕分級工程において、衝撃、せん断又は圧縮による破砕を行い、篩目0.1mm〜2.4mmの篩を用いて分級を行う、請求項1から6のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The lithium ion according to any one of claims 1 to 6, wherein in the crushing classification step, crushing is performed by impact, shearing or compression, and classification is performed using a sieve having a sieve mesh of 0.1 mm to 2.4 mm. A method for concentrating valuable metals contained in a secondary battery. 前記再熱処理工程において、前記コバルト及びニッケルの少なくとも1種の金属を含む粒塊における、累積50%体積粒子径DCumulative 50% volume particle diameter D in the grain mass containing at least one metal of cobalt and nickel in the reheat treatment step. 5050 が1μm以上である、請求項1から7のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the thickness is 1 μm or more. 前記選別工程が磁力選別工程であり、磁力選別工程の磁石の磁束密度が0.01テスラ以上2テスラ以下である、請求項3に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein the sorting step is a magnetic force sorting step, and the magnetic flux density of the magnet in the magnetic force sorting step is 0.01 tesla or more and 2 tesla or less. 前記磁力選別工程が湿式磁力選別であり、適用するスラリーに対し、分散剤を50mg/L以上添加する、請求項9に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to claim 9, wherein the magnetic force sorting step is wet magnetic force sorting, and a dispersant of 50 mg / L or more is added to the slurry to be applied. 前記湿式磁力選別で適用するスラリーに対し、超音波による粒子分散処理を行う、請求項10に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to claim 10, wherein the slurry applied by the wet magnetic force sorting is subjected to particle dispersion treatment by ultrasonic waves. 前記熱処理工程及び前記再熱処理工程の少なくとも1つの工程において、還元成分を添加して還元雰囲気を形成する、請求項1から11のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The valuable value contained in the lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 11, wherein a reducing component is added to form a reducing atmosphere in at least one of the heat treatment step and the reheat treatment step. Metal concentration method. 前記熱処理工程又は前記再熱処理工程で、熱処理時間の一部の時間を空気雰囲気又は酸化雰囲気で加熱し、熱処理物又は再熱処理物の還元成分の品位を低減する、請求項1から12のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。Any of claims 1 to 12, wherein in the heat treatment step or the reheat treatment step, a part of the heat treatment time is heated in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere to reduce the quality of the reduced component of the heat-treated product or the reheat-treated product. The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to one item. 前記再熱処理工程の後、且つ前記選別工程の前に熱処理物を再度破砕する再破砕工程を行う、請求項3に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。The method for concentrating valuable metals contained in a lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein a re-crushing step of re-crushing the heat-treated product is performed after the re-heat treatment step and before the sorting step. 前記破砕分級工程で得られた前記細粒産物に対し、磁力を用いた磁力選別工程を行い、前記磁力選別工程で得られた磁着物に対して前記再熱処理工程を行う、請求項1から14のいずれか1つの項に記載のリチウムイオン二次電池に含まれる有価金属の濃縮方法。Claims 1 to 14 include performing a magnetic force sorting step using a magnetic force on the fine-grained product obtained in the crushing classification step, and performing the reheat treatment step on the magnetically deposited material obtained in the magnetic force sorting step. The method for concentrating valuable metals contained in the lithium ion secondary battery according to any one of the above.
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