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JPWO2000019557A1 - Battery disassembly method - Google Patents

Battery disassembly method

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JPWO2000019557A1
JPWO2000019557A1 JP2000-572960A JP2000572960A JPWO2000019557A1 JP WO2000019557 A1 JPWO2000019557 A1 JP WO2000019557A1 JP 2000572960 A JP2000572960 A JP 2000572960A JP WO2000019557 A1 JPWO2000019557 A1 JP WO2000019557A1
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battery
lithium
sorting
battery cells
batteries
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JP2000-572960A
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忠明 谷井
鋭 都築
士郎 本村
武男 神村
健治 佐々木
正和 矢吹
清則 西田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 本発明は使用済みリチウムイオン電池の安全かつ効率的な解体処理方法を提供するもので、より具体的には、密封電池セルを保護するプラスチックケースを安定且つ確実に系外に分離するとともに、リチウム一遷移金属複合酸化物であるコバルト酸リチウムとアルミニウムと、銅など有価物を分離回収すべく、前記電池を−50℃以上に冷却した状態下において前記プラスチックより剛性と比重の高い複数の物体を利用して前記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付与し、前記電池を密封電池セルとプラスチックケースに選別するケース破開選別工程と、前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルを非酸化性雰囲気下で少なくとも200℃以上の温度で前記電池セルを加熱し、主として有機材を分離する加熱分離工程と、前記セル破砕工程で破砕された破砕物より順次ノイズ物質を除去して目的有用物質を選別する一又は複数の選別工程とを含むを含むことを特徴とする。 (57) [Abstract] The present invention provides a safe and efficient method for dismantling and processing used lithium-ion batteries. More specifically, the present invention is characterized by comprising a case breaking and sorting process in which the plastic cases protecting the sealed battery cells are stably and reliably separated outside the system, and valuable materials such as lithium cobalt oxide, a lithium-transition metal composite oxide, aluminum, and copper are separated and recovered. The process involves cooling the batteries to -50°C or below and repeatedly vibrating or applying clamping pressure to the batteries using multiple objects that are more rigid and have a higher specific gravity than the plastic, thereby separating the batteries into sealed battery cells and plastic cases; a heating and separation process in which the sealed battery cells sorted in the case breaking and sorting process are heated to a temperature of at least 200°C or higher in a non-oxidizing atmosphere to separate mainly organic materials; and one or more sorting processes in which noise substances are sequentially removed from the crushed material crushed in the cell crushing process to separate the target useful materials.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

技術分野 本発明は密封電池本体(密封電池セル)がプラスチックケースで保護された電
池の解体処理方法、特に非水溶媒系電池の処理方法に係り、更に詳細には電池中
の電解質に、陽イオンとルイス酸イオンからなる塩を含む電池の処理方法に係り
、特に電池中の電解質に六フッ化リン酸リチウムを含有する使用済みリチウムイ
オン電池の安全かつ効率的な処理方法に関する。 ここで非水溶媒系電池とは電解液に非水溶媒を使用し、負極にリチウム等の軽
金属を使用した、特に非水電解液二次電池を指す。 また、非水溶媒とは、水以外のすべての溶媒をいい、この中には水以外の純溶
媒はかりでなく、いくつかの溶媒の混合物も含まれる。 背景技術 最近の地球温暖化傾向に対し新たな火力発電の増設も差し控える中で電力の有
効利用が叫ばれ、その一手段として夜間の余剰電力を一時的に蓄え、昼間に放出
させる電力使用平準化の励行も考えられ、それに対応できる電力貯蔵用二次電池
の出現が期待され、また、大気汚染防止の立場から自動車用電源としての大型二
次電池の早期実用化が期待されている。 また、小型二次電池も、コンピュータ、ワープロ等のバックアップ用電源、小
型家電機器の電源、特に携帯用電気機具の普及、性能アップにつれ、需要は年々
増大の一途を辿る状況にある。かかる拡大する電池の需要に対して、電池に使用
される化学物質の有効利用と電池による環境汚染対策確立も強く要望されてきて
いる。 これら二次電池には、使用する機器の性能に比例して高性能の二次電池が要求
され、主にリチウムイオンを層間化合物に導入したものを正極活物質に使用し、
負極活物質にグラファイトを用いたリチウムイオン電池が実用化されているが、
上記リチリムイオン電池には、リチウムや遷移金属など再利用可能な有価物質が
使用されている一方、反応活性なアルカリ金属等の負極活物質や水と反応しやす
い物質を含む電解質も使用されている。 従って、リチリムイオン電池等の使用済非水溶媒系電池の解体の際は、電池活
性物質または電解液などの活性物質を安全に不活性化しつつ、再利用可能な有価
物質を効率的に回収して安全に解体を図る必要がある。 しかしながらリチウムイオン電池の構成には、水と反応して水素を発生する金
属リチウムと有機溶媒とが使用されており、このような発火性のある複数の化合
物を内蔵したリチウム電池よりコバルト酸リチウム等の有価物質の回収はなかな
か困難である。 例えば特開平6−346160号や特開平7−245126号には使用済みリ
チウム二次電池からコバルト(コバルト酸リチウム)を含む有価物を回収するた
めに、使用済みリチウム二次電池を焙焼し、次に破砕した後、破砕物を篩分けし
て篩下から磁石選別等により有価物を回収する技術が開示されている。 又、特開平7−207349号においては、使用済みリチウム二次電池を35
0〜1000℃で一次燃焼し、次に破砕した後、破砕物を篩分けして得られた篩
下を二次燃焼し、次に酸で処理し、更に該処理液に酸化性ガスを吹込みながら該
処理液のPHを4〜5.5に調整して濾過した後、該瀘液にアルカリを添加して
該沈殿物より有価物を回収する技術が開示されている。 しかしながらリチウムイオン電池の密封電池セルはプラスチックケースに保護
密閉されており、更に電池構成部材である負極活物質、セパレータ、正極活物質
、電解液、集電体等はステンレス若しくは鉄製の密封電池セルケース内に保護さ
れているために、前記いずれの技術のように、使用済みリチウム二次電池を35
0〜1000℃で一次燃焼すると、その燃焼熱により密封電池セル内のコバルト
酸リチウムが分解して酸素を発生すると同時に電解液中の揮発性(引火性)溶媒
が蒸発し、前記蒸発圧によりセルケース等が破開し、上記蒸発した可燃性有機溶
剤及び酸素が発火するか、あるいは急激な内部圧力の上昇により爆発する可能性
がある。 又、特開平6−251805号には、、ウオータジェットなどの手段で、リチ
ウム電池ケースを切断或いは穴開け等により開口を行なった後に、リチウムを水
などの反応剤と反応させて処理し、リチウム、副生成物の水素、電解液を回収し
て利用することによって、火災の原因となる発火を起こさず、安全に効率よく回
収できる技術が開示されている。特に前記電池ケースの切断水素との発火を抑え
るために不活性ガス雰囲気下で行なっているが、ウオータジェットを用いるため
にその温度は常温であり、常温下での水の存在は、未放電リチウムイオン電池に
含まれている反応活性なリチウムは空気中の水分と激しく反応して可燃性水素ガ
スを発生し、後記するような問題が生じる。 更に、特開平6−338352号には、リチウムを含む負極を露出する工程1
、前記電池から電解質を分離する工程2に加えて、リチウムと水若しくはアルコ
ールとの接触により多量の水素の発生を抑えるために、先ず第一の条件でリチウ
ムを含む負極表面をアルコールや水等の処理溶液で処理した後、次に第二の条件
でリチウムを含む負極内部を前記のような処理溶液で処理した工程3を設けたも
のである。 そして前記従来技術においては、リチウムを含む負極を露出する工程として乾
燥空気下等でハンマークラッシャやタイヤモンドカッタ、更にはカッタミキサ等
で破砕する技術が開示されているが、前記したように複数の密封電池セルが一体
的に包被されているプラスチックケースと金属製の密封電池セルケースを同時に
一体的に切断することは、前記セルケースの破砕物にプラスチックケースの残渣
がこびりつき、その分離除去が困難であるのみならず、未放電リチウムイオン電
池を破砕する際に、正極と負極とが接触し短絡電流が流れ、上記短絡電流により
、発生したジュール熱のため電池内温度が上昇し、該温度上昇により、正極を構
成するコバルト酸リチウムが分解して酸素を発生すると同時に電解液中の揮発性
(引火性)溶媒が蒸発し、そして、上記蒸発した可燃有機溶剤及び酸素が切断の
際発生する火花に引火し発火するか、あるいは急激な内部圧力の上昇により爆発
する可能性がある。 又前記従来技術においては、リチウムと水若しくはアルコールとの接触により
多量の水素の発生を抑えるために第一の条件と第二の条件で二段階処理を行なっ
ているが、前記二段階処理を行なうために、水素の発生量をモニタしながら供給
する処理液の組成や供給量をコントロールしなければならず、その制御が煩雑す
るのみならず、水素が発生するという基本的な欠点は解消し得ない。 次に上記従来技術の課題を踏まえて、本発明の代表的な解体処理電池であるリ
チウムイオン電池の構成及びその基本的課題について説明する。 上記リチウムイオン電池は、丸型若しくは角型状の複数の密封電池セル(電池
単位)と、該セル制卸用の基板および電気的接続の為の配線を包被するプラスチ
ックケースを有し、プラスチックケースが重量割合、20%を占めている。 さらに密封電池セルは正極、該正極が塗布された正極集電体、負極、該負極が
塗布された負極集電体、前記両集電体間に介装するセパレータ、及びセルハウジ
ングからなる。 正極集電体としては、アルミ箔等の薄板状部材を使用し、負極集電体としては
銅箔等の薄板状部材が使用されている。 また、正極活物質は、コバルト酸リチウム等のリチウムイオンと特定の金属か
らなるリチウム含有複合金属酸化物の単独または混合物または面溶体より構成し
てある。 そして、正極は上記正極活物質に例えばアセチレンブラックなどの電子伝導補
助材(導電剤)とポリビリデンクロライドおよび溶剤であるn−メチルピロリド
ンとから調整された塗布剤でアルミ箔等の正極集電体上に塗布形成してある。 次に、負極活物質は、リチウムを取込み放出しうる物質で、リチウム金属また
はリチウム含有化合物が多用されているが、そのリチウム含有化合物にはリチウ
ム合金とそれ以外のものとがある。 リチウム合金以外のリチウム含有化合物としては、例えば乱層構造を有する炭
素材料、黒鉛などがあり、製造時にリチウムを含まないものでも負極として作用
するときは、化学的電気的手投によりリチウムを含有した状態になる。 そして、負極は上記負極活物質にポリビリデンクロライドとからなるバインダ
と溶剤であるn−メチルピロリドンとから調整された塗布剤で銅箔等の負極集電
体上に塗布形成されている。 次に、電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート、ジエチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルエーテル等の単独または2種以上の混
合溶媒に例えば六フッ化リン酸リチウムLiPF等のフッ素化合物を単独ない
し2種以上を溶解させた有機電解液が使用されている。 また、セパレータは多孔性ポリプロピレンフィルム等の多孔性樹脂フィルムを
使用してある。 そして密封電池セルは上記のようにして形成されたシート状極集電体とシート
状負極集電体との間にセパレータを介在させて形成した渦巻き体を前記有機電解
液とともに、ニッケルメッキを施した銅板若しくはステンレス鋼よりなるセルハ
ウジングに封入したものである。そしてセルハウジングには一般に内部圧力の上
昇による破裂を防止するために安全弁が取り付けられている。 なお、上記リチウム一次電池に対し、負極に金属リチウムを使用した非水電解
質二次電池が開発されているが、この場合、充放電の繰り返しにより負極に使用
した金属リチウムなどデンドライトに成長し、正極と接触短絡を起こし寿命が短
くなる問題がある。この問題解決のため、最近は、炭素材料を負極活物質として
利用する非水電解質二次電池が提案され、この場合正極活物質としてリチウム複
合酸化物を使用することにより、安全且つ長寿命の高エネルギー密度の二次電池
が期待されている。 従って前記リチウムイオン電池は大気、水若しくは温度に対し不安定な電池活
性物質や電解液を含むため、これを処理する場合、下記のような問題がある。 (1)廃電池中には密封電池セル以外にこれを単数若しくは複数個まとめて保
持するプラスチックケースが重量割合で、20%を占めており、コバルトを回収
する上でできるだけ早く系外に分離すること経済的といえる。 (2)例えば、コバルト酸リチウムを正極材とする未放電リチウムイオン電池
を常温中で破砕する場合、正極と負極とが接触し短絡電流が流れ、上記短絡電流
により、発生したジュール熱のため電池内温度が上昇する。 (3)さらに上記温度上昇により、正極を構成するコバルト酸リチウムが分解
して酸素を発生すると同時に電解液中の揮発性(引火性)溶媒が蒸発する。 そして、上記蒸発した可燃性有機溶剤及び酸素が切断の際発生する火花に引火
し発火するか、あるいは急激な内部圧力の上昇により爆発する可能性がある。 この引火は放電電池でも起こり発火する可能性がある。 (4)さらに、未放電リチウムイオン電池に含まれている反応活性なリチウム
は空気中の水分と激しく反応して可燃性水素ガスを発生する。この反応は放電電
池でも起こり同じように可燃性水素ガスを発生する恐れがある。 (5)又、電解質の六フッ化リン酸リチウム等フッソ化合物は空気中の水分と
反応して五フッ化リン、フッ化水素等の有毒ガスを発生する恐れがある。即ち、
上記リチウムイオン電池の電解質としては、たとえば、エチレンカーボネート、
ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルエーテル等の単独ま
たは2種以上の混合溶媒に例えば六フッ化リン酸リチウムLiPF等のフッ素
化合物を単独ないし2種以上を溶解させた有機電解質が使用されているが、該電
解質の六フッ化リン酸リチウム等フッソ化合物は空気中の水分と反応して五フッ
化リン、フッ化水素等の有毒ガスを発生する恐れがある。なお、他のフッ素化合
物として六フッ化ヒ素リン酸はフッ化ヒ素、フッ化水素等の有毒ガスを発生する
恐れがある。この反応は他の非水溶媒系放電電池でも起こり、同じように五フッ
化リン、五フッ化ヒ素、フッ化水素などの有毒ガスを発生する恐れがある。 (6)また、リチウムイオン電池は、電解質を介在物として、コバルト酸リチ
ウムがアルミ箔に塗布剤で塗布された正極片、グラファイトが集電体である銅箔
に塗布剤で塗布された負極片、セパレータとしてのポリプロピレン及びポリエチ
レン、セルハウジングとしての容器構成材としての鋼材やアルミニウム材等を含
む構成としているが、電池の処理に際して、これらの構成成分を再利用可能な形
で分離回収することが必要である。特に有価物質として、前記正極片では塗布剤
で塗布されたアルミニウムよりのコバルト酸リチウムを分離回収ならびに負極片
ではグラファイトが塗布された状態より銅の分離回収は困難である。 (7)又ラップトップのパソコンや携帯電話等に用いる二次電池(以下プラス
チックケースが包被されたものをパック状電池、プラスチックケース内の包被さ
れた一又は複数の電池セルを電池セルという)においては、密封電池セルを包被
するプラスチックケースが重量割合で20%を占めており、コバルトを回収する
上でできるだけ早く系外に分離することが経済的といえることは前記した通りで
あるが、後記従来技術に示すように、ハンマークラッシャやダイヤモンドカッタ
、更にはカッタミキサ等でプラスチックケースを破開して密封電池セルを露出し
ようとすると、前記セルケースの破砕物にプラスチックケースの残渣がこびりつ
き、その分離除去が困難であるのみならず、後工程で前記密封電池セルを破砕す
る際に、前記残渣により正極と負極とが接触し短絡電流が流れ、前記したように
セル内の急激な内部圧力の上昇により爆発する可能性がある。 一方、前記パック状電池を燃焼によりその外側のプラスチックケースを焼却し
ようとしても、その燃焼熱により密封電池セル内のコバルト酸リチウムが分解し
て酸素を発生すると同時に電解液中の揮発性(引火性)溶媒が蒸発し、蒸発した
可燃性有機剤及び酸素が発火するか、あるいは急激な内部圧力の上昇により爆発
する可能性がある。 従って、常温下での電池の破砕若しは燃焼によっても、プラスチックケースと
密封電池セルとを安全且つ効率的に破砕することは従来の技術では困難であった そこでWO94/25167の先行技術において、パック状電池をプラスチッ
クケースと電池セルに分別破開するために、前記パック状電池を液体窒素浴等に
より、略−100℃前後まで低下させた後、5〜20メートルの高さから落下す
るエネルギに相当する衝撃エネルギを一度衝突させて、より具体的には700〜
900rpm前後の回転力を有するスコップ羽根を有するロータを用いて前記パ
ック状電池に加速力を付けて落下塔の壁面に衝突させてプラスチックケースのみ
の破開を行って、密封電池セルを取り出すように構成している。 しかしながら100J/kg〜600J/kgの大きな衝突エネルギを一回の
衝突のみで安定して付与することも困難であり、結果としてこの従来技術は実用
的に乏しいといえる。 又前記従来技術や本発明に類似する技術として特開平10−241748号が
開示されているが、かかる従来技術は、冷凍破開により前記密封電池セルとプラ
スチックケースに選別するものではなく、プラスチックケースを除去した後の安
全弁を有する密封電池セル自体を冷凍破砕するもので、その対象が異なる。 発明の開示 本発明の目的は、使用済みリチウムイオン電池の安全かつ効率的な解体処理方
法を提供するもので、より具体的には、密封電池セルを保護するプラスチックケ
ースを安定且つ確実に然もできるだけ早く系外に分離することを第一の目的とす
る。 第二の目的は、リチウムイオン電池の破開においては、正負電極間の短絡の際
の過大短絡電流に起因する事故防止のための短絡防止を図ることにある。 第三の目的は、温度上昇による正極構成部材であるコバルト酸リチウムの分解
による酸素発生防止ならびに発生する電解液中の揮発性溶媒の蒸発防止を図るこ
とにある。 第四の目的は、リチウム電池に残存する反応活性なリチウムが雰囲気空気の水
分と反応して可燃性水素ガスの発生防止を図ることにある。 第五の目的は、電解質の六フッ化リン酸リチウム等のフッ素化合物と雰囲気空
気の水分との反応による有毒ガスの発生防止を図ることにある。 第六の目的は、解体粉砕された混合物より電解質とそれを含む溶媒と、固形分
との完全分離を行ないながら解体処理を行なうことにある。 第七の目的は、溶媒系と固形分処理系はそれぞれ別の処理系で行なう必要があ
る。特に固形分処理においては毒性のある電解質のフッ素化合物や引火性溶剤の
介在を除去し、それらに対する配慮を皆無としながらながら解体処理を行なうこ
とにある。 第八の目的は、コバルト酸リチウムの回収効率と回収した際の純度の向上を図
った処理方法の提供にある。 第九の目的は、陽イオンとルイス酸イオンからなる塩を含む電池、特にリチウ
ムイオン電池の安全かつ効率的な解体処理方法を提供するもので、より具体的に
は、電解質の六フッ化リン酸リチウム等のフッ素化合物の有毒ガスの発生防止を
はかりながら、該リチウムイオン電池の安全な処理方法の提供を目的とする。 本発明の他の目的は、後記する発明の説明及び実施例の説明より明らかになる
が、いずれもリチウム一遷移金属複合酸化物であるコバルト酸リチウムとアルミ
ニウム、銅など有価物を分離回収すべく特にリチウムイオン電池の安全且つ効率
的な処理方法の提供を目的とすることに集約される。 次に本発明の構成について説明する。 本発明は、一又は複数の密封電池本体(以下電池セルという)がプラスチック
ケースで保護されたパック状電池(以下電池という)の処理方法において、 前記電池を−50℃以下に冷却した状態下において前記プラスチックより剛性
と比重の高し複数の物体を利用して前記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付
与し、前記電池を密封電池セルとプラスチックケースに選別するケース破開選別
工程と、 前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルを非酸化性雰囲気下で少な
くとも200℃以上の温度で前記電池セルを加熱し、主として有機材を分離する
加熱分離工程を含むことを特徴とする。 即ち前記従来技術で説明したように100J/kg〜600J/kgの大きな
衝突エネルギを一回の衝突のみで安定して付与することも困難であるために、前
記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付与し、前記電池を密封電池セルよりプ
ラスチックケースを粉砕選別している。 より具体的にはケース破開選別工程は、−50℃以下の冷却下において前記プ
ラスチックより剛性と比重の高い複数の物体を前電池と混在させた状態で振動を
付与し、前記振動が低周波振動である例えはボール振動装置を用いるのがよい。
この場合前記振動付与ボールの大きさは、体積比で分離させた電池セルの0.2
〜1倍以下であるのがよい。 又前記ケース破開選別工程は、−50℃以下の冷却下において前記プラスチッ
クより剛性と比重の高い複数の物体間に挟圧且つ振動を付与させながらプラスチ
ックケースと電池セルに破砕分離するのがよく、より具体的には、前記挟圧させ
る物体が−50℃以下に冷却た状態で回転している断面円形、楕円形、若しくは
方形の軸体(中空軸も含む)であり、該回転空間に付与する振動が低周波振動で
あるのがよい。 尚、本発明は、密封電池セルがプラスチックケースで保護された電池の処理方
法に適用されるもので、必ずしもリチウムイオン電池や非水溶媒電池のみに限定
さねない。 又前記プラスチックケースと密封電池セルの選別は密封電池セルケースが磁性
体の場合は、磁選を行なってもよく、又その以外の例えばアルミニウム材の場合
は比重差や篩分け等を利用して選別することが出来、その選別は任意である。 次に前記発明の、第二の要旨について説明する。 前記したようにリチウムイオン電池を構成する正極集電体としては、アルミ箔
等の薄板状部材を使用し、負極集電体としては銅箔等の薄板状部材が使用されて
いる。 これらを内蔵する電池セルを空気中で燃焼させると、前記セル中の正極アルミ
ニウム及び負極銅は酸化され、酸化アルミニウム及び酸化銅となる。この酸化ア
ルミニウム及び酸化銅はもろいため、正極集電体としてアルミ箔等に付着した微
粒子のコバルト酸リチウムを剥離するときにこれらの酸化アルミニウム等も微粒
化し、これらがコバルト酸リチウムの回収物に混合し、製品としてのコバルト酸
リチウムの純度が低下する。 一方、特開平10−241748号において、前記密封電池セルを電解液溶媒
の融点以下に維持した状態で破砕する技術が開示されている。 かかる従来技術は、しかしながら密封電池セル自体を冷凍破砕すると下記のよ
うな問題が生じる。 密封電池セルはセパレータ等を構成するポリエチレンやポリプロピレン等が 内蔵されており、これらのかさ比重は約0.2であり、後工程でこれらを効率よ
く処理するためには大型化する必要がある。 又、冷凍破砕のみでは金属成分とポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂成 分を完全に分離するのが困難である。 そこで本発明の第二の要旨として、密封電池セルに安全弁が付されていること
を利用して前記第一の要旨のケース破開選別工程された密封電池セルを非酸化性
雰囲気下で少なくとも200℃以上の温度で前記電池セルを加熱し、主として有
機材を分離する加熱分離工程を含むことを特徴としている。 尚、前記温度は有機樹脂成分を完全に分離除去するのに、500℃以上で加熱
するのが好ましく、更にその排出ガスにダイオキシン等の発生を抑制するには、
略800℃以上の温度で加熱するのがよい。 又、非酸化性雰囲気には、真空雰囲気と不活性ガス雰囲気がある。 本発明によれば、例えば第1図及び第7図に示すように、真空若しくは不活性
ガス雰囲気下で前記密封電池セルを200℃以上で加熱すると、ポリプロピンや
ポリエチレン等のセパレータ構成部材、電解質の六フッ化リン酸リチウム等、溶
媒としての、エチレンカーボネート、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボ
ネート、ジエチルエーテル等の部材、言い換えれば有機溶媒や有機樹脂の熱分解
物等が前記電池セルの安全弁より放出且つ昇散し、この際昇散するガスは引火性
の高い可燃性有機溶剤等も含まれるが、その雰囲気が真空若しくは不活性ガス雰
囲気下であるために、酸素による発火や急激な内部圧力の上昇により爆発する可
能性がない。 さらに、未放電リチウムイオン電池に含まれている反応活性なリチウムの反応
も阻止される。 又、コバルト酸リチウムが塗布された正極片としてのアルミ箔や、グラファイ
トが塗布された負極片としての銅箔も酸化することがなく、この結果、電池セル
中のアルミ箔及び銅箔は酸化されることなく、言い換えればもろくなることがな
いために、アルミ箔等に付着した微粒子のコバルト酸リチウムを剥離するときに
もこれらが微位化することなく、箔若しくは金属分子の状態(熱により溶けた場
合でも)を維持できるために、コバルト酸リチウムの回収が容易であり、製品と
してのコバルト酸リチウムの純度が向上する。 即ち、本発明は、前記非酸化性雰囲気下が、真空雰囲気下である場合において
、前記加熱分離された有機溶剤や有機樹脂の熱分解物等の有機材を冷却して回収
することを特徴とする。 又本発明によれば、前記非酸化性雰囲気下が、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネ
オン等の不活性ガス雰囲気下である場合において、前記加熱分離されたガス材以
外の液体若しく固体状の機材を不活性ガスその他の非酸化性ガス雰囲気下で加熱
して焙焼を行なうことを特徴とする。 又請求の範囲第5項以下の発明は、前記電池の解体処理方法を順序を追って特
定したもので、 前記電池を密封電池セルとプラスチックケースに選別するケース破開選別工程
と、 前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルより主として有機材を分離
する工程を含む事は前記したとおりであるが、更に前記セル破砕工程で破砕され
た破砕物より順次ノイズ物質を除去して目的有用物質を選別する一又は複数の選
別工程を含むことを特徴としている。 そして請求の範囲第6項記載の発明においては、超音波振動、若しくはボール
振動等の振動剥離手段により前記金属箔から正(負)極活物質を分離することを
特定としている。 又同様に請求の範囲第7項記載の発明においては、剥離用薬剤により、若しく
は該剥離用薬剤に振動剥離手段を組合せて、前記金属箔から正(負)極活物質を
分離することを特定している。 更に請求の範囲第8項記載の発明においては、強酸若しくは強アルカリ溶液を
利用して前記金属箔を溶解して正(負)極活物質を分離するようにしている。 そして前記手段によりアルミ箔や銅箔等の金属箔と、有価物であるコバルト酸
リチウムと球状黒鉛が分離されるが、前記コバルト酸リチウムと球状黒鉛微粒状
の粉粒体であるために、その後の焙焼等を行なう上で、その取扱いが煩雑化する
。 そこで本発明において、前記金属箔と正(負)極活物質を含む粉状物質を篩分
けにより分離した後、該粉状物質を造粒することを特徴としている。 かかる発明によれば、前記コバルト酸リチウムと球状黒鉛の粉粒体は、造粒に
よりいわゆる豆炭状になり、その後の焙焼が容易になる。 尚、前記焙焼は必ずしも必須条件ではなく、請求の範囲第15項記載のように
、前記金属箔と正(負)極活物質を含む粉状物質を篩分けにより分離した後、該
篩分けによる回収物を水中沈降分離してカーボン等が除去されたコバルト酸リチ
ウムを回収するしてもよい。 この場合、水中沈降分離工程で排出された排出水を浮遊分離してカーボン等を
除去する工程とを含むのが有利であり、更に前記水中沈降分離工程で、回収物よ
り水溶されたフッ化物イオンとリン酸イオン等のイオン水溶液がある場合は、後
記するように、カーボン等を除去する浮遊分離工程を経た後、該イオン水溶液に
消石灰等固定剤を添加して固定する工程を含むのがよい。 さてアルミ箔や銅箔等の金属箔と、有価物であるコバルト酸リチウムと球状黒
鉛等の樹脂等の固形分処理系と前記溶媒系とは、それぞれ別の処理系で行なう必
要がある。特に固形分処理においては、毒性のある電解質のフッ素化合物や引火
性溶剤の介在を除去し、それらに対する配慮を皆無としながらながら解体処理を
行なう必要がある。 そこで本発明において、前記目的有用物質を選別する選別工程に、水洗により
有害物質である六フッ化リン酸リチウムを水溶液中に溶解させ、分離する工程を
含み、そして更に水溶液中に溶解させた六フッ化リン酸リチウムは、後記するよ
うに処理固定するのがよい。 即ち、本発明は、所定の選別工程により分離した六フッ化リン酸リチウムを加
熱した酸水溶液の存在下でフッ化物イオンとリン酸イオンに分解した後、前記イ
オン水溶液に消石灰等固定剤を添加して固定することを特徴とする。 又、前記従来技術の特開平6−346160号や特開平7−245126号に
は使用済みリチウム二次電池からコバルト酸リチウム等の有価物を回収するため
に、使用済みリチウム二次電池を焙焼し、次に破砕した後、破砕物を篩分けして
篩下からコバルト酸リチウムを回収するようにしているが、コバルト酸リチウム
はその粒径が微小径である為に、篩上等の不純物に付着して篩下のみでは十分回
収できない。 そこで本発明において、加熱操作にて樹脂成分等を除去したものを水洗し、そ
の粒径が微小径のコバルト酸リチウム等の正(負)極活物質を水中に分散させ、
該分散物質を回収する工程を含むことを特徴としている。 又、本発明は、前記イオン含有ガス等の固定を前記のような湿式処理ではなく
、バグフィルタ等の乾式処理にて行なってもよく、具体的に前記加熱分離工程で
六フッ化リン酸リチウム等の有害物質を、加熱によりフッ化物イオンとリン酸イ
オン等のイオン含有ガスに分解した後、該イオン含有ガス粉状の消石灰等固定剤
に乾式接触させて固定する工程が、前記目的有用物質を選別する選別工程に含む
ことを特徴とする。 かかる発明であれば、バグフィルタ等の乾式処理であるために、取り扱いの容
易化と装置の小型化につながる。 又本発明は、前記目的有用物質を選別する選別工程に、前記金属箔と正(負)
極活物質を含む粉状物質を篩分けにより分離した後、磁選等により鉄分を除去す
る工程を設けても良い。 かかる発明によれば、前記磁選工程を付加することにより回収物中に混在する
鉄を除去して高純度のコバルト酸リチウムを得ることが出来る。 尚、回収コバルト酸リチウム中の鉄含有物が使用目的に合致している場合もあ
り、この場合は、前記磁選工程を省略できる。 さて前記発明における「加熱手段+排ガス処理」又は水洗等の所定の選別工程
により水中に分離させた後の、六フッ化リン酸リチウム水溶液は水溶液として安
定、より具体的にはイオン化することなく水中に安定的に存在するために、この
状態で消石灰Ca(OH)を添加して安定な(CaFおよびCa(PO
)を生成させることは出来ない、言換えれば固定化できない。 そこで六フッ化リン酸リチウム水溶液に酸を加えて、前記水溶液を酸側に保持
することにより、下記の1)式のように(加水)分解を促進させることが検討さ
れるが、常温で酸を加えても、又、前記酸の濃度を上げても前記(加水)分解が
余り促進されないことが判明した。又、酸の濃度上げることは設備の腐食や安全
性の問題もある。 LiPF+5HO→LiOH+HF+PO(OH) …1) そこで本出願人は種々の実験の結果、前記酸を加熱、具体的には65℃〜10
0℃(沸騰しない温度)に加熱した酸水溶液を用いることにより、前記(加水)
分解が速やかに促進されることが判明した。 そして本発明に用いる酸は加水分解により生成される酸{1)式の場合はHF
(フッ酸)}よりイオン強度が高いものである必要が有り、例えば第17図に示
すように、化学便覧基礎編改訂四版II−323頁(日本化学会編)に開示して
ある酸水溶液の濃度とイオン強度との関係を示す表図をみると、HFよりイオン
強度が高いものは、HClO、HCl、H2SOであり、HF濃度が低い場
合はHNOもその範囲に含まれる。 そしてこれらは、濃度が低い希酸水溶液でもHFに対するイオン強度が高いた
めに、前記1)式の加水分解が効率的に促進される。 尚、前記加水分解後の水溶液は、消石灰Ca(OH)を添加して下記2)、
3)のような安定な(CaFおよびCa(PO)を生成させることが
出来る。 Ca(OH)+HF→+CaF+2HO …2) 3Ca(OH)+2PO(OH)→Ca(PO+6HO …3) 従って、前記(加水)分解を促進させる為に投入する酸は、希塩酸の他希硫酸
や希硝酸等の希強酸水溶液を用いるのがよく、更に前記希塩酸は略65℃以上、
好ましくは90〜100℃前後に加熱して用いるのがよい。 尚、請求の範囲第23〜26項記載の発明は電解質に六フッ化リン酸リチウム
を含有するリチウムイオン電池の処理方法を主な対象とするものであるが、これ
以外に電池中の電解質に、陽イオンとルイス酸イオンからなる塩を含む電池をも
その適用範囲とする。 即ち、前記電解質の塩となる陽イオンにはリチウムイオン(Li)の他に、
ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラアルキルアンモニアイオンが挙げら
れ、又前記電解質の塩となるルイス酸イオンにはBF4−、PF6−、AsF
、ClO6−等が挙げられる。そしてこれらの陽イオンとルイス酸イオンから
なる塩は、減圧下で加熱したりして十分なる脱水と脱酸素を行なったものが、電
解質として使用される。 従って本発明は、水洗による塩分離手段を特定したもので、前記電池の処理方
法において、前記塩を含む電池破砕物を水洗して、前記塩を水溶液中に分離させ
た後、前記塩を含有する水溶液に加熱した酸水溶液を添加して前記ルイス酸イオ
ンの分解を促進するとともに、該イオン水溶液に消石灰等の固定剤を添加して固
定することを特徴とし、より具体的には電解質に六フッ化リン酸リチウムを含有
するリチウムイオン電池の処理方法において、前記六フッ化リン酸リチウムを含
む電池破砕物を前記「加熱手段+排ガス処理」又は水洗等の所定の選別工程によ
り水中に分離させた六フッ化リン酸リチウム含有水溶液に、加熱した酸水溶液を
添加してフッ化物イオンとリン酸イオンに分解した後、前記イオン水溶液に消石
灰等固定剤を添加して固定する工程を含むことを特徴とする。 発明を実施するための最良の形態 以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実
施例に記載されている構成要素の順序、種類、その相対組み合わせなどは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単
なる説明例に過ぎない。 第1図は、本発明の第1実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で焙焼工程の前に造粒工程を付加しているとともに、ボール振動にて
金属箔の剥離を行なっている。 先ず本実施例の対象としているパック状廃電池は、夫々安全弁を設けた複数の
密封電池セルがプラスチックケース内に収納されているリチウムイオンパック状
二次電池(以下電池若しくは二次電池という)で、プラスチックケースが重量割
合で、20%を占めている。かかるリチウムイオン二次電池はラップトップ型の
パソコンや携帯電話に多量に用いられ周知であるので、その図示は省略する。 また、正極側は、コバルト酸リチウム等の正極活物質が塗布剤でアルミ箔上に
塗布されており、次に負極側は、黒鉛の負極活物質が塗布剤で銅箔上に塗布形成
されている。 次に、電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート、ジエチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルエーテル等の単独または2種以上の混
合溶媒に、例えば六フッ化リン酸リチウムLiPF等のフッ素化合物を単独な
いし2種以上を溶解させた有機電解液が使用されている。また、セパレータ多孔
性ポリプロピレンフィルムを使用している。 そして密封電池セルは、上記のシート状正極集電体とシート状負極集電体との
間にセパレータを介在させて形成した渦巻き体を前記有機電解液とともに、ニッ
ケルメッキを施した鋼板よりなるケースセルに封入したものであり、前記ケース
セルにガスを排出する安全弁が設けられている点も周知である。 かかる構成によるリチウムイオン二次電池の解体処理工程を第1図に基づいて
説明する。 先ず前記廃電池1は冷凍破開工程(S1)で電池1を−50℃以下に冷凍した
後、ロッドやボールの振動若しくは挟圧力でプラスチックケース2のみの破開を
行なうことにより、該廃電池1に収納されている密封電池セル1aをプラスチッ
クケース2から抜き出す。 その構成を第8図及び第9図に従って説明する。 第8図は、第1図のパック状電池を冷凍破開してプラスチックケースと密封電
池セルに選別するケース選別装置の全体概要図、ケース選別をロッド振動処理で
行うもので、第9図は、ケース選別をボール振動処理で行った第8図の対応図で
ある。 第8図において、30は電池冷凍装置で、前記廃電池1を投入口32より液体
窒素31内に浸漬けし、−50℃以下に冷却した後、回転羽根33を利用して、
排出口41より連続処理型ロッド振動装置40A内に投入する。 該ロッド振動装置40AはA視に示すように、25ミリφのステンレス鋼軸か
らなる8本のロッド49Aを振動桶45内に上下に複数列配置し、電池1とロッ
ド49Aを混合した状態で、振動発生機44を駆動してバネ44aにより支持さ
れた振動桶45内で振動させて廃電池1を破開し、先ず前記破開により生じたく
ず片を多孔部46より微塵受け46aに落とした後、排出口よりベルトコンベア
若しくは振動篩47を介して磁選機50に導く。ここで約−50℃とした理由は
電池セル内に封入された有機溶媒であるジエチルカーボネートの融点である−4
3℃以下とするためである。 尚、前記ロッドは、前記プラスチックケースより剛性と比重の高い複数のロッ
ドであれば、ステンレス鋼に限定されるものではなく、前記電池に挟圧させるロ
ッド軸は断面円形、楕円形、若しくは方形の軸体(中空軸も含む)であり、前記
挟圧用ロッド軸が振動により−50℃以下に冷却された状態で回転する。尚、前
記振動は全振幅48mm、振幅数は20Hz振動時間は1〜3分に設定した。 磁選機50は、破開分離されたプラスチックケース2を非磁性材受け51内に
投入した後、密封電池セル1aからなる磁性材をベルトコンベア52を利用して
次工程に導く。 第9図はロッド振動ではなくボール振動で分別を行う連続処理型ボール振動装
置40B内を示し、該ボール振動装置40Bは鋼球からなるボール49をボール
投入口42より投入し、電池1とボール49を混合した状態で、振動発生機44
を駆動してバネ44aにより支持された振動桶45内で振動させて廃電池1を破
開し、先ず前記破開により生じたくず片を多孔部46より微塵受け46aに落と
した後、排出口よりベルトコンベア若しくは振動篩47を介して磁選機50に導
く。ここで約−50℃とした理由は電池セル内に封入された有機溶媒であるジエ
チルカーボネートの融点である−43℃以下とするためである。 前記ボール49は、プラスチックより剛性と比重の高いものであれば、ステン
レス鋼やジルコニアボール等を用いるのがよく、又前記ボール49は、直径35
ミリφの場合に電池当たり10個以上混合させるのが良く、又その振動は全振幅
48mm、振幅数は20Hz振動時間は1〜3分に設定した点は前記ロッド振動
装置と同様である。尚、前記いずれの装置も前記振動の周波数がほぼ20Hz以
下の低周波振動であるのがよい。 そして本実施例の場合は、磁選機50において、破開分離されたプラスチック
ケース2を非磁性材受け51内に投入した後、ボール49と密封電池セル1aか
らなる磁性材をベルトコンベア52を利用して大きさ分別装置55に導く。前記
分別装置55は所定幅に形成されたガイドレール板53に振動発生装置44より
振動を付与して、密封電池セル1aとボール49を分離する。 従って前記いずれの装置においても、収納されている密封電池セル1aをプラ
スチックケース2から抜き出し、密封電池セルケースが磁性を帯びた鉄であるこ
とを利用し、磁力選別機50による磁選工程(S2)で密封電池セル1aをプラ
スチックケース2から除去するものであるが、ロッド振動装置40Aの場合はボ
ール回収等の工程が不要となり、好ましい。 又いずれの装置も、密封電池セル1aが破開されることなくプラスチックケー
ス2のみを破開して初期の状態で系外に分離できる点は同様である。 次に前記プラスチックケース2から分離露出された密封電池セル1aを不活性
ガス雰囲気下で加熱処理(S3)して、密封セルに設けられている安全弁より、
セル内でガス化した有機溶媒や有機樹脂を放散させて、揮発物質や有毒ガスの原
因となる物質を除去した後、通常の処理にて破砕を行なう。 加熱処理(S3)は前記密封電池セルを不活性ガス(窒素ガス)雰囲気下で5
00℃以上(例えば10分間加熱)、好ましくは850℃(ダイオキシン除去の
場合)以上の温度で蒸し焼き(熱分解)にするロータリキルンにて行ない、該蒸
し焼きによりセル内でガス化した有機溶媒や有機樹脂を密封電池セルに設けられ
ている安全弁より放散させて、揮発物質や有毒ガスの原因となる物質を除去した
後、排出管路を介して前記蒸し焼き後の放散ガスを冷却手段及びフィルタ等から
なる固気分離手段(S31)に導き、該分離手段(S31)で分離された有機樹
脂等の固化物質(液体の場合も含む)はそのまま回収するかあるいは焙焼工程(
S8)に、又揮発物質や有毒ガス等の排ガスは焙焼工程(S8)を経て排ガス処
理工程(S9)に導かれるか、あるいはそのまま排ガス処理工程(S9)に夫々
導かれる。 又ロータリーキルンで蒸し焼き後の残存密封電池セルは、揮発物質や有毒ガス
等が放散されているためにそのまま常温下での破砕(S4)が可能となる。 従って本実施例によれば、不活性ガス雰囲気下で前記密封電池セルを例えば5
00℃以上で加熱すると、ポリプロピンやポリエチレン等のセパレータ構成部材
、溶媒の六フッ化リン酸リチウム等、電解質としての、エチレンカーボネート、
ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルエーテル等の部材、
言い換えれば有機溶媒や有機樹脂等が前記電池セルの安全弁より放出且つ昇散し
、この際昇散するガスは引火性の高い可燃性有機溶剤等も含まれるが、その雰雰
囲気が不活性ガス雰囲気下であるために、酸素による発火や急激な内部圧力の上
昇により爆発する可能性がない。さらに、未放電リチウムイオン電池に含まれて
いる反応活性なリチウムの反応も阻止される。 又、コバルト酸リチウムが塗布された正極片としてのアルミ箔や、グラファイ
トが塗布された負極片としての銅箔も酸化することがなく、そのままの薄箔状態
で若しくは加熱温度が高い場合(アルミニウムの融点:660℃、銅の融点:1
080℃)はこれらの金属箔は溶融するが、酸化されることなく、後記ボール振
動処理(S6)や篩い分け工程(S7)でアルミ箔等に付着した微粒子のコバル
ト酸リチウムを剥離するときにもこれらが微粒化することなく、箔若しくは金属
溶融固化の状態(熱により溶けた場合でも)を維持できるために、コバルト酸リ
チウムの回収が容易であり、製品としてのコバルト酸リチウムの純度が向上する
。 かかる工程(S3)によれば、その処理空間を不活性ガス維持して加熱する結
果、反応活性なリチウムと酸素との反応、電池構成部材からの発生ガスの引火防
止、電解質と雰囲気との反応による有毒ガスの発生防止等が可能となる。この工
程(S3)は、未放電電池および放電電池のいずれにおいても適用できる。 第10図は破砕工程(S4)の密封電池セル破砕装置を示す概要図である。 第10図において、破砕装置60Aは窒素ガス雰囲気内に配置され密封電池セ
ル1aは回転羽根62を利用して、排出口63よりカッタミル65内に投入され
てベルトコンベア66により磁選機70に導かれ、セルケース等の磁性分と電池
構成部材の非磁性材に分離される。密封電池セル1aは前記カッタミル65の他
にロールあるいはハンマーミルなどで破砕してもよい。 また、前記加熱分離処理(S3)の際にアルミニウムの融点660℃以下の場
合は、この破砕の際に、電池セル1a内で収納されている正極のアルミ箔および
負極の銅箔の形状がそのまま残っており、それぞれ約5cm×約50cm×約0
.02cmであることから、数cm角以上に破砕できる。 次に磁選機70からなる磁選工程(S5)では、密封電池セルケースの鉄部分
と磁選残とに分離する。 前記磁選工程(S5)で分離された密封電池セルケース(磁性分)は、水洗工
程(S11)により水洗した後、鉄3のみを分離回収する。 この水洗の理由は、破砕時に鉄部分に付着した電解質である六フッ化リン酸リ
チウム、および溶媒であるエチレンカーボネートおよびジメチルカーボネートは
水に溶解する性質を利用し、水洗工程(S11)により水溶液中に溶解させ、ま
た正極のアルミニウム箔から剥離し鉄部分に付着したポリビリデンクロライドが
塗布されているコバルト酸リチウムは、その粒径が5μmと微小径で、水に不溶
かつその比重が約5であるため、水洗工程(S11)で水中に分散させることで
鉄3と分離できる。また正極のアルミニウム箔から剥離したアセチレンブラック
や、負極側のグラファイト(球状黒鉛)等も前記水洗工程(S11)で水中に分
散させることが出来る。 そして前記磁選工程(S5)で分離された磁選残を、その後ボール振動装置(
S6)を利用して15分間のボール振動を行ない、続けて例えば0.3mmのふ
るいで篩い分け(S7)を行なう。 繰り返せば、前記破砕工程(S4)は不活性ガス雰囲気における加熱分離工程
(S3)後であるために、正極のアルミ箔からコバト酸リチウム7および負極の
銅箔からグラファイト(球状黒鉛)を剥離させる。その際、溶媒であるエチレン
カーボネート、ジメチルカーボネート、ポリビリデンクロライドおよび電解質で
ある六フッ化リン酸リチウムは前段階の加熱分離工程(S3)で放散している。
さらに、セパレータとしてのポリプロピレンあるいはポリエチレンは前段階での
加熱分離工程(S3)で分解している。そして前記加熱分離工程(S3)で発生
したガスは、その他の操作で発生するガスとともに、焙焼操作(S8)にて処理
するかあるいはそのまま排ガス処理(S9)される。 より具体的に説明するに、加熱分離工程(S3)で不活性ガス雰囲気下で約2
00〜1500℃好ましくは500〜1300℃前後で加熱することにより、正
極を構成しているアセチレンブラックとコバルト酸リチウムを粘結しているポリ
ビリデンクロライドが熱分解する。この熱分解によりアセチレンブラックとコバ
ルト酸リチウムとアルミ箔との付着力が低下し、その後の破砕工程(S4)及び
磁選工程やうず電流処理工程(S5´)を介してこの状態でボールミル(S6)
を利用して破砕振動処理を行なうことにより、アセチレンブラックとコバルト酸
リチウム7がアルミ箔から分離できる。 同様に、加熱分離工程(S3)での不活性ガス加熱することにより、負極側で
ポリビリデンクロライドが熱分解することにより銅箔と塗布されているグラファ
イトとの付着力が低下し、さらにこの状態でその後の破砕工程(S4)及び磁選
工程(S5)やうず電流処理工程(S5´)を介してボール振動処理(S6)を
行なうことにより、グラファイトが銅箔から分離できる。 ボール振動装置(S6)は第9図に示すものと同様に、加熱分離工程(S3)
及び破砕工程(S4)で加熱破砕された後、磁選処理や後記するうず電流処理(
S5、S5´)の磁選残とボールを混合した状態で、振動発生機44を駆動して
バネ44aにより支持された振動桶45内で振動させてアルミ箔や銅箔からの剥
離を行なうものである。 尚、本出願人は、回転円筒内にボールとともに磁選残を投入し、前記回転円筒
を回転しながら振動を加えてアルミ箔や銅箔からの剥離を行なう、ボールミル振
動試験してみたが、振動発生機44により直接振動を加えるボール振動装置(S
6)の方が好ましい結果が得られた。 即ち、ボールミル振動では、磁選工程や後記するうず電流処理工程(S5、S
5´)の磁選残を300℃で6分間加熱した後、400℃で5分間加熱した後、
5ミリφのジルコニア製ボールで30分間のボールミル振動(円筒回転)を行な
い、続けて0.3mmのふるいで篩分けを行なった結課、0.3mm以下に使用
した全重量の53%を回収し、その組成はコバルト酸リチウムとしての純度は9
8%であり、篩い分けして回収したアルミ箔上の組成としてはコバルトは63%
、アルミニウムは9%と、アルミ箔からコバルト酸リチウムが十分剥離していな
いことが理解される。 一方ボール振動装置では2工程に分割され、磁選工程や後記するうず電流処理
工程(S5、S5´)の磁選残を300℃で10分間加熱し、5ミリφのジルコ
ニア製ボールで20分間及び19ミリφのジルコニア製ボールで10分間のボー
ル振動を行ない、続けて0.3mmのふるいで篩分けを行なった結課、0.3m
m以下で回収した重量は全重量の43%で、その組成としてコバルト酸リチウム
としての純度は95%であり、篩分けして回収したアルミ箔上の組成としてはア
ルミニウムが93%であった。この結果、アルミ箔からコバルト酸リチウムが十
分剥離していることが理解される。 そして前記ボール振動処理(S6)に続いて、篩分け処理(S7)により、小
粒径のコバルト酸リチウム7およびアセチレンブラック、グラファイトを、銅箔
およびアルミニウム箔から分離する。 即ち前記破砕工程(S4)で破砕されたアルミ箔および銅箔は、数cm角以上
であり、アセチレンブラック、グラファイトおよびコバルト酸リチウムの粒径が
0.1mm以下であることから、0.3〜3mm程度のふるいで篩分けすること
により、アルミ箔および銅箔を篩上に、コバルト酸リチウム、アセチレンブラッ
ク、グラファイトを篩下に分離できる。 尚、前記篩上には、アルミ箔や銅箔の他に後記する物質が付着している恐れが
あるために、水洗(S12)を行なう。 即ち、篩上に分離された銅箔とアルミ箔は、水洗(S12)により、それぞれ
に付着した電解質である六フッ化リン酸リチウムならびにポリビリデンクロライ
ド、溶媒であるエチレンカーボネート及びジメチルカーボネートを水溶液中に溶
解させ、さらに銅箔およびアルミ箔に付着したコバルト酸リチウム7および塗布
されているアセチレンブラックは、その粒径が微小径で、水に不溶であるため、
水洗(S12)によって水中に分散させ、銅箔とアルミニウム箔4を分離・回収
する。又篩下にコバルト酸リチウム+カーボン6が分離される。 篩分け(S7)で篩下に分離したコバルト酸リチウム、アセチレンブラックお
よびグラファイト等のカーボンは、これらに付着したポリビリデンクロライド、
六フッ化リン酸リチウム、ならびに溶媒であるエチレンカーボネートおよびジメ
チルカーボネートとともに必要に応じ造粒(S13)し、冷凍破砕工程(S4A
)、磁選工程(S5)、加熱処理工程(S3)夫々の操作時に発生する溶媒であ
るエチレンカーボネートおよびジメチルカーボネートとともに燃料8により焙焼
(S8)させ、前記焙焼(S8)によりカーボン分を燃焼してコバルト酸リチウ
ム7を回収する。 即ち、篩分け(S7)で分離した篩下のコバルト酸リチウム、アセチレンブラ
ックおよびグラファイトは、加熱分離工程(S3)操作にても残存しているポリ
ビリデンクロライド、六フッ化リン酸リチウムとともに造粒(S13)すること
で、粉体による飛散防止および焙焼(S8)における効率的燃焼が可能となる。 さらに水洗(S11、S12)水を使用して造粒(S13)することで、磁選
後の水洗により回収したコバルト酸リチウム7およびセルケース(鉄部分)1a
に付着した六フッ化リン酸リチウム、ポリビリデンクロライド、エチレンカーボ
ネートおよびジメチルカーボネートも一体的に造粒される為に、これらも含めて
造粒(S13)に続く焙焼工程(S8)での焼却処理を可能にする。 焙焼工程(S8)では、コバルト酸リチウム7、アセチレンブラックおよびグ
ラファイト、電解質である六フッ化リン酸リチウム、塗布されているポリビリデ
ンクロライド、および加熱分離工程(S3)操作で揮発しなかった溶媒であるエ
チレンカーボネートおよびジメチルカーボネート、および冷凍破砕工程(S4A
)、その後での磁選工程(S5)、加熱分離工程(S3)において発生するエチ
レンカーボネート、ジメチルカーボネート、およびポリビリデンクロライドを燃
焼処理し、コバルト酸リチウム7を回収することが出来る。 そしてこのように焙焼処理(S8)を行なう理由は、コバルト酸リチウム7が
燃焼せず、変態しないこと、六フッ化リン酸リチウムがその大部分のリンおよび
フッ素部分がガス側に移行することを利用して、焙焼(S8)によりコバルト酸
リチウム7を回収することができる。又冷凍破砕工程(S4A)、その後での磁
選工程(S5)、加熱分離工程(S3)において発生するエチレンカーボネート
、ジメチルカーボネート、およびポリビリデンクロライドならびに加熱分解工程
(S3)操作にてまだ分解燃焼しきれなく残存するポリビリデンクロライド、六
フッ化リン酸リチウム、エチレンカーボネートおよびジメチルカーボネートを焙
焼(S8)により燃焼処理することができる。 そして前記焙焼(S8)により発生した排ガスは、Ca(OH)溶液5を噴
射する吸収塔からなる排ガス処理(S9)を行なった後、更に廃水処理/固液分
離処理槽(S10)により六フッ化リン酸リチウムを固形廃棄物10(CaF
及びCa(PO)として排水11と分離し回収する。 即ち、前記排ガス処理(S9)により、六フッ化リン酸リチウムから発生する
フッ化化合物およびリン酸合物は、Ca(OH)溶液5と反応して水に難溶性
のCaおよびCa(POが生じる性質を利用し、Ca(OH)
溶液5を添加する廃水処理/固液分離処理槽(S10)により、固形廃棄物10
(CaFおよびCa(PO4))として排水11から分離し回収すること
ができる。 尚、加熱分離工程(S3)、焙焼(S8)操作時には、六フッ化リン酸リチウ
ムからの反応生成物であるフッ化リチウムは、夫々水洗(S11)、(S12)
することで、水中に分離される。 従って水洗(S11)、(S12)された水溶液も、廃水処理/固液分離処理
槽(S10)に導き、該水中に分離したフッ素イオンはCa(OH)溶液5と
反応して水に難溶性のCaFを生じる性質を利用し、Ca(OH)溶液5を
添加する廃水処理により、固形廃棄物10(CaFおよびCa(PO
)として排水11と分離し回収することができる。 又、前記加熱分離工程(S3)等よりガス分離され、水洗工程(S11)、(
S12)で、又前記焙焼(S8)により発生した排ガスをCa(OH)溶液5
を噴射する吸収塔からなる排ガス処理(S9)を行なった後の、六フッ化リン酸
リチウム水溶液は水溶液として安定の為に、廃水処理/固液分離処理槽(S10
)内で希塩酸9を加えて、前記水溶液を酸性側に保持することにより、下記の1
)式の(加水)分解を促進させている。 LiPF+5HO→LiOH+HF+PO(OH) …1) 続いて消石灰Ca(OH)を添加して、下記2)、3)のような安定な(C
aFおよびCa(PO)を生成させる。 Ca(OH)+HF→+CaF+2HO …2) 3Ca(OH)+2PO(OH)→Ca(PO+6HO …3) 尚、前記(加水)分解を促進させる為に、廃水処理/固液分離処理槽(S10
)内に投入する酸は、希塩酸9の他、希硫酸や希硝酸等の希強酸水溶液を用いる
のがよく、更に前記希塩酸9は略65℃以上、好ましくは90〜100℃前後に
加熱して用いるのがよい。 より具体的に説明するに、第15図から明らかなように(加水)分解を促進さ
せる為に、常温で酸濃度を高めた強酸水溶液(20%HCl水溶液、室温)を前
記(加水)分解が28%程度しか達成されず、余り促進されないことが判明した
。 然も、酸の濃度を上げることは設備の腐食や安全性の問題もあるので、酸濃度
を1%に大幅に下げた希塩酸水溶液(1%HCl水溶液)を65℃加熱して用い
たところ、前記(加水)分解が40%以上達成されたことが判明した。 更に希塩酸水溶液(1%HCl水溶液)を95℃に加熱して用いたところ、前
記(加水)分解が100%達成されたことが判明した 次に95℃に加熱希塩酸水溶液を2%に濃度を上げて用いたところ、前記(加
水)分解の反応時間が短くなったことが判明した。 即ち、前記実験の結果、前記1〜2%濃度の希塩酸を加熱、具体的には65℃
〜100℃(沸騰しない温度)に加熱した酸水溶液を用いることにより、前記(
加水)分解が速やかに促進されることが判明した。 次に希硫酸を用いて前記と同様な実験をした所、第16図から明らかなように
(30%HSO水溶液、室温)では(加水)分解が17%と僅かしか達成さ
れず、余り促進されないことが判明した。 また10%HSO水溶液を65℃に加熱して用いたところ、前記(加水)
分解が50%以上達成された。 更に前記HSO水溶液の濃度を5%、10%、20%、30%にしたもの
を夫々95℃に加熱して用いたところ、前記(加水)分解がいずれも100%達
成されたことが判明した。 次に前記95℃の加熱HSO水溶液の濃度が10%以上では、20%のも
のも30%のものも、前記(加水)分解の反応時間はいずれも短く、余り差がな
いことが判明した。 かかる実験結果より、本発明に用いる酸は加水分解により生成される酸{1)
式の場合はHF(フッ酸}よりもイオン強度が高いものであればHCl、H
のいずれでもよいが、HClの方が濃度が低い場合でも100%の(加水)
分解が達成されることも判明した。 そして前記加水分解した水溶液に消石灰Ca(OH)を添加して上記2)、
3)のような安定な(CaFおよびCa(PO)を生成させることが
出来る。 従って本実施例によれば次のような効果を挙げることが出来る。 (1)冷凍破開工程(S1)で廃電池1を破開し、収納されている密封電池セ
ル1aをプラスチックケース2から抜き出し、電池のケースが磁性を帯びた鉄で
あることを利用し、磁力選別機による磁選工程(S2)で密封電池セル1aをプ
ラスチックケース2から除去することで、プラスチックケース2を初期の状態で
系外に分離できた。 (2)不活性ガス雰囲気下での加熱分離工程(S3)と破砕工程(S4)で、
五フッ化リン、フッ化水素などの有毒ガスの発生、爆発の発生なしに破砕できた
。 (3)磁力選別機で磁選(S5)することにより、鉄部分をその他部分から分
離できた。 (4)水洗工程(S11)により、破砕時に鉄部分に付着した電解質である六
フッ化リン酸リチウム、および溶媒であるエチレンカーボネートおよびジメチル
カーボネートを水に溶解させ、また正極のアルミ箔から剥離し鉄部分に付着した
コバルト酸リチウム7は、水中に分散させ鉄3からそれぞれ分離できた。 (5)不活性ガス雰囲気下での加熱分離工程(S3)と破砕工程(S4)及び
磁選工程やうず電流処理工程(S5´)の組み合わせにより、アルミ箔と、該ア
ルミ箔に塗布されているアセチレンブラックを含んだコバルト酸リチウム7とを
分離できた。その際、負極の銅箔とグラファイトとの分離も可能であった その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ポリビリ
デンクロライド及び六フッ化リン酸リチウム、セパレータとしてのポリプロピレ
ンあるいはポリエチレンを系外に除去できた。 (6)篩分け(S7)することによりコバルト酸リチウム7、アセチレンブラ
ック、グラファイトをアルミニウムおよび銅箔から分離できた。 (7)篩分け(S7)後の篩上残の水洗工程(S12)により、加熱分離工程
(S3)操作とボール振動(S6)におけるアルミ箔と銅箔4に付着したポリビ
リデンクロライドならびに溶媒であるエチレンカーボネートおよびジメチルカー
ボネート、アセチレンブラック、グラファイト、コバルト酸リチウム7を分離し
、アルミ箔、銅箔4を効果的に分離回収出来た。又篩下にコバルト酸リチウム+
カーボン6が分離される。 (8)節分け(S7)で篩下に分離したコバルト酸リチウム7、アセチレンブ
ラックおよびグラファイト等のカーボン6を加熱分離工程(S3)操作にて残存
するポリビリデンクロライド、六フッ化リン酸リチウムとともに、造粒(S13
)することで、粉体による飛散防止および焙焼(S8)における効率的燃焼が可
能となった。 さらに水洗(S12、S11)水を使用した造粒(S13)をすることで、磁
選後の水洗により回収したコバルト酸リチウム7および鉄部分に付着した六フッ
化リン酸リチウム、ポリビリデンクロライド、エチレンカーボネートおよびジメ
チルカーボネートを、続く焙焼工程(S8)による焼却が効率的に処理をするこ
とができた。 (9)焙焼工程(S8)によりコバルト酸リチウム7を六フッ化リン酸リチウ
ムやグラファイト等のカーボンから分離し回収することができた。 (10)冷凍破砕工程(S4A)、その後での磁選工程(S5)やうず電流処
理工程(S5´)、加熱分離工程(S14)において発生するエチレンカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、およびポリビリデンクロライドならびに加熱分離
工程(S3)操作にてまだ気散あるいは分解燃焼しきれずに残存するポリビリデ
ンクロライド、六フッ化リン酸リチウム、エチレンカーボネートおよびジメチル
カーボネートを焙焼(S8)により燃焼処理することができた (11)水洗(S12、S11)することで、コバルト酸リチウム7を六フッ
化リン酸リチウムからの反応生成物であるフッ化リチウムと分離することができ
た。 (12)Ca(OH)溶液5を添加する廃水処理/固液分離処理槽(S10
)の排水処理により、フッ化リチウムから生成するフッ素イオンは固形廃棄物1
0(CaF)として排水11と分離し回収することができた。、特に65℃〜
100℃に加熱した酸水溶液を用いることにより、前記(加水)分解が速やかに
促進され、前記加水分解後の水溶液は、消石灰Ca(OH)を添加して安定な
(CaFおよびCa(PO)を生成させることが出来る。 (13)Ca(OH)溶液5を添加する廃水処理/固液分離処理槽(S10
)の排水処理により、排ガス処理工程(S9)により、六フッ化リン酸リチウム
から発生するフッ化化合物およびリン酸化合物を固形廃棄物10(CaFおよ
びCa(PO)として排水11から分離し、回収することができた。 尚、前記ボール振動装置(S6)の代わりに超音波振動剥離工程(S16)を
用いても同様な効果を得ることが出来る。 第2図は、本発明の第2実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、第1図のボール振動剥離の代りに(S16)において超音波振動
にて金属箔の剥離を行なっている。 第3図は、本発明の第3実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、超音波振動剥離に剥離剤を組合せて金属箔の剥離を行なっている
。 本実施例では、磁選工程(S5)の磁選残を加熱処理をすることなく剥離剤(
薬剤)13中で超音波振動剥離(S16)を行なってアルミ箔からコバルト酸リ
チウム箔を分離した後、前記剥離剤13を、重力、遠心力その他の分離手段(S
21)で分離する。分離器としては、具体的にはフイルタろ過、遠心分離器を使
用するのがよい。 その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよび六フ
ッ化リン酸リチウムが溶液中に分離する為に、前記剥離剤分離工程(S21)に
て分離された剥離剤液13は繰り返し超音波振動剥離工程(S16)に使用した
後、水洗工程(S12)を介して廃水処理/固液分離工程(S10)に送られる
。 そして剥離剤13を分離したコバルト酸リチウム箔はボール振動あるいはボー
ルミル処理工程(S22)で破砕する。 即ち、前記工程を具体的に説明するに、剥離剤13として、弱カチオン性の株
式会社日新化学研究所製「シントールYS(商品名)」(N、N−ジポリオキシ
エチレン−N−アルキルアミン、リン酸)を使用し、該剥離剤の1%水溶液の中
に磁選工程(S5)の磁選残を浸漬けした状態で、8分間の超音波振動(S16
)を行なった結果、アルミ箔からコバルト酸リチウム箔を完全に損傷無く分離す
ることができた。その際、加熱工程(S3)で残存した溶媒であるエチレンカー
ボネート、ジメチルカーボネートおよび六フッ化リン酸リチウムは水溶液中に溶
解させる。 その後、前記剥離剤13を、フィルタ、重力、遠心力その他の分離手段(S2
1)で分離し、続けて、ボール振動あるいはボールミル(S22)でコバルト酸
リチウム箔を破砕することでコバルト酸リチウム細粒化させる。その後、0.3
mmのふるいで篩分けを行なう(S7)ことによりコバルト酸リチウム+カーボ
ン6を得る。 かかる実施例によれば、磁選工程(S5)の磁選残を加熱処理を行なう必要が
ないために、一層安全で且つ安価になる。 更にかかる実施例によれば剥離剤13により、正極のアルミニウム箔からコバ
ルト酸リチウムを剥離させることができた。 その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよび六フ
ッ化リン酸リチウムを溶液中に分離できた。 又、剥離剤分離工程(S21)にて分離されたエチレンカーボネート、ジメチ
ルカーボネートおよび六フッ化リン酸リチウムを含有した浸漬液は水洗(S12
)工程に導かれて無害化処理ができた。 第4図は、本発明の第4実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、強酸であるHCl水溶液14Aを利用して金属箔の剥離(溶解)
を行なっている。 かかる実施例は第3実施例のように、超音波振動剥離(S16)と剥離剤13
でアルミ箔からコバルト酸リチウム箔に分離した後、ボール振動あるいはボール
ミル振動工程(S22)で破砕するのではなく、希塩酸14Aを用いて直接アル
ミ箔を溶解してコバルト酸リチウムを得るものである。 この場合、第13図の表図から明らかなように、HCl希塩酸14Aが室温の
場合では、濃度が5%以上のHCl水溶液14Aでなければアルミ箔が溶解しな
い。 このような5%以上のHCl水溶液14Aでは安全上からも好ましくなく、又
コバルト酸リチウムのHCl水溶液14A中の溶解量も増加して好ましくない。 一方、第14図の表図から明らかなようにHCl希塩酸14Aを95℃に加温
すると、濃度が1%以下のpH=0.87のHCl塩酸14Aでもアルミ箔が溶
解する。 このようなpH=0.87のHCl塩酸14Aでは安全上からも好ましく、又
コバルト酸リチウムのHCl塩酸14A中の溶解量も減少して好ましい。 即ち、本実施例は、希塩酸水溶液14Aでアルミ箔および銅箔が溶解する性質
を利用して正極のアルミ箔からコバルト酸リチウム7をまた負極の銅箔からグラ
ファイトを夫々剥離(S24)させることができる。ここで、剥離の効果をあげ
るために、混合撹拌器を使用して強制撹拌を行なう。 その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよび六フ
ッ化リン酸リチウムも希塩酸水溶液14A中に分離できる。 続けて、固液分離器により塩酸水溶液を分離(S25)し、剥離工程(S24
)に再使用する。固液分離器としてフィルタろ過、遠心分離器、沈降分離器を使
用する。 そしてフィルタでHCl溶液14Aを分離(S25)した磁選残は、0.3m
mのふるいで篩分けを行なう。 又希塩酸水溶液14Aに溶解したアルミニウムおよび銅は、それぞれpH:2
〜4および6〜8で水酸化アルミニウム17および水酸化銅の沈殿を生じる性質
を利用し、水酸化ナトリウム溶液16Aをアルミニウム沈殿槽(S26)に添加
した後、アルミニウム分離器(S27)でアルミニウムおよび銅を分離すること
ができる。 かかる実施例によれば、塩酸水溶液を添加し正極のアルミニウム箔からコバルト
酸リチウムを、また負極の銅箔からグラファイトを剥離させることができた。 第5図は、本発明の第5実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、強アルカリであるNaOH水溶液14Bを利用して金属箔の剥離
(溶解)を行なっている。本実施例では第4実施例で用いた希塩酸の代りにNa
OH溶液14Bを用いたものである。 即ち、本実施例は、水酸化ナトリウム水溶液14Bでアルミニウムが溶解する
性質を利用して正極のアルミニウム箔からコバルト酸リチウムを剥離(S28)
させることができる。その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカー
ボネートおよび六フッ化リン酸リチウムを溶液中に分離できる。特に本実施例に
おいてはNaOH溶液14B中で、30分間保持することで、アルミ箔を完全に
溶解することが確認できた。 又、水酸化ナトリウム水溶液14Bに溶解したアルミニウムは、pH=2〜4
で水酸化アルミニウム沈殿を生じる性質を利用し、塩酸16Bをアルミニウム沈
殿槽(S26)に添加した後、アルミニウム分離器(S27)でアルミニウムを
分離することができる。 そしてNaOH溶液分離手段(S30)で分離された磁選残は、必要に応じて
ボール振動(S7)等により物理的剥離と細粒化を処理を行なった後、0.3m
mのふるいで篩い分けを行なう。篩分けにより篩上に銅箔15が分離され、又篩
下にコバルト酸リチウム+カーボン6が分離される。 一方NaOH溶液分離手段(S30)で分離された水酸化ナトリウム水溶液1
4Bは、剥離工程(S28)に再使用する。又NaOH溶液分離手段(S30)
としてフィルタろ過、遠心分離器、沈降分離器を使用するのは前記した通りであ
る。 かかる実施例によれば、水酸化ナトリウム水溶液14Bを添加し、正極のアル
ミニウム箔からコバルト酸リチウム7を剥離させることができる。 その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよび六フ
ッ化リン酸リチウムを溶液中に分離できた。 以上説明したように、いずれの実施例においても使用済みリチウムイオン電池
を安全に処理することができる。 第6図は、本発明の第6実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、排ガス処理をバグフィルタ等を用いた乾式処理にて行なうように
している。 即ち、密封電池セルを不活性ガス雰囲気下で加熱燃焼の排ガス及び前記焙焼(
S8)により発生した排ガスは、前記実施例においては、Ca(OH)溶液5
を噴射する吸収塔からなる排ガス処理工程(S9)で処理を行なっているが、こ
のような湿式処理では装置が大型化するのみならず、その廃水処理も大変である
。 そこで本実施例においては、前記排ガス処理(S9)をバグフィルタ等を用い
た乾式処理にて行なうようにしている。 これにより六フッ化リン酸リチウムから発生するフッ化化合物およびリン酸化
合物物等の有害ガスは、バグフィルタ内に同伴された消石灰Ca(OH)50
と反応して水に難溶性のCaおよびCa(POが生じる性質を利
用し、固形廃棄物10(CaFおよびCa(PO)を得ることができ
る。 又、乾式排ガス処理(S9)を行なった後の、六フッ化リン酸リチウムは安定
の為に、廃水処理/固液分離処理槽(S10)に導き、該処理槽内で希塩酸9を
加えて、前記水溶液を酸性側に保持することにより、前記1)式の(加水)分解
を促進させている。これにより、六フッ化リン酸リチウムから発生するフッ化化
合物およびリン酸化合物を固形廃棄物10(CaFおよびCa(PO
)として排水11とから分離し回収することができることは前記した通りである
。 第7図は、本発明の第7実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、前記実施例と異なり、(S3)の加熱処理を不活性ガス雰囲気で
はなく真空雰囲気(S3´)で行なっているとともに、排ガス処理(S9)をバ
グフィルタ等を用いた乾式処理でも又湿式処理のいずれかで行なうようにしてい
る。 即ち、(S3)の加熱処理を不活性ガス雰囲気ではなく真空雰囲気(S3´)
で行なった理由は、不活性ガス雰囲気で加熱処理を行なうと、電池セル内部圧力
が、その周囲の外部圧力より上昇した場合に安全弁が働き、加熱処理により溶融
若しくは昇華した有機樹脂や有害ガスを、電池セル外部に放出するものである。 従ってかかる安全弁を用いる構成では、安全弁の差圧に依存するために、外部
が常圧である不活性ガス雰囲気での加熱では電池セル内部の、溶融若しくは昇華
した有機樹脂や有害ガスを、電池セル外部に完全に放出できない。(もちろん不
活性ガス雰囲気下で負圧にすることにより前記欠点の改善が可能である。) そこで本実施例では、(S3´)に示すように電池セル外部圧力を真空にし、
安全弁の開放圧力を低くして、言い換えれば安全弁が働き易い状態にし、加熱処
理により溶融若しくは昇華した有機樹脂や有害ガスを、電池セル外部に完全に放
出させようとしている。 この場合、真空であるので必ずしも不活性ガスを充填する必要はないが、わず
かに不活性ガスを充填して略真空の高負圧状態にしても良い。 そして前記真空加熱(S3´)では、有機樹脂等の蒸発温度を低くすることが
可能であり、これにより危険性の防止及び熱エネルギの有効利用もはかれる。 そして前記真空加熱処理(S3´)により得られた排ガスは、冷却工程(S3
2)で有機樹脂等を気液若しくは固気分離し、該分離した液状若しくは固体状の
有機樹脂等のドレン成分(S34)は除去され残余の排ガスが排ガス処理工程(
S33)に導かれて所定の排ガス処理を行なう。排ガス処理工程(S33)は(
S9)の排ガス処理工程と同一にしてもよく、又別個に設けても良い。 第11図は、本発明の第8実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を
示すフロー図で前記夫々の実施例と異なり、電池セルの破砕を冷凍破砕で行って
いる。第12図は、第11図の第3工程である密封電池セルの冷凍破砕装置を示
す概要図である。 本実施例では、前記プラスチックケース2から分離露出された電池セル1aを
冷凍破砕工程(S4A)で、冷凍破砕を行なう。 第12図において、冷凍破砕装置60Bは窒素ガス雰囲気内に配置され、電池
セル1aは液体窒素61B内に浸漬けし、−50℃以下に冷却した後、回転羽根
62を利用して、排出口63よりカッタミル65内に投入して−50℃以下のま
ま破砕してベルトコンベア66により磁選機70に導かれ、セルケース等の磁性
分と電池構成部材の非磁性材に分離される。 ここで約−50℃以下とした理由は雰囲気温度溶媒であるジエチルカーボネー
トの融点である−43℃以下とするためであることは前記実施例と同様である。
又固化状態による電池セル1aは−50℃以下の雰囲気のまま、前記カッタミル
65の他にロールあるいはハンマーミルなどで冷凍破砕してもよい。 また、この破砕の際に、電池内で収納されている正極のアルミ箔および負極の
銅箔の形状がそれぞれ約5cm×約50cm×約0.02cmであることから、
数cm角以上に破砕できる。 かかる工程(S4A)によれば、処理雰囲気温度を電解液溶媒の融点以下(例
えば−50℃前後、以下凍結低温という)に維持するとともにその処理空間を不
活性ガス若しくは高乾度空気下に維持する。その結課、反応活性なリチウムと雰
囲気空気の水分との反応による可燃性水素ガスの発生防止、電池構成部材からの
酸素発生防止、発生ガスの引火防止、電解質と雰囲気空気の水分との反応による
有毒ガスの発生防止等が可能となる。 そして前記符号70の磁選工程(S5)で分離された磁選残を加熱工程(S1
4)にて約300℃で10分間加熱し、その後超音波振動機(S16)を利用し
て15分間の超音波振動を行ない、続けて例えば0.3mmのふるいで篩分け(
S7)を行なう。 即ち、前記加熱工程(S14)で正極のアルミ箔からコバルト酸リチウム7お
よび負極の銅箔からグラファイト(球状黒鉛)を剥離させる。その際、溶媒であ
るエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ポリビリデンクロライドおよ
び六フッ化リン酸リチウムは気散あるいは分解する。さらに、セパレータとして
のポリプロピレンあるいはポリエチレンは分解燃焼する。そして前記加熱工程(
S14)で発生したガスは、その他の操作で発生するガスとともに、焙焼操作(
S8)にて処理するかあるいはそのまま排ガス処理(S9)される。 より具体的に説明するに、磁選残を不活性ガス雰囲気下で約300〜500℃
に加熱することにより、正極を構成しているアセチレンブラックとコバルト酸リ
チウムを粘結しているポリビリデンクロライドが熱分解する。この熱分解により
アセチレンブラックとコバルト酸リチウムとアルミ箔との付着力が低下し、さら
にこの状態でボール振動処理(S6)や前記した超音波振動機(S16)を利用
して振動処理を行なうことにより、アセチレンブラックとコバルト酸リチウム7
がアルミ箔から分離できる。 同様に、負極側でポリビリデンクロライドが熱分解することにより銅箔と塗布
されているグラファイトとの付着力が低下し、さらにこの状態でボール振動や超
音波振動を行なうことにより、グラファイトが銅箔から分離できる。 その際、溶媒であるエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ポリビリ
デンクロライドおよび六フッ化リン酸リチウムは気散あるいは分解、セパレータ
としてのポリプロピレンあるいはポリエチレンは分解燃焼させることで系外に除
去でき、排ガス処理(S9)に導かれる。 そして前記ボール振動処理(S6)に続いて、篩分け処理(S7)により、小
粒径のコバルト酸リチウム7およびアセチレンブラック、グラファイトを、銅箔
およびアルミニウム箔から分離することは前記実施例と同様である。 従って本実施例によれば冷凍破砕工程(S3A)と加熱工程(S14)の組み
合わせにおいて、五フッ化リン、フッ化水素などの有毒ガスの発生、爆発の発生
なしに破砕除去できた。 第18図は、本発明の第9実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を
示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降分
離により抽出させているもので、第1図に対応する実施例である。 又本発明では回収コバルト酸リチウムに鉄分の混入を避けて高純度コバルト酸
リチウムの回収を図っている。 第1図のフロー図との違いを説明するに、本実施例では(S7)の篩分けの後
に回収コバルト酸リチウムの混入鉄分24を除去する磁選工程(S29)が入っ
ている。 又前記磁選工程(S29)で混入鉄分3が除去された「コバルト酸リチウムと
カーボン等の回収物」は焙焼工程(S8)に導くことなく、水中沈降分離工程(
S40)で水中20に分散させることで、水溶性フッ化化合物及びリン酸化合物
を水中に溶解させるとともに、非水溶性で沈降したコバルト酸リチウム7を抽出
する。尚、コバルト酸リチウムの比重は約6で、カーボンの比重(約2)と大き
な比重差があり、容易に比重分離できる。 その後、残余の「カーボン+水溶性フッ化化合物及びリン酸化合物」21の含
有水を浮遊物分離機(S41)に導入してカーボン22を分離する。 そして浮遊物分離機(S41)より排出された水溶性フッ化化合物及びリン酸
化合物の含有水23は水洗工程(S11)に戻される。 かかる実施例によれば、前記磁選工程(S29)を付加することにより回収物
中に混在する鉄3を除去して高純度のコバルト酸リチウムを得ることが出来る。 尚、回収コバルト酸リチウム7中の鉄含有物が使用目的に合致している場合も
あり、この場合は、前記磁選工程(S29)を省略できる。 又前記実施例によればカーボン22のみならずフッ化化合物及びリン酸化合物
23はイオン化合物であり水に溶解するのでその除去が容易である。 第19図、第20図は、本発明の第10、11実施例に係るリチウムイオン電
池の解体処理工程を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼
ではなく水中沈降分離により抽出させているもので、第2図、第3図に対応する
実施例である。 本実施例によれば(S16)における超音波振動が水中若しくは水溶液中で行
われるために、「水溶性フッ化化合物及びリン酸化合物」23は超音波振動工程
(S16)で除去され、水中沈降分離工程(S40)では回収物中には「コバル
ト酸リチウムとカーボン」との分離を行えば良く、毒性を有する水溶性フッ化化
合物及びリン酸化合物23が溶解していない状態で浮遊物分離機(S41)にお
けるカーボン22の分離が可能で、分離工程(S40)(S41)が簡略化する
。 そして浮遊物分離機(S41)より排出された排出水はそのまま排出しても良
く、又閉回路を構成するために水洗工程(S11)に戻してもよい。 第21図は、本発明の第12実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、第4図に対応する実施例で磁選工程(S29)、水中沈降分
離工程(S40)浮遊物分離工程(S41)を設けた点は前記実施例と同様であ
る。 本実施例によれば、「水溶性フッ化化合物及びリン酸化合物」はHCl溶液分
離工程(S25)で除去され、水中沈降分離工程(S40)では回収物中には「
コバルト酸リチウムとカーボン」との分離を行えば良く、毒性を有する水溶性フ
ッ化化合物及びリン酸化合物が溶解していない状態で浮遊物分離機(S41)に
おけるカーボン22の分離可能で、分離工程(S40)(S41)が簡略化し、
又そして浮遊物分離機(S41)より排出された排出水そのまま排出しても良く
、又閉回路を構成するために水洗工程(S11)に戻してもよい点も前記実施例
と同様である。 第22図は、本発明の第13実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、第5図に対応する実施例で磁選工程(S29)、水中沈降分
離工程(S40)、浮遊物分離工程(S41)を設けた前記実施例と同様である
。 又浮遊物分離機(S41)より排出された排出水はそのまま排出しても良く、
又、又閉回路を構成するために水洗工程(S11)に戻してもよい点も前記実施
例と同様である。又本実施例ではアルミニウム溶解剥離工程(S28)からNa
OH溶液分離工程(S30)内にフィルタを設け銅15との分離を行うとともに
、図5のように水洗工程(S12)を経ずに直接アルミニウム沈殿槽(S26)
に導いている。 第23図は、本発明の第14実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、第6図に対応する実施例で磁選工程(S29)の上流側には
水処理工程がないために、第18図と同様に、「水溶性フッ化化合物及びリン酸
化合物」は回収物中に含まれる。 そして浮遊物分離機(S41)より排出後のフッ化化合物及びリン酸化合物含
有水は、第18図と異なり、水洗工程ではなく廃水処理固液分離工程(S10)
に直接導かれ、フッ化カルシュウム若しくはリン酸カルシュウムとして固形化さ
れて廃棄される。 第24図は、本発明の第15実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、第7図に対応する実施例で(S3)の加熱処理を不活性ガス
雰囲気ではなく真空雰囲気(S3´)で行なった以外のその他は第18図と同様
である。 第25図乃至第27図は、電池セルハウジングに磁性材ではなく、表面をアル
マイト処理したアルミニウム材等の非磁性材からなるセルハウジングを用いた他
の実施例でプラスチックとアルミニウムの比重差が小さいために、篩分けにより
セルハウジングの分離を図っている。 即ち、第25図は、本発明の第16実施例に係るリチウムイオン電池の解体処
理工程を示すフロー図で、電池セルハウジングにアルミニウム材を用いたもので
、このため第24図における電池冷凍破開(S1)後の磁選工程(S2)を、篩
分け工程(S2´)に変更させて電池セルとプラスチックの分離を図っている。 第27図は、かかる第25図及び第26図の第1工程である電池を冷凍破開し
てプラスチックケースと密封電池セルに選別するケース選別装置の全体概要図で
、ケース選別をロッド振動処理で行った後、篩分け工程(S2´)を付加してい
る。 第27図において、30は電池冷凍装置で、前記廃電池1を投入口32より液
体窒素31内に浸漬けし、−50℃以下に冷却した後、回転羽根33を利用して
、排出口41より連続処理型ロッド振動装置40A内に投入する。 該ロッド振動装置40Aは、電池1とロッド49Aを混合した状態で、振動発
生機44を駆動してバネ44aにより支持された振動桶45内で振動させて廃電
池1のプラスチックケースを破開し、先ず前記破開により生じたくず片は多孔部
46より微塵受け46aに落とした後、排出口よりベルトコンベア52を介して
若しくは振動篩機55に導く。そして、振動篩い機からなる大きさ分別装置55
において、所定幅に形成されたガイドレール板53に振動発生装置44より振動
を付与して、密封電池セル1aとプラスチックケース2を分離する。 従って前記本装置においては、ハウジングが非磁性材且つ比重差の小さいアル
ミ材である密封電池セル1aをプラスチックケース2から抜き出し、密封電池セ
ルハウジングがアルミであることを利用し、篩分けによる分物工程(S2´)で
密封電池セル1aをプラスチックケース2から除去するものである。 第26図は、本発明の第17実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、電池セルハウジングにアルミニウム材を用いたもので、この
ため電池冷凍破開(S1)後の磁選工程(S2)を、篩分け工程(S2´)に変
更させ、更にうず電流処理(S5´)にてアルミ材の効果的除去を図った、第2
4図の対応実施例で且つ第25図の改善実施例で、密封電池セルハウジングがア
ルミ材であるために、鋼材を用いた前記実施例のように磁選機70からなる磁選
工程(S5)を用いずに、渦電流機からなるうず電流処理工程(S5´)により
密封電池セルハウジングのアルミ部分と渦電流残とに分離する。この場合第25
図に示すように、うず電流処理工程(S5´)を用いずにボール振動処理後(S
6)の篩分け(S7)により直接アルミケースを銅っともに除去しても良い。 発明の効果 以上記載した如く、請求の範囲第1項乃至第5項記載の発明によれば、プラス
チックケースのみを安全確実に破開し、密封電池セルとプラスチックケースに容
易に選別することが出来、これにより密封電池セル1aを保護するプラスチック
ケースをできるだけ早く系外に分離することが出来るとともに、不活性苦しくは
真空を維持した状態で加熱後破砕することにより、電解液中の揮発性溶媒の引火
防止や有害物質の発生防止を図ることが出来るとともに、プラスチックケースの
みを破開が安全確実に行なうことが出来る。 又請求の範囲第4項記載の発明によれば、磁性の有無若しくは比重差や篩分け
を利用して選別することにより、密封電池セル1aとプラスチックケースを確実
に選別出来る。 請求の範囲第6項記載の発明によれば、超音波振動、若しくはボール振動等の
振動剥離手段により前記金属箔から正(負)極活物質を円滑に分離出来る。 又請求の範囲第7項記載の発明においても、剥離用薬剤により、若しく該剥離
用薬剤に振動剥離手段を組合せて、前記金属箔から正(負)極活物質を円滑に分
離出来る。 更に請求の範囲第8項記載の発明においても、強酸もしく強アルカリ溶液を利
用して前記金属箔を溶解して正(負)極活物質を分離を円滑に分離出来る。 請求の範囲第9項記載の発明によれば、前記金属箔と正(負)極活物質を含む
粉状物質を篩分けにより分離した後、該粉状物質を造粒することにより、いわゆ
る豆炭状になり、その後の焙焼が容易になる。 請求の範囲第10項記載の発明によれば有害物質である六フッ化リン酸リチウ
ム7を水溶液中に溶解分離するにより、固形分処理系と前記溶媒系とはそれぞれ
別の処理系で行なうことが出来、特に固形分処理においては毒性のある電解質の
フッ素化合物や引火性溶剤の介在を除去し、それらに対する配慮を皆無としなが
ら解体処理を行なうことが出来るとともに、水溶液中に溶解させた六フッ化リン
酸リチウムは、フッ化物イオンとリン酸イオンに分解した後、前記イオン水溶液
に消石灰等固定剤を添加して固定することにより安全に処理される。 そして更に請求の範囲第11項記載の発明によれば、前記排ガス処理を乾式処
理で行なうために、装置の簡略化と廃水処理の容易化が可能となる。 請求の範囲第12〜13項記載の発明によれば、その粒径が微小径のコバルト
酸リチウムであっても安全確実に効率的に回収することが出来る。 請求の範囲第14〜17項記載の発明によれば回収物中に混在する鉄やカーボ
ンを効果的に除去して高純度のコバルト酸リチウムを得ることが出来るとともに
、請求の範囲第17項記載の発明によれば、回収物の排水中に溶解したフッ化物
イオンとリン酸イオンはその水溶液に消石灰等固定剤を添加して固定することに
より安全に処理される。 請求の範囲第18〜21項記載の発明によれば請求の範囲第1項及び第5項記
載の発明を効果的に実施できる。 請求の範囲第22項記載の発明によれば、請求の範囲第18〜21項記載の発
明の前記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付与し、前記電池を密封電池セル
とプラスチックケースに選別するケース破開選別工程を含むものであるために、
前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルを電解液溶媒の融点以下に維
持した状態で破砕する従来の電池セル破砕工程を組み合わせても前記した発明と
同様な効果を有する。 特に前記発明に請求の範囲第23〜26項記載の発明を組み合わせることによ
り、水溶液中に分離させた六フッ化リン酸リチウムは(加水)分解によりフッ化
物イオンとリン酸イオンに分解した後、前記イオン水溶液に消石灰等固定剤を添
加して固定することにより安全に処理される。等の種々の著効を有す。
Technical Field This invention relates to a sealed battery (sealed battery cell) protected by a plastic case.
This invention relates to a method for dismantling and treating batteries, particularly non-aqueous solvent batteries, and more particularly to a method for dismantling and treating batteries.
The present invention relates to a method for treating a battery in which the electrolyte contains a salt consisting of a cation and a Lewis acid ion.
In particular, used lithium-ion batteries containing lithium hexafluorophosphate as the electrolyte
This article describes a safe and efficient method for disposing of non-aqueous batteries. Here, non-aqueous solvent batteries use a non-aqueous solvent as the electrolyte and a light battery such as lithium as the negative electrode.
This refers to non-aqueous electrolyte secondary batteries that use metals. Non-aqueous solvents refer to all solvents other than water, including pure solvents other than water.
This includes not only solvents but also mixtures of several solvents. Background Technology In light of the recent trend toward global warming, the expansion of new thermal power plants has been curtailed, and the availability of electricity is becoming increasingly
There is a call for efficient use, and one way to achieve this is to temporarily store surplus electricity at night and release it during the day.
It is also possible to encourage the leveling of power usage, and secondary batteries for power storage that can accommodate this are being developed.
The emergence of large-scale second-generation solar power plants as a power source for automobiles is expected from the standpoint of preventing air pollution.
It is hoped that rechargeable batteries will soon be put into practical use. Small rechargeable batteries are also being used as backup power sources for computers, word processors, etc., and for small
As the power supply for household appliances, especially portable electrical appliances, becomes more widespread and performance improves, demand is increasing year by year.
In response to this expanding demand for batteries,
There is also a strong demand for the effective use of chemical substances and the establishment of measures to prevent environmental pollution caused by batteries.
These secondary batteries require high performance in proportion to the performance of the equipment they are used in.
The positive electrode active material is mainly an intercalation compound containing lithium ions.
Lithium-ion batteries that use graphite as the negative electrode active material have been put into practical use.
The lithium-ion battery contains valuable reusable materials such as lithium and transition metals.
However, they react easily with negative electrode active materials such as reactive alkali metals and water.
Electrolytes containing harmful substances are also used. Therefore, when dismantling used non-aqueous solvent batteries such as lithium-ion batteries,
Safely deactivates active materials such as electrolytes and other reactive substances while providing valuable, reusable materials.
It is necessary to efficiently recover materials and dismantle them safely. However, lithium-ion batteries contain metals that react with water to generate hydrogen.
The compound contains lithium and an organic solvent, and the mixture of these flammable compounds
It is difficult to recover valuable materials such as lithium cobalt oxide from lithium batteries that contain
For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-346160 and 7-245126 disclose the use of used
To recover valuable materials including cobalt (lithium cobalt oxide) from lithium secondary batteries,
To do this, used lithium secondary batteries are roasted and then crushed, and the crushed material is sieved.
A technology has been disclosed for recovering valuable materials from the underside of the sieve using magnetic sorting, etc. In addition, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 7-207349 discloses a technology for recovering valuable materials from the underside of the sieve using magnetic sorting, etc.
The sieve obtained by first burning at 0 to 1000°C, then crushing the material, and then sieving the crushed material.
The bottom is subjected to secondary combustion, then treated with acid, and then an oxidizing gas is blown into the treated liquid.
The pH of the treated liquid is adjusted to 4 to 5.5, and the liquid is filtered. Then, an alkali is added to the filtrate.
A technology has been disclosed for recovering valuable materials from the sediment. However, the sealed battery cells of lithium-ion batteries are protected by a plastic case.
The battery is sealed and contains the negative electrode active material, separator, and positive electrode active material.
The battery, electrolyte, current collector, etc. are protected in a sealed battery cell case made of stainless steel or iron.
Therefore, unlike any of the above technologies, it is not possible to recycle used lithium secondary batteries for 35 minutes.
When primary combustion occurs at 0 to 1000°C, the heat of combustion causes the cobalt in the sealed battery cell to
The lithium oxide decomposes to generate oxygen, and at the same time, the volatile (flammable) solvent in the electrolyte
The evaporation pressure causes the cell case to rupture, and the evaporated flammable organic solvent
The agent and oxygen may ignite or explode due to a sudden increase in internal pressure.
Also, Japanese Patent Laid-Open No. 6-251805 describes a method for removing a liquid by using a water jet or other means.
After opening the lithium battery case by cutting or drilling,
The lithium, hydrogen by-product, and electrolyte are recovered.
By using it in this way, it can be recycled safely and efficiently without causing ignition that could lead to a fire.
In particular, the technology to prevent ignition of hydrogen from cutting the battery case is disclosed.
The process is carried out under an inert gas atmosphere to prevent this, but because a water jet is used,
The temperature is room temperature, and the presence of water at room temperature can cause
The reactive lithium contained in the fuel reacts violently with moisture in the air to produce flammable hydrogen gas.
This generates gases, causing problems as described below. Furthermore, JP-A-6-338352 discloses that in step 1, a negative electrode containing lithium is exposed.
In addition to the step 2 of separating the electrolyte from the battery,
In order to prevent the generation of a large amount of hydrogen due to contact with lithium ion, the first condition is
The negative electrode surface containing the polymer is treated with a treatment solution such as alcohol or water, and then subjected to the second condition.
The inside of the negative electrode containing lithium was treated with the treatment solution as described above in step 3.
And in the prior art, the process of exposing the lithium-containing negative electrode involves drying.
Hammer crushers, diamond cutters, cutter mixers, etc. in dry air
However, as mentioned above, the technology of crushing the sealed battery cells into a single unit is
The plastic case and the metal sealed battery cell case are simultaneously sealed.
The cutting is performed integrally, so that the fragments of the cell case do not contain any plastic case residue.
Not only is it difficult to separate and remove the undischarged lithium ion battery,
When the pond is crushed, the positive and negative electrodes come into contact and a short-circuit current flows.
The temperature inside the battery rises due to the generated Joule heat, and the positive electrode is
The lithium cobalt oxide that forms the electrolyte decomposes to generate oxygen, and at the same time, the volatile
The (flammable) solvent evaporates, and the evaporated flammable organic solvent and oxygen are used for cutting.
The resulting sparks may ignite the container, or the sudden rise in internal pressure may cause an explosion.
In addition, in the above-mentioned prior art, contact of lithium with water or alcohol can cause
In order to prevent the generation of large amounts of hydrogen, a two-stage treatment was carried out under the first and second conditions.
However, in order to carry out the two-stage treatment, the amount of hydrogen generated is monitored while supplying it.
The composition and supply amount of the processing solution must be controlled, and this control is complicated.
Not only that, but the fundamental drawback of hydrogen generation cannot be resolved. Next, taking into account the problems of the prior art described above, we will discuss the Li-ion battery, which is a representative dismantled battery of the present invention.
This article explains the structure of lithium-ion batteries and their basic issues. These lithium-ion batteries consist of multiple sealed battery cells (battery
The cell manufacturing substrate and the wiring for electrical connection are covered with plastic.
The sealed battery cell has a plastic case, with the plastic case accounting for 20% by weight. Furthermore, the sealed battery cell includes a positive electrode, a positive electrode current collector coated with the positive electrode, a negative electrode, and a negative electrode
A coated negative electrode current collector, a separator interposed between the two current collectors, and a cell housing
The positive electrode current collector is made of a thin plate-like material such as aluminum foil, and the negative electrode current collector is made of
Thin plate-like materials such as copper foil are used. The positive electrode active material is made of lithium ions such as lithium cobalt oxide and a specific metal.
The present invention is composed of a lithium-containing composite metal oxide, a mixture thereof, or a surface solution thereof.
The positive electrode is made of the above-mentioned positive electrode active material and an electron conduction supplement such as acetylene black.
Auxiliary material (conductive agent), polypyridinium chloride, and solvent n-methylpyrrolidone
The cathode current collector, such as aluminum foil, is coated with a coating agent prepared from lithium. The anode active material is a substance that can absorb and release lithium, such as lithium metal or
Lithium-containing compounds are widely used in these devices, but these lithium-containing compounds contain lithium.
Lithium-containing compounds other than lithium alloys include, for example, carbon with a turbostratic structure.
Materials such as graphite can be used as anodes, even if they do not contain lithium at the time of manufacture.
When the negative electrode is charged, it becomes lithium-containing through chemical and electrical processes. The negative electrode is then charged with the above negative electrode active material and a binder consisting of polypyridinium chloride.
and a solvent, n-methylpyrrolidone, is used to prepare a coating agent for negative electrode current collectors such as copper foil.
The electrolyte is applied to the body. Next, the electrolyte is, for example, ethylene carbonate, diethylene carbonate,
ester, dimethyl carbonate, diethyl ether, etc., alone or in combination
The solvent may be, for example, lithium hexafluorophosphate LiPF6Fluorine compounds such as
An organic electrolyte solution containing two or more types of electrolytes is used. The separator is made of a porous resin film such as a porous polypropylene film.
The sealed battery cell is made of the sheet-shaped electrode current collector formed as described above and the sheet
The spiral structure formed by interposing a separator between the negative electrode current collector and the organic electrolytic capacitor is
The liquid is mixed with a cell housing made of nickel-plated copper or stainless steel.
The cell housing is generally sealed in a housing with internal pressure.
A safety valve is installed to prevent explosion due to overheating. In contrast to the above lithium primary batteries, non-aqueous electrolyte batteries using metallic lithium as the negative electrode are also available.
In this case, the negative electrode is depleted by repeated charging and discharging.
Metallic lithium and other substances grow into dendrites, causing short circuits with the positive electrode and shortening the battery life.
To solve this problem, carbon materials have recently been used as negative electrode active materials.
In this case, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium complex as a positive electrode active material has been proposed.
By using alloy oxides, it is possible to create a safe, long-life, high-energy-density secondary battery.
Therefore, the lithium-ion battery is unstable in its battery activity due to the atmosphere, water, or temperature.
Because they contain reactive substances and electrolytes, the following problems arise when processing them: (1) In addition to sealed battery cells, waste batteries may contain single or multiple sealed battery cells.
The plastic case that holds the battery accounts for 20% of the weight, and cobalt is recovered.
It is economical to separate it from the system as quickly as possible. (2) For example, an undischarged lithium-ion battery using lithium cobalt oxide as the positive electrode material.
When crushed at room temperature, the positive and negative electrodes come into contact with each other, causing a short-circuit current to flow.
This causes the temperature inside the battery to rise due to the Joule heat generated. (3) This temperature rise further causes the lithium cobalt oxide that makes up the positive electrode to decompose.
At the same time that oxygen is generated, the volatile (flammable) solvent in the electrolyte evaporates. The evaporated flammable organic solvent and oxygen are ignited by the sparks generated during cutting.
This may cause a fire or an explosion due to a sudden increase in internal pressure. This type of fire may also occur in discharged batteries. (4) Furthermore, the reactive lithium contained in undischarged lithium-ion batteries
reacts violently with moisture in the air to produce flammable hydrogen gas.
This can also occur in ponds, potentially generating flammable hydrogen gas. (5) Also, fluorine compounds such as lithium hexafluorophosphate, which are used as electrolytes, react with moisture in the air.
There is a risk of reaction to generate toxic gases such as phosphorus pentafluoride and hydrogen fluoride.
Examples of the electrolyte for the lithium ion battery include ethylene carbonate,
Diethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl ether, etc.
or a mixed solvent of two or more kinds thereof, for example, lithium hexafluorophosphate LiPF6Fluorine etc.
An organic electrolyte in which one or more compounds are dissolved is used.
Fluorine compounds such as lithium hexafluorophosphate react with moisture in the air to form pentafluorine.
There is a risk of generating toxic gases such as phosphorus chloride and hydrogen fluoride.
As a substance, arsenic hexafluoride phosphate generates toxic gases such as arsenic fluoride and hydrogen fluoride.
This reaction also occurs in other non-aqueous discharge batteries, and pentafluoride
There is a risk of generating toxic gases such as phosphorus pentafluoride, arsenic pentafluoride, and hydrogen fluoride. (6) In addition, lithium-ion batteries use an electrolyte as an intermediary to charge lithium cobalt oxide.
The aluminum is a positive electrode piece coated with a coating agent on aluminum foil, and the graphite is a copper foil current collector.
The negative electrode piece is coated with a coating agent, and polypropylene and polyethylene are used as separators.
The container components, such as steel and aluminum, are used as the cell housing.
However, when the battery is processed, these components are reusable.
In particular, the positive electrode pieces contain valuable materials such as coating agents.
Separation and recovery of lithium cobalt oxide from coated aluminum and anode pieces
In this case, it is more difficult to separate and recover copper than when graphite is applied. (7) Secondary batteries (hereinafter referred to as positive) used in laptop computers and mobile phones, etc.
A battery pack is one in which the plastic case is enclosed, and a battery in which the plastic case is enclosed is
In the case of a battery cell, a sealed battery cell is enclosed
The plastic case accounts for 20% of the weight, and the cobalt is recovered.
As mentioned above, it is economical to separate the product from the system as quickly as possible.
However, as will be shown in the following Prior Art section, hammer crushers and diamond cutters
Furthermore, the plastic case is opened using a cutter mixer or similar tool to expose the sealed battery cell.
When I tried to do this, the plastic case residue stuck to the crushed cell case.
This not only makes it difficult to separate and remove the sealed battery cells, but also makes it difficult to crush the sealed battery cells in a later process.
When the cathode and anode are connected, the residue causes contact between the cathode and anode, causing a short-circuit current to flow.
There is a possibility of explosion due to a sudden rise in internal pressure within the cell. On the other hand, the battery pack can be incinerated to burn the outer plastic case.
Even if you do, the heat of combustion will decompose the lithium cobalt oxide inside the sealed battery cell.
At the same time, the volatile (flammable) solvent in the electrolyte evaporates, generating oxygen.
Flammable organic materials and oxygen may ignite, or an explosion may occur due to a sudden increase in internal pressure.
Therefore, even if the battery is crushed or burned at room temperature, the plastic case and
It was difficult to safely and efficiently crush sealed battery cells using conventional technology. Therefore, in the prior art of WO94/25167, a battery pack was sealed in a plastic container.
In order to separate and rupture the battery case and battery cells, the battery pack is placed in a liquid nitrogen bath or the like.
After lowering the temperature to approximately -100°C, the object is dropped from a height of 5 to 20 meters.
More specifically, the impact energy is 700 to 1000 times the energy of the impact energy.
The rotor has a scoop blade with a rotational force of about 900 rpm.
The plastic case was then dropped by applying an acceleration force to the battery and crashing it into the wall of the drop tower.
However, a large impact energy of 100 J/kg to 600 J/kg can be generated in a single impact.
It is also difficult to apply the force stably by collision alone, and as a result, this conventional technology is not practical.
It can be said that this is poorly effective. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-241748 is a technology similar to the above-mentioned prior art and the present invention.
However, this prior art does not allow the sealed battery cell and the plastic to be separated by freezing and breaking.
It is not sorted into a plastic case, but is a safe container after removing the plastic case.
This involves freezing and crushing the sealed battery cells themselves, which have full valves, but the target is different. Disclosure of the Invention The objective of this invention is to provide a safe and efficient method for dismantling used lithium-ion batteries.
More specifically, the plastic case that protects the sealed battery cell is
The primary objective is to stably and reliably separate the source from the system as quickly as possible.
The second purpose is to investigate the cause of short circuit between positive and negative electrodes when opening a lithium-ion battery.
The third purpose is to prevent short circuits in order to prevent accidents caused by excessive short circuit currents. The third purpose is to prevent the decomposition of lithium cobalt oxide, a component of the positive electrode, due to temperature rise.
This prevents oxygen generation due to the oxidation of the electrolyte and prevents evaporation of the volatile solvent in the electrolyte.
The fourth purpose is to dissolve reactive lithium remaining in the lithium battery in water in the atmosphere.
The fifth purpose is to prevent the generation of flammable hydrogen gas by reacting with fluorine compounds such as lithium hexafluorophosphate in the electrolyte and the atmosphere.
The sixth objective is to extract electrolytes, solvents containing electrolytes, and solids from the crushed and pulverized mixture.
The seventh objective is to carry out the dismantling process while completely separating the solvent system and the solids processing system.
In particular, in the treatment of solids, toxic electrolyte fluorine compounds and flammable solvents are used.
Remove any intervening materials and dismantle the material without any consideration for them.
The eighth objective is to improve the recovery efficiency of lithium cobalt oxide and the purity of the recovered material.
The ninth object is to provide a method for treating a battery containing a salt consisting of a cation and a Lewis acid ion, particularly a lithium battery.
The present invention provides a safe and efficient method for dismantling and processing lithium-ion batteries.
prevents the generation of toxic gases from fluorine compounds such as lithium hexafluorophosphate in the electrolyte.
The object of the present invention is to provide a method for safely disposing of lithium-ion batteries while taking into account the above-mentioned factors. Other objects of the present invention will become clear from the description of the invention and the examples below.
However, both are lithium-transition metal composite oxides, lithium cobalt oxide and aluminum
Safe and efficient separation and recovery of valuable materials such as aluminum and copper, especially from lithium-ion batteries
The objective of this invention is to provide an efficient disposal method. Next, the configuration of this invention will be explained. The present invention relates to a sealed battery body (hereinafter referred to as a battery cell) made of plastic.
A method for treating a battery pack (hereinafter referred to as "battery") protected by a case, wherein the battery is cooled to -50°C or below and is made of a material that is more rigid than the plastic.
Repeated vibration or clamping pressure is applied to the battery using multiple objects with high specific gravity.
The batteries are then sorted into sealed battery cells and plastic cases.
and a step of separating the sealed battery cells selected in the case-breaking sorting step from the sealed battery cells in a non-oxidizing atmosphere.
The battery cell is heated to a temperature of at least 200°C to separate mainly organic materials.
It is characterized by including a thermal separation process. That is, as explained in the prior art, a large amount of 100 J/kg to 600 J/kg is
It is difficult to apply collision energy stably in only one collision.
The battery is repeatedly subjected to vibration or clamping pressure to remove the battery from the sealed battery cell.
The plastic cases are crushed and sorted. More specifically, the case crushing and sorting process involves cooling the plastic cases to -50°C or below.
Vibration was applied to a mixture of multiple objects with higher rigidity and specific gravity than plastic and the battery.
The vibration is preferably low frequency vibration, for example, by using a ball vibration device.
In this case, the size of the vibration-imparting ball is 0.2 times the volume of the separated battery cells.
1 times or less. The case breaking and sorting step involves cooling the plastic under conditions of -50°C or less.
The plastic is sandwiched between multiple objects with higher rigidity and specific gravity than plastic, and vibration is applied.
The pack case and the battery cell are preferably crushed and separated.
The object is rotated when cooled to -50°C or below and has a circular, elliptical, or
It is a square shaft (including hollow shafts), and the vibration applied to the rotation space is low frequency vibration.
It is preferable that the battery be sealed and protected by a plastic case. The present invention is also directed to a method of treating a battery in which the sealed battery cell is protected by a plastic case.
This is not necessarily limited to lithium-ion batteries or non-aqueous solvent batteries.
Do not do this. The separation of the plastic case and sealed battery cell is also important because the sealed battery cell case is magnetic.
In the case of aluminum, magnetic separation may be performed.
The materials can be selected by using differences in specific gravity or sieving, and the selection method is optional. Next, the second aspect of the invention will be explained. As mentioned above, aluminum foil is used as the positive electrode current collector for lithium-ion batteries.
A thin plate-like member such as copper foil is used as the negative electrode current collector.
When a battery cell containing these is burned in air, the positive electrode aluminum in the cell
The aluminum and anode copper are oxidized to aluminum oxide and copper oxide.
Aluminum and copper oxide are fragile, so they are used as a positive electrode current collector, with fine particles attached to aluminum foil, etc.
When the lithium cobalt oxide particles are peeled off, the aluminum oxide particles are also peeled off.
These are mixed with the recovered lithium cobalt oxide to produce the cobalt oxide product.
The purity of lithium decreases. On the other hand, in JP 10-241748 A, the sealed battery cell is treated with an electrolyte solvent.
However, this prior art technology involves crushing sealed battery cells while maintaining the temperature below their melting point, which can lead to the following problems:
Such problems arise. Sealed battery cells contain polyethylene and polypropylene, which form separators, etc. The bulk density of these materials is approximately 0.2, and they must be efficiently separated in post-processing.
To process the batteries efficiently, they must be large-scaled. Furthermore, it is difficult to completely separate the metal components from the resin components, such as polyethylene and polypropylene, using only freeze-shredding. Therefore, the second feature of this invention is that the sealed battery cells are equipped with safety valves.
The sealed battery cells that have undergone the case rupture screening process of the first aspect are then subjected to a non-oxidizing treatment.
The battery cell is heated to a temperature of at least 200°C in an atmosphere, and the
The process is characterized by including a heating and separation process to separate the materials. The temperature is set to 500°C or higher to completely separate and remove the organic resin components.
It is preferable to do so, and in order to further suppress the generation of dioxins and other substances in the exhaust gas,
It is preferable to heat the material at a temperature of approximately 800°C or higher. Furthermore, non-oxidizing atmospheres include vacuum atmospheres and inert gas atmospheres. According to the present invention, as shown in Figures 1 and 7, for example, a vacuum or inert gas atmosphere is used.
When the sealed battery cell is heated to 200°C or higher in a gas atmosphere, polypropylene and
Separator components such as polyethylene, electrolyte lithium hexafluorophosphate, etc.
Ethylene carbonate, diethylene carbonate, dimethyl carbonate as catalysts
nate, diethyl ether, etc., in other words, the thermal decomposition of organic solvents and organic resins
When substances are released and dispersed from the safety valve of the battery cell, the gases that are dispersed are flammable.
Highly flammable organic solvents are also included, but the atmosphere is vacuum or inert gas atmosphere.
Since the container is in an oxygen-containing atmosphere, there is a risk of explosion due to ignition by oxygen or a sudden increase in internal pressure.
Furthermore, the reactive lithium contained in undischarged lithium-ion batteries is
Also, aluminum foil coated with lithium cobalt oxide as a positive electrode piece and graphite
The copper foil as the negative electrode piece to which the oxidizing agent is applied is also not oxidized, and as a result, the battery cell
The aluminum and copper foil inside will not oxidize, in other words, will not become brittle.
Therefore, when peeling off fine particles of lithium cobalt oxide that have adhered to aluminum foil, etc.
These do not become minute, but remain in the form of foil or metal molecules (when melted by heat).
Even in the case of lithium cobalt oxide, the recovery of lithium cobalt oxide is easy, and it can be used as a product.
The purity of the lithium cobalt oxide is improved. That is, when the non-oxidizing atmosphere is a vacuum atmosphere,
The organic materials such as the organic solvent and the thermal decomposition product of the organic resin separated by heating are cooled and recovered.
According to the present invention, the non-oxidizing atmosphere is preferably nitrogen, helium, argon, or neodymium.
In the case where the gas material is heated and separated under an inert gas atmosphere such as argon,
Heating other liquid or solid materials in an inert gas or other non-oxidizing gas atmosphere
The roasting is carried out after the battery is removed. Furthermore, the invention in claim 5 and following claims specifically describes the battery disassembly processing method in order.
and a case-breaking sorting process to separate the batteries into sealed battery cells and plastic cases.
and Separating mainly organic materials from the sealed battery cells sorted in the case cracking sorting process.
As mentioned above, the process further includes the step of crushing the cells in the cell crushing step.
One or more selection methods are used to sequentially remove noise substances from the crushed material and select the target useful substance.
The invention described in claim 6 is characterized by including a separate process. And in the invention described in claim 6, ultrasonic vibration or ball
Separating the positive (negative) electrode active material from the metal foil by vibration peeling means such as vibration.
Similarly, in the invention described in claim 7, the peeling agent is used, or
The peeling agent is combined with a vibration peeling means to remove the positive (negative) electrode active material from the metal foil.
It is specified that the strong acid or strong alkaline solution is separated. Furthermore, in the invention described in claim 8,
This method dissolves the metal foil and separates the positive (negative) electrode active material. This method separates metal foil, such as aluminum foil or copper foil, from valuable cobalt oxide.
Lithium and spherical graphite are separated, but the lithium cobalt oxide and spherical graphite fine particles
Since it is a powder, it is difficult to handle it during subsequent roasting etc.
Therefore, in the present invention, the powder material containing the metal foil and the positive (negative) electrode active material is sieved.
The invention is characterized in that after separation by granulation, the powder material is granulated. According to this invention, the lithium cobalt oxide and spherical graphite powder are
This results in a more briquette-like texture, which makes subsequent roasting easier. Note that roasting is not necessarily a necessary condition, and as described in claim 15,
The metal foil and the powder material containing the positive (negative) electrode active material are separated by sieving, and then the
The recovered material is separated by settling in water to remove carbon and other substances, and the resulting lithium cobaltate is
In this case, the effluent discharged from the submerged sedimentation process is subjected to floatation separation to remove carbon and other substances.
Advantageously, the method further comprises a step of removing the recovered material from the water in the submerged sedimentation step.
If there is an aqueous solution of ions such as fluoride ions and phosphate ions dissolved in water,
As described above, after the floatation separation process to remove carbon, etc., the ion aqueous solution
It is preferable to include a process of fixing the material by adding a fixing agent such as slaked lime. Now, let's consider a metal foil such as aluminum foil or copper foil, and a valuable material such as lithium cobalt oxide and spherical black metal foil.
The solid matter treatment system for lead and resin etc. and the solvent system must be carried out in separate treatment systems.
In particular, in solids processing, toxic electrolyte fluorine compounds and flammable
The dismantling process is carried out without any consideration for the presence of volatile solvents.
Therefore, in the present invention, the selection process for selecting the target useful substance involves washing with water.
The harmful substance lithium hexafluorophosphate is dissolved in an aqueous solution and then separated.
The lithium hexafluorophosphate solution, which contains the lithium hexafluorophosphate and is further dissolved in an aqueous solution, is described below.
In other words, the present invention is a method of treating and fixing lithium hexafluorophosphate separated by a predetermined sorting process.
After decomposing into fluoride ions and phosphate ions in the presence of a hot aqueous acid solution,
The method is characterized by adding a fixing agent such as slaked lime to the aqueous solution of ammonium nitrate to fix the particles. Furthermore, the above-mentioned prior art methods disclosed in JP-A-6-346160 and JP-A-7-245126
is to recover valuable materials such as lithium cobalt oxide from used lithium secondary batteries.
The used lithium secondary batteries are roasted and then crushed, and the crushed material is sieved.
The lithium cobalt oxide is recovered from the underside of the sieve.
Because the particle size is so small, it adheres to the impurities on the sieve and is not sufficiently removed by the under sieve alone.
Therefore, in the present invention, the resin components and the like are removed by heating, and then washed with water.
A positive (negative) electrode active material such as lithium cobalt oxide having a small particle size is dispersed in water,
The method is characterized by including a step of recovering the dispersed material. Furthermore, the present invention is characterized in that the fixation of the ion-containing gas, etc. is carried out not by the wet treatment described above, but by
Alternatively, the heat separation step may be carried out by dry treatment using a bag filter or the like.
Harmful substances such as lithium hexafluorophosphate are converted into fluoride ions and phosphate ions by heating.
After decomposing into ion-containing gas such as ions, the ion-containing gas is mixed with a fixing agent such as powdered slaked lime.
The step of dry contacting and immobilizing the target useful substance is included in the selection step of selecting the target useful substance.
This invention is characterized by the fact that it is a dry process using a bag filter, etc., making it easy to handle.
This leads to simplification and miniaturization of the device. Furthermore, the present invention uses the metal foil and positive (negative)
After separating the powdery material containing the active material by sieving, iron is removed by magnetic separation, etc.
According to this invention, by adding the magnetic separation process, the particles mixed in the recovered material can be separated.
High-purity lithium cobalt oxide can be obtained by removing iron. In some cases, the iron content in the recovered lithium cobalt oxide may be suitable for the intended use.
In this case, the magnetic separation process can be omitted. Now, the "heating means + exhaust gas treatment" or predetermined separation process such as water washing in the above invention
After separation into water by the method, the lithium hexafluorophosphate aqueous solution is stable as an aqueous solution.
Specifically, it exists stably in water without ionization.
In the state of slaked lime Ca(OH)2Addition of CaF2and Ca3(P.O.4
)2) cannot be produced, in other words, it cannot be immobilized. Therefore, an acid is added to the lithium hexafluorophosphate aqueous solution to keep the aqueous solution in the acid side.
By doing so, it has been investigated to promote (hydrolysis) as shown in the following formula 1).
However, even if an acid is added at room temperature or the concentration of the acid is increased, the (hydrolysis) decomposition does not occur.
It was found that increasing the acid concentration does not promote the corrosion of equipment and safety.
There is also the issue of gender. LiPF6+5H2O→LiOH+HF+PO(OH)3...1) As a result of various experiments, the applicant has found that the acid is heated, specifically, at 65°C to 10°C.
By using an aqueous acid solution heated to 0°C (a temperature below boiling),
It was found that decomposition is rapidly promoted. The acid used in the present invention is the acid generated by hydrolysis {in the case of formula 1), HF
(hydrofluoric acid)}, for example,
As shown in the Chemical Handbook, Basic Edition, Revised 4th Edition, page II-323 (edited by the Chemical Society of Japan),
Looking at a table showing the relationship between the concentration of an acid solution and its ionic strength,
The stronger one is HClO4, HCl, HSO4When the HF concentration is low,
If HNO3are also included in this range. And these have high ionic strength with respect to HF even in dilute acid solutions with low concentrations.
Therefore, the hydrolysis of the above formula 1) is efficiently promoted. Note that the aqueous solution after the hydrolysis contains slaked lime Ca(OH)2Add the following 2)
3) such as stable (CaF2and Ca3(P.O.4)2) can be generated.
Yes, it is possible. Ca(OH)2+HF → +CaF2+2H2O…2) 3Ca(OH)2+2PO(OH)3→ Ca3(P.O.4)2+6H2O ... 3) Therefore, the acid added to promote the hydrolysis is dilute hydrochloric acid as well as dilute sulfuric acid.
It is preferable to use a dilute strong acid solution such as dilute hydrochloric acid or dilute nitric acid, and the dilute hydrochloric acid is used at a temperature of about 65°C or higher.
It is preferable to heat it to around 90 to 100°C before use. The inventions described in claims 23 to 26 use lithium hexafluorophosphate as the electrolyte.
The main focus is on the treatment of lithium-ion batteries containing
In addition, there are also batteries in which the electrolyte contains a salt consisting of cations and Lewis acid ions.
The scope of application is as follows. That is, the cation that forms the salt of the electrolyte is lithium ion (Li+)apart from,
Examples include sodium ions, potassium ions, and tetraalkylammonium ions.
The Lewis acid ion that forms the salt of the electrolyte is BF4-, P.F.6-, AsF6
, ClO6-These cations and Lewis acid ions form
The salts are heated under reduced pressure to be sufficiently dehydrated and deoxidized.
It is used as an electrolyte. Therefore, the present invention specifies a salt separation method by washing with water, and the method for treating the battery
In the method, the crushed battery material containing the salt is washed with water to separate the salt into an aqueous solution.
Then, a heated aqueous acid solution is added to the aqueous solution containing the salt to form the Lewis acid ion.
The decomposition of ions is promoted, and a fixing agent such as slaked lime is added to the ion solution to solidify it.
More specifically, the electrolyte contains lithium hexafluorophosphate.
In the method for treating a lithium ion battery,
The crushed battery material is subjected to the aforementioned "heating means + exhaust gas treatment" or a predetermined sorting process such as washing with water.
The heated acid solution was added to the lithium hexafluorophosphate-containing aqueous solution separated in water.
After adding fluoride ions and phosphate ions, the ion solution is added with slaked stone.
The method is characterized by including a step of adding a fixing agent such as ash to fix the material. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The following describes in detail an exemplary embodiment of the present invention with reference to the drawings. However, this embodiment
The order, types, relative combinations, etc. of the components described in the examples are not particularly limited.
Unless otherwise specified, the scope of the present invention is not limited to the above.
This is merely an illustrative example. Figure 1 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to the first embodiment of the present invention.
In the flow chart, a granulation process is added before the roasting process, and ball vibration is used.
The metal foil is peeled off. First, the waste battery packs targeted in this example consist of multiple batteries, each equipped with a safety valve.
Lithium-ion packs with sealed battery cells housed in a plastic case
A secondary battery (hereinafter referred to as battery or secondary battery) in which the plastic case accounts for the weight
In total, lithium-ion secondary batteries account for 20% of the total.
Since it is widely used in personal computers and mobile phones and is well known, it is not shown in the illustration. The positive electrode side is made of a positive electrode active material such as lithium cobalt oxide, which is applied to aluminum foil with a coating agent.
Next, the negative electrode side is coated with graphite negative electrode active material on copper foil with a coating agent.
Next, the electrolyte may be, for example, ethylene carbonate or diethylene carbonate.
ester, dimethyl carbonate, diethyl ether, etc., alone or in combination
The solvent may contain, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF6Fluorine compounds such as
An organic electrolyte solution containing two or more types of inorganic oxides is used.
The sealed battery cell is made of the above-mentioned sheet-shaped positive electrode current collector and sheet-shaped negative electrode current collector.
The spiral body formed with a separator interposed therebetween was then mixed with the organic electrolyte solution and nickel.
The case is enclosed in a case cell made of a Kel-plated steel plate,
It is also well known that the cell is provided with a safety valve for discharging gas. The disassembly process for a lithium-ion secondary battery with such a configuration is shown in Figure 1.
First, the waste battery 1 is frozen to below -50°C in the freeze-opening process (S1).
Then, the plastic case 2 is broken open by the vibration or clamping pressure of the rod or ball.
By doing this, the sealed battery cells 1a housed in the waste battery 1 are sealed in plastic.
The battery pack shown in Figure 1 is then frozen and opened, and the plastic case and sealed battery are removed. The structure will be explained with reference to Figures 8 and 9. Figure 8 shows the battery pack shown in Figure 1 after being frozen and opened, and the plastic case and sealed battery are removed.
Overall overview of the case sorting device that separates waste into pond cells. Cases are sorted using rod vibration processing.
Figure 9 is a diagram corresponding to Figure 8, in which case sorting is performed by ball vibration processing.
In Figure 8, 30 is a battery refrigeration device, which refrigerates the waste batteries 1 through an inlet 32.
After immersing in nitrogen 31 and cooling to below -50°C,
The material is fed into the continuous processing rod vibrator 40A through the discharge port 41. As shown in view A, the rod vibrator 40A is made of a stainless steel shaft with a diameter of 25 mm.
Eight rods 49A each consisting of the above-mentioned components are arranged in a plurality of rows vertically inside the vibrating tub 45.
In the state where the mixture 49A is mixed, the vibration generator 44 is driven to vibrate the mixture supported by the spring 44a.
The waste batteries 1 are vibrated in the vibration tub 45, and then the broken cells are removed.
The scraps are dropped into the dust receiver 46a through the porous portion 46, and then discharged through the belt conveyor
Alternatively, the mixture is introduced into a magnetic separator 50 via a vibrating sieve 47. The reason for setting the temperature at about -50°C is
The melting point of diethyl carbonate, the organic solvent enclosed in the battery cell, is -4
This is to keep the temperature below 3°C. The rod is made of multiple rods that are more rigid and have a higher specific gravity than the plastic case.
As long as the rod is made of stainless steel, it is not limited to stainless steel.
The rod shaft is a shaft body (including a hollow shaft) having a circular, elliptical or rectangular cross section,
The clamping rod shaft rotates in a state cooled to -50°C or less by vibration.
The vibration was set to a total amplitude of 48 mm, an amplitude of 20 Hz, and a vibration time of 1 to 3 minutes. The magnetic separator 50 placed the broken and separated plastic cases 2 in a non-magnetic material receiver 51.
After being inserted, the magnetic material consisting of the sealed battery cells 1a is conveyed by using the belt conveyor 52.
It is then passed on to the next process. Figure 9 shows a continuous processing ball vibration device that separates the waste by ball vibration instead of rod vibration.
The ball vibration device 40B is shown in FIG.
The batteries 1 and balls 49 are mixed in the inlet 42 and then the mixture is transferred to the vibration generator 44.
The waste batteries 1 are broken down by driving the vibration tub 45 supported by the spring 44a.
First, the debris generated by the tearing is dropped into the dust receiver 46a through the porous portion 46.
After that, the waste is led from the discharge port to the magnetic separator 50 via a belt conveyor or a vibrating sieve 47.
The reason for setting the temperature at about -50°C is that the organic solvent, diethylene glycol, sealed in the battery cell
This is to keep the temperature below -43°C, which is the melting point of carbonate. The ball 49 can be made of stainless steel, as long as it has higher rigidity and specific gravity than plastic.
It is preferable to use a stainless steel or zirconia ball. The ball 49 has a diameter of 35 mm.
In the case of millimeter diameter, it is better to mix 10 or more per battery, and the vibration is the total amplitude.
The rod vibration was set to 48 mm, the amplitude was 20 Hz, and the vibration time was set to 1 to 3 minutes.
In both of the above devices, the frequency of the vibration is approximately 20 Hz or more.
In this embodiment, the plastic that has been fractured and separated in the magnetic separator 50 is
After the case 2 is placed in the non-magnetic material receiver 51, the ball 49 and the sealed battery cell 1a
The magnetic material is guided to a size sorting device 55 using a belt conveyor 52.
The separating device 55 is attached to a guide rail plate 53 formed to a predetermined width by a vibration generating device 44.
Vibration is applied to separate the sealed battery cell 1a from the ball 49. Therefore, in both of the above devices, the stored sealed battery cell 1a is separated from the ball 49.
Remove the battery from the stick case 2 and check that the sealed battery cell case is made of magnetic iron.
Utilizing this, the sealed battery cells 1a are separated into plates in a magnetic separation process (S2) using a magnetic separator 50.
The rod vibrating device 40A is removed from the stick case 2.
This is preferable because it eliminates the need for processes such as battery cell recovery. In addition, both devices allow the sealed battery cells 1a to be sealed in the plastic case without being ruptured.
The same applies in that only the plastic case 2 can be ruptured and separated from the system in its initial state. Next, the sealed battery cell 1a that has been separated and exposed from the plastic case 2 is inactivated.
Heat treatment is performed in a gas atmosphere (S3), and a safety valve provided in the sealed cell is opened.
The organic solvents and organic resins that have been gasified in the cell are released, resulting in the generation of volatile substances and toxic gases.
After removing the causative substances, the cells are crushed using the usual process. Heat treatment (S3) involves crushing the sealed battery cells in an inert gas (nitrogen gas) atmosphere for 5 minutes.
00°C or higher (for example, heating for 10 minutes), preferably 850°C (for dioxin removal)
In the case of a rotary kiln, the material is steamed (pyrolyzed) at a temperature of 1000 or higher.
The organic solvent and organic resin gasified in the cell by baking are placed in the sealed battery cell.
The gas is released through a safety valve, which removes volatile substances and substances that cause toxic gases.
After that, the evaporated gas after the steaming is discharged from the cooling means and the filter through the exhaust pipe.
The organic resin separated by the solid-gas separation means (S31) is introduced into the solid-gas separation means (S31).
Solidified substances such as fat (including liquids) are either recovered as they are or processed in a roasting process (
S8), and exhaust gases such as volatile substances and toxic gases are treated through a roasting process (S8).
The wastewater is then led to the exhaust gas treatment step (S9) or directly to the exhaust gas treatment step (S9).
In addition, the remaining sealed battery cells after being steamed in a rotary kiln do not emit volatile substances or toxic gases.
Therefore, according to this embodiment, the sealed battery cells can be crushed at room temperature (S4) in an inert gas atmosphere for, for example, 5 minutes.
When heated to 00°C or higher, separator components such as polypropylene and polyethylene
, a solvent such as lithium hexafluorophosphate, and ethylene carbonate as an electrolyte.
Materials such as diethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl ether,
In other words, organic solvents, organic resins, etc. are released and dispersed from the safety valve of the battery cell.
The gases that are released during this process include highly flammable organic solvents, etc.
The atmosphere is an inert gas, so there is no risk of fire due to oxygen or sudden internal pressure.
Furthermore, there is no risk of explosion due to heating.
The reaction of reactive lithium, which is present in the battery, is also inhibited. Also, aluminum foil and graphite as positive electrode pieces coated with lithium cobalt oxide are
The copper foil on which the oxide is applied as the negative electrode piece does not oxidize, and remains in its thin foil state.
Or when the heating temperature is high (melting point of aluminum: 660°C, melting point of copper: 1
At temperatures of 080°C, these metal foils melt but are not oxidized.
Cobalt fine particles adhering to aluminum foil, etc., are removed during the mechanical treatment (S6) and sieving process (S7).
When the lithium nitrate is peeled off, it does not break down into fine particles and can be easily peeled off from foil or metal.
Because it can maintain a molten solid state (even when melted by heat), lithium cobalt oxide
The lithium is easily recovered, improving the purity of the resulting lithium cobalt oxide.
According to this step (S3), the processing space is heated while maintaining an inert gas atmosphere.
As a result, the reaction between reactive lithium and oxygen and the ignition prevention of gas generated from battery components
This process prevents the generation of toxic gases due to reactions between the electrolyte and the atmosphere.
Step (S3) can be applied to both undischarged and discharged batteries. Figure 10 is a schematic diagram showing the sealed battery cell crushing device in the crushing step (S4). In Figure 10, crushing device 60A is placed in a nitrogen gas atmosphere and crushes the sealed battery cells.
The lure 1a is fed into the cutter mill 65 from the outlet 63 by using the rotary blade 62.
The magnetic components such as the cell casings are then separated from the batteries by a belt conveyor 66 and transported to a magnetic separator 70.
The sealed battery cells 1a are separated into non-magnetic components.
Alternatively, the aluminum may be crushed using a roll or hammer mill. If the temperature during the heat separation process (S3) is below the melting point of aluminum (660°C),
In this case, the aluminum foil of the positive electrode housed in the battery cell 1a and
The shape of the negative electrode copper foil remains intact, and each is approximately 5 cm x 50 cm x 0
Since the size of the battery is 0.02 cm, it can be crushed into pieces of several centimeters square or larger. Next, in the magnetic separation process (S5) using the magnetic separator 70, the iron parts of the sealed battery cell casing are crushed.
The sealed battery cell cases (magnetic portion) separated in the magnetic separation process (S5) are then washed with water.
After washing with water in step (S11), only iron 3 is separated and recovered. The reason for this washing is that the electrolyte, phosphorus hexafluoride, which adheres to the iron part during crushing
The solvents ethylene carbonate and dimethyl carbonate
Taking advantage of its water-soluble nature, the material is dissolved in an aqueous solution in a water washing step (S11).
The polypyridene chloride that was peeled off from the aluminum foil of the positive electrode and attached to the iron part was
The lithium cobalt oxide particles coated on the surface are very small, measuring just 5 μm in diameter, and are insoluble in water.
In addition, since its specific gravity is about 5, by dispersing it in water in the water washing step (S11),
It can be separated from iron 3. Also, acetylene black peeled off from the aluminum foil of the positive electrode
The graphite (spherical graphite) on the negative electrode side is also dissolved in water in the water washing step (S11).
The magnetic separation residue separated in the magnetic separation step (S5) can then be dispersed in a ball vibration device (
S6) is used to perform ball vibration for 15 minutes, followed by a 0.3 mm
The crushing step (S4) is then carried out by sieving (S7). To reiterate, the crushing step (S4) is a heating separation step in an inert gas atmosphere.
(S3) After that, the aluminum foil of the positive electrode was removed from the lithium cobaltate 7 and the negative electrode
Graphite (spherical graphite) is peeled off from the copper foil. At this time, the solvent, ethylene
Carbonate, dimethyl carbonate, polypyridinium chloride and electrolyte
Some of the lithium hexafluorophosphate is released in the previous heating and separation step (S3).
Furthermore, polypropylene or polyethylene as a separator is used in the previous step.
The decomposition occurs in the thermal separation step (S3).
The resulting gas is treated in the roasting operation (S8) together with gases generated in other operations.
Or it is directly subjected to exhaust gas treatment (S9). More specifically, in the thermal separation step (S3), the
By heating at a temperature of 00 to 1500°C, preferably at a temperature of about 500 to 1300°C,
The polymer that binds the acetylene black and lithium cobalt oxide that make up the electrode
Viridene chloride is thermally decomposed. This thermal decomposition produces acetylene black and
The adhesive strength between the lithium nitrate and the aluminum foil is reduced, and the subsequent crushing step (S4) and
After the magnetic separation process and the eddy current treatment process (S5'), the mixture is passed through a ball mill (S6) in this state.
By using the crushing vibration treatment, acetylene black and cobalt oxide
Lithium 7 can be separated from the aluminum foil. Similarly, by heating with inert gas in the thermal separation step (S3),
The thermal decomposition of polypyridene chloride causes the copper foil and the graphite coated on it to separate.
The adhesion force between the particles and the threads is reduced, and in this state, the subsequent crushing step (S4) and magnetic separation step are carried out.
The ball vibration treatment (S6) is carried out through the eddy current treatment process (S5) and the eddy current treatment process (S5').
By performing this process, the graphite can be separated from the copper foil. The ball vibration device (S6) is similar to the one shown in Figure 9 and performs the heating separation process (S3).
After being heated and crushed in the crushing step (S4), the material is subjected to magnetic separation treatment or eddy current treatment (
In the state where the magnetic separation residue and the balls are mixed, the vibration generator 44 is driven.
The aluminum foil or copper foil is peeled off by vibrating it in a vibrating tub 45 supported by a spring 44a.
The applicant has introduced the magnetic separation residue into a rotating cylinder together with the balls,
The ball mill vibrates while rotating to separate the material from the aluminum or copper foil.
A dynamic test was conducted, and the ball vibration device (S
6) produced better results. In other words, with ball mill vibration, the magnetic separation process and the eddy current treatment process (S5, S6) described below were
5') The magnetic separation residue was heated at 300°C for 6 minutes, then heated at 400°C for 5 minutes,
A ball mill was used with 5 mm diameter zirconia balls for 30 minutes (cylindrical rotation).
Then, the result was sieved through a 0.3 mm sieve.
53% of the total weight was recovered, and the purity of the composition as lithium cobalt oxide was 9.
The composition of the aluminum foil recovered by sieving was 63% cobalt.
The aluminum content was 9%, which means that lithium cobalt oxide was not sufficiently peeled off from the aluminum foil.
On the other hand, the ball vibration device is divided into two processes: the magnetic separation process and the eddy current treatment process described below.
The magnetic separation residue from steps (S5, S5') was heated at 300°C for 10 minutes and subjected to zirconia grinding with a 5 mm diameter.
Balling was performed for 20 minutes with a zirconia ball and for 10 minutes with a 19 mm φ zirconia ball.
The result was sieved through a 0.3 mm sieve.
The weight recovered below 100 m was 43% of the total weight, and its composition was lithium cobalt oxide.
The purity of the aluminum foil recovered by sieving was 95%.
As a result, lithium cobalt oxide was sufficiently extracted from the aluminum foil.
It can be seen that the particles are separated into small pieces. Following the ball vibration process (S6), the particles are separated into small pieces by the sieving process (S7).
Lithium cobalt oxide 7 of particle size, acetylene black, and graphite were placed on a copper foil.
and separated from the aluminum foil. That is, the aluminum foil and copper foil crushed in the crushing step (S4) are crushed into pieces several centimeters square or larger.
and the particle sizes of acetylene black, graphite, and lithium cobalt oxide are
Since the particle size is less than 0.1 mm, sieve it through a sieve of about 0.3 to 3 mm.
Aluminum foil and copper foil are placed on a sieve, and lithium cobalt oxide and acetylene black are added.
The aluminum foil and graphite can be separated on the sieve. In addition to the aluminum foil and copper foil, there is a possibility that the substances described below may be attached to the sieve.
Therefore, washing with water (S12) is performed. That is, the copper foil and aluminum foil separated on the sieve are washed with water (S12),
The electrolytes attached to the surface were lithium hexafluorophosphate and polypyridene chloride.
The solvents ethylene carbonate and dimethyl carbonate were dissolved in an aqueous solution.
The lithium cobalt oxide 7 and the coating 7 adhered to the copper foil and aluminum foil were dissolved.
The acetylene black used in this product has minute particle diameters and is insoluble in water.
The copper foil and aluminum foil 4 are separated and collected by washing with water (S12).
Lithium cobalt oxide + carbon 6 is separated below the sieve. The lithium cobalt oxide, acetylene black, and
Carbon such as graphite and polypyridinium chloride adhered to them.
Lithium hexafluorophosphate and the solvents ethylene carbonate and dimethicone
Granulation is carried out as necessary together with chill carbonate (S13), followed by a freeze-crushing step (S4A
), the magnetic separation step (S5), and the heat treatment step (S3).
Roasting with fuel 8 together with ethylene carbonate and dimethyl carbonate
(S8), and the carbon content is burned by the roasting (S8) to obtain lithium cobalt oxide.
Sieving (S7) separates the under-sieve lithium cobalt oxide, acetylene black, and cellulose.
The carbon black and graphite are the same as those of the polycarbonate that remain even after the heating separation step (S3).
Granulation (S13) with pyridine chloride and lithium hexafluorophosphate
This prevents powder from scattering and enables efficient combustion during roasting (S8). Furthermore, by using water for washing (S11, S12) and granulation (S13), magnetic separation is possible.
Lithium cobalt oxide 7 and cell case (iron part) 1a recovered by subsequent water washing
Lithium hexafluorophosphate, polypyridinium chloride, ethylene carbonate attached to the
Since carbonate and dimethyl carbonate are also granulated together,
This allows for incineration in the roasting process (S8) following granulation (S13). In the roasting process (S8), lithium cobalt oxide 7, acetylene black, and granules are roasted.
Graphite, lithium hexafluorophosphate electrolyte, and coated polypyridinium
and ethylenediamine chloride, which is the solvent that was not volatilized in the heat separation step (S3).
Ethylene carbonate and dimethyl carbonate, and freeze-shredding step (S4A
), the subsequent magnetic separation step (S5) and the etching generated in the thermal separation step (S3)
ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and polypyridene chloride
The roasting process (S8) is then carried out to recover lithium cobalt oxide 7. The reason for carrying out the roasting process (S8) is that lithium cobalt oxide 7
It does not burn or transform, and lithium hexafluorophosphate contains most of its phosphorus and
By utilizing the fact that the fluorine portion moves to the gas side, cobalt oxide is produced by roasting (S8).
Lithium 7 can be recovered.
Ethylene carbonate generated in the separation step (S5) and the thermal separation step (S3)
, dimethyl carbonate, and polypyridinium chloride and a thermolysis process
(S3) Polypyridene chloride, hexahydrate remaining after the operation and not yet completely decomposed and burned
Lithium fluorophosphate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate were roasted.
The exhaust gas generated by the roasting (S8) can be treated by combustion.2Solution 5 is sprayed
After exhaust gas treatment (S9) consisting of an absorption tower irradiated with water, further wastewater treatment/solid-liquid separation is performed.
The lithium hexafluorophosphate is separated into solid waste 10 (CaF2
and Ca3(P.O.4)2) and is separated from the wastewater 11 and recovered. That is, the wastewater generated from lithium hexafluorophosphate by the exhaust gas treatment (S9)
Fluoride and phosphate compounds are Ca(OH)2Reacts with solution 5 and becomes poorly soluble in water
Ca3F2and Ca3(P.O.4)2By utilizing the property that Ca(OH)2
The solid waste 10 is separated into solid waste 10 by the wastewater treatment/solid-liquid separation treatment tank (S10) to which the solution 5 is added.
(CaF2and Ca3(PO4)2) and collect it from the wastewater 11.
During the heating and separation process (S3) and roasting (S8), lithium hexafluorophosphate
The reaction product, lithium fluoride, is washed with water (S11) and (S12).
Therefore, the aqueous solution washed with water (S11) and (S12) can also be used for wastewater treatment/solid-liquid separation treatment.
The fluorine ions separated in the water are introduced into the tank (S10) and converted to Ca(OH)2Solution 5 and
Reacts with CaF, which is poorly soluble in water2By utilizing the property of generating Ca(OH)2Solution 5
By adding wastewater treatment, solid waste 10 (CaF2and Ca3(P.O.4)2
) can be separated from the wastewater 11 and recovered. Also, gas is separated from the wastewater by the heating separation step (S3) and the like, and the water is washed with water (S11), (
S12) and the exhaust gas generated by the roasting (S8) is treated with Ca(OH)2solution 5
After exhaust gas treatment (S9) consisting of an absorption tower injecting hexafluorophosphoric acid
Since the lithium aqueous solution is stable as an aqueous solution, it is necessary to dispose of it in the wastewater treatment/solid-liquid separation treatment tank (S10
90g of dilute hydrochloric acid was added to the reaction mixture to maintain the aqueous solution on the acidic side.
) promotes the (hydrolysis) decomposition of the formula. LiPF6+5H2O→LiOH+HF+PO(OH)3...1) Next, slaked lime Ca(OH)2to form a stable (C
aF2and Ca3(P.O.4)2) is produced. Ca(OH)2+HF → +CaF2+2H2O…2) 3Ca(OH)2+2PO(OH)3→ Ca3(P.O.4)2+6H2O ... 3) In order to accelerate the (hydrolysis) process, a wastewater treatment/solid-liquid separation treatment tank (S10
The acid to be added to the tank is diluted hydrochloric acid, as well as diluted sulfuric acid, diluted nitric acid, or other diluted strong acid solution.
The dilute hydrochloric acid 9 is preferably heated to a temperature of about 65°C or higher, and more preferably to about 90 to 100°C.
It is best to use it after heating. To explain more specifically, as is clear from Figure 15,
In order to do this, a strong acid solution (20% HCl solution, room temperature) with a high acid concentration was added at room temperature.
It was found that the hydrolysis was only achieved at about 28%, and was not significantly promoted.
. Increasing the acid concentration can cause corrosion of equipment and safety issues, so the acid concentration
A dilute hydrochloric acid solution (1% HCl solution) with a significantly reduced concentration of 1% was heated to 65°C.
It was found that the hydrolysis rate was 40% or more. Furthermore, when a dilute hydrochloric acid solution (1% HCl solution) heated to 95°C was used, the
It was found that the hydrolysis was 100%. Next, a diluted hydrochloric acid solution heated to 95°C was used, with the concentration increased to 2%, and the hydrolysis was 100%.
It was found that the reaction time for decomposition of water was shortened. That is, as a result of the above experiment, when the 1-2% concentration dilute hydrochloric acid was heated, specifically to 65°C,
By using an aqueous acid solution heated to 100°C (a temperature below boiling),
It was found that hydrolysis was rapidly promoted. Next, a similar experiment was carried out using dilute sulfuric acid, and as is clear from Figure 16,
(30% H2SO4In aqueous solution at room temperature, only 17% hydrolysis was achieved.
It was found that the effect was not very pronounced and was not promoted much.2SO4When the aqueous solution was heated to 65°C,
Decomposition was achieved by 50% or more. Furthermore,2SO4Aqueous solutions with concentrations of 5%, 10%, 20%, and 30%
When each of these was heated to 95°C, the (hydrolysis) rate reached 100%.
It was found that this was achieved. Next, the 95°C heating H2SO4If the concentration of the aqueous solution is 10% or more,
The reaction time for the hydrolysis was short for both the 0.05% and 30% samples, and there was not much difference.
From these experimental results, it was found that the acid used in the present invention is an acid produced by hydrolysis {1)
In the formula, if the ionic strength is higher than HF (hydrofluoric acid), HCl, H2S
O4Either of these may be used, but even if the HCl concentration is lower, 100% (water added)
It was also found that decomposition was achieved. Then, slaked lime Ca(OH) was added to the hydrolyzed aqueous solution.2Add the above 2),
3) such as stable (CaF2and Ca3(P.O.4)2) can be generated.
Therefore, this embodiment can achieve the following effects: (1) In the freeze-opening step (S1), the waste batteries 1 are opened and the sealed battery cells stored therein are
Remove the battery 1a from the plastic case 2 and check that the battery case is made of magnetic iron.
Taking advantage of this, the sealed battery cells 1a are separated in a magnetic separation step (S2) using a magnetic separator.
By removing it from the plastic case 2, the plastic case 2 can be restored to its original state.
It was possible to separate it outside the system. (2) In the heating separation process (S3) and the crushing process (S4) under an inert gas atmosphere,
Crushing was possible without generating toxic gases such as phosphorus pentafluoride and hydrogen fluoride, or causing explosions.
(3) Magnetic separation (S5) is performed using a magnetic separator to separate the iron from the other parts.
(4) The water washing step (S11) removes the hexahydrate, an electrolyte that adhered to the iron part during crushing.
Lithium fluorophosphate and the solvents ethylene carbonate and dimethyl
The carbonate was dissolved in water and peeled off from the aluminum foil of the positive electrode and attached to the iron part.
Lithium cobalt oxide 7 was dispersed in water and separated from iron 3. (5) A heating separation process (S3) and a crushing process (S4) under an inert gas atmosphere.
By combining the magnetic separation process and the eddy current treatment process (S5'), the aluminum foil and the aluminum
The lithium cobalt oxide 7 containing acetylene black coated on the Lumi foil
The negative electrode copper foil and graphite were also separated. The solvents used were ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and polyvinyl alcohol.
denchloride and lithium hexafluorophosphate, polypropylene as separator
(6) By sieving (S7), lithium cobalt oxide 7, acetylene black, and polyethylene were removed from the system.
The aluminum foil and graphite were separated from the aluminum and copper foil. (7) After sieving (S7), the residue was washed with water (S12), which allowed for the heating and separation process.
(S3) Operation and ball vibration (S6) Polyvinyl chloride attached to the aluminum foil and copper foil 4
ethylene chloride and the solvents ethylene carbonate and dimethyl carbonate
Carbonate, acetylene black, graphite, and lithium cobalt oxide 7 are separated.
, aluminum foil, and copper foil 4 were effectively separated and recovered.
Carbon 6 is separated. (8) Lithium cobalt oxide 7 and acetylene bromide separated under the sieve in the sieving step (S7)
Carbon 6 such as rack and graphite is removed by the heating separation step (S3).
The resulting mixture is granulated together with polypyridinium chloride and lithium hexafluorophosphate (S13
) prevents powder from scattering and ensures efficient combustion in roasting (S8).
Furthermore, by washing with water (S12, S11) and granulating with water (S13), the magnetic
The lithium cobalt oxide 7 and hexafluoride attached to the iron part were recovered by washing with water after the separation.
Lithium phosphate, polyvinyl chloride, ethylene carbonate and dimethicone
The chill carbonate can be efficiently treated by subsequent incineration in the roasting step (S8).
(9) The roasting step (S8) converts lithium cobalt oxide 7 into lithium hexafluorophosphate.
It was possible to separate and recover the material from carbon such as rubber and graphite. (10) Freezing and crushing process (S4A), followed by magnetic separation process (S5) and eddy current treatment
The ethylene carbon generated in the thermal separation step (S14)
acrylate, dimethyl carbonate, and polypyridinium chloride and heat separation
Polypyridinium that has not yet been completely vaporized or decomposed and burned in the step (S3) operation
ammonium chloride, lithium hexafluorophosphate, ethylene carbonate and dimethyl
The carbonate was roasted (S8) and then burned. (11) By washing with water (S12, S11), lithium cobalt oxide 7 was converted into hexafluoride.
It can be separated from lithium fluoride, which is a reaction product from lithium phosphate.
(12) Ca(OH)2Wastewater treatment/solid-liquid separation treatment tank (S10) to which solution 5 is added
) wastewater treatment, fluorine ions generated from lithium fluoride are
0 (CaF2) and could be separated from the wastewater 11 and recovered.
By using an acid aqueous solution heated to 100°C, the (hydrolysis) decomposition is rapidly carried out.
The aqueous solution after hydrolysis is accelerated, and the aqueous solution after hydrolysis is slaked lime Ca(OH)2Stable by adding
(CaF2and Ca3(P.O.4)2) can be produced. (13) Ca(OH)2Wastewater treatment/solid-liquid separation treatment tank (S10) to which solution 5 is added
) by the wastewater treatment, and by the exhaust gas treatment step (S9), lithium hexafluorophosphate
Fluoride compounds and phosphate compounds generated from the solid waste 10 (CaF2Oh
and Ca3(P.O.4)2) and recovered from the wastewater 11. In addition, instead of the ball vibration device (S6), an ultrasonic vibration peeling process (S16) was performed.
Similar effects can be obtained by using a lithium ion battery. Figure 2 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to a second embodiment of the present invention.
In this flow chart, instead of the ball vibration peeling in FIG. 1, ultrasonic vibration is used in (S16).
The metal foil is peeled off. Figure 3 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to a third embodiment of the present invention.
In the flow diagram, the metal foil is peeled off by combining ultrasonic vibration peeling with a peeling agent.
In this example, the magnetic separation residue from the magnetic separation step (S5) is treated with a release agent (
The aluminum foil was then peeled off with ultrasonic vibration (S16) in a chemical (S13) to remove the cobalt oxide.
After separating the lithium foil, the release agent 13 is removed by gravity, centrifugal force or other separation means (S
21) The separator is specifically a filter or a centrifugal separator.
In this case, the solvents ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and hexafluoropropane are
Since lithium fluoride phosphate is separated into the solution, the stripping agent separation step (S21)
The separated stripping agent solution 13 was repeatedly used in the ultrasonic vibration stripping step (S16).
Then, it is sent to the wastewater treatment/solid-liquid separation step (S10) via the water washing step (S12).
. The lithium cobalt oxide foil from which the release agent 13 has been separated is then subjected to ball vibration or ball
The particles are crushed in the milling process (S22). Specifically, the process is described as follows:
"Synthol YS (product name)" (N,N-dipolyoxyethylene) manufactured by Nisshin Chemical Laboratory Co., Ltd.
Ethylene-N-alkylamine, phosphoric acid) in a 1% aqueous solution of the stripping agent.
The magnetic separation residue from the magnetic separation step (S5) was immersed in the mixture, and ultrasonic vibration was applied for 8 minutes (S16).
As a result of this, the lithium cobalt oxide foil was completely separated from the aluminum foil without any damage.
At that time, the ethylene carbohydrate, which was the solvent remaining in the heating step (S3), was removed.
Carbonate, dimethyl carbonate and lithium hexafluorophosphate are soluble in aqueous solution.
Then, the release agent 13 is separated by a filter, gravity, centrifugal force, or other separation means (S2
1), followed by ball vibration or ball milling (S22) to separate the cobalt oxide.
The lithium foil is crushed to form fine particles of lithium cobalt oxide.
The lithium cobalt oxide and the carbon dioxide are separated by sieving using a 100 mm sieve (S7).
According to this embodiment, there is no need to heat the magnetic separation residue from the magnetic separation step (S5).
This makes it safer and less expensive. Furthermore, according to this embodiment, the release agent 13 separates the edge of the positive electrode from the aluminum foil.
Lithium phosphate was successfully peeled off. In this case, the solvents ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and hexafluoropropane were
Lithium fluoride phosphate was separated into the solution. Also, ethylene carbonate and dimethyl ether separated in the stripping agent separation step (S21) were
The immersion solution containing dicarbonate and lithium hexafluorophosphate was washed with water (S12
) process, and the detoxification process was completed. Figure 4 shows the disassembly process for a lithium-ion battery according to the fourth embodiment of the present invention.
In the flow diagram, a strong acid, HCl aqueous solution 14A, is used to peel (dissolve) the metal foil.
This embodiment, like the third embodiment, uses ultrasonic vibration peeling (S16) and a peeling agent 13.
After separating the aluminum foil into lithium cobalt oxide foil,
Instead of crushing in the mill vibration step (S22), the aluminum is directly crushed using dilute hydrochloric acid 14A.
The lithium cobalt oxide is obtained by dissolving the lithium foil. In this case, as is clear from the table in Figure 13, 14A of dilute HCl hydrochloric acid is dissolved at room temperature.
In this case, the aluminum foil will not dissolve unless the HCl aqueous solution 14A has a concentration of 5% or more.
Such an aqueous HCl solution 14A of 5% or more is not recommended from a safety standpoint, and
The amount of lithium cobalt oxide dissolved in the HCl aqueous solution 14A also increases, which is undesirable. On the other hand, as is clear from the table in Figure 14, heating the HCl dilute hydrochloric acid 14A to 95°C
Then, even with HCl hydrochloric acid 14A with a concentration of 1% or less and a pH of 0.87, the aluminum foil was dissolved.
This pH of 0.87 is preferable from a safety standpoint.
The amount of lithium cobalt oxide dissolved in the HCl aqueous solution 14A is also reduced, which is preferable. In other words, this example has the property of dissolving aluminum foil and copper foil in dilute hydrochloric acid aqueous solution 14A.
Using this, lithium cobalt oxide 7 was extracted from the aluminum foil of the positive electrode and graphite was extracted from the copper foil of the negative electrode.
The fights can be peeled off (S24).
To achieve this, a mixer stirrer is used to perform forced stirring. At this time, the solvents ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and hexafluoropropane are mixed.
Lithium fluoride phosphate can also be separated into the dilute hydrochloric acid aqueous solution 14A. Subsequently, the hydrochloric acid aqueous solution is separated using a solid-liquid separator (S25), and the peeling process (S24) is carried out.
) and reuse them in the solid-liquid separator.
The magnetic separation residue after separating the HCl solution 14A using a filter (S25) is 0.3 m
The aluminum and copper dissolved in dilute hydrochloric acid solution 14A were sieved using a 1/2 mm sieve.
The property of forming precipitates of aluminum hydroxide 17 and copper hydroxide in the ranges 4 to 6 and 8.
Utilizing this, sodium hydroxide solution 16A is added to the aluminum precipitation tank (S26).
After that, aluminum and copper are separated in an aluminum separator (S27).
According to this embodiment, a hydrochloric acid solution is added to remove cobalt from the aluminum foil of the positive electrode.
The lithium oxide was removed from the negative electrode and the graphite was peeled off from the copper foil. Figure 5 shows the disassembly process for a lithium-ion battery according to the fifth embodiment of the present invention.
In the flow diagram, a strong alkaline NaOH solution 14B is used to peel off the metal foil.
In this example, Na is used instead of the diluted hydrochloric acid used in the fourth example.
OH solution 14B was used. In other words, in this example, aluminum is dissolved in sodium hydroxide solution 14B.
Using this property, lithium cobalt oxide is peeled off from the aluminum foil of the positive electrode (S28).
In this case, the solvents ethylene carbonate and dimethyl carbonate
The carbonate and lithium hexafluorophosphate can be separated into solution.
In this case, the aluminum foil was completely removed by keeping it in NaOH solution 14B for 30 minutes.
It was confirmed that aluminum dissolved in sodium hydroxide solution 14B had a pH of 2 to 4.
16B of hydrochloric acid is used to produce aluminum hydroxide precipitates.
After adding it to the precipitation tank (S26), aluminum is separated in the aluminum separator (S27).
The magnetic separation residue separated by the NaOH solution separation means (S30) can be separated as needed.
After physical peeling and granulation by ball vibration (S7), etc.,
The copper foil 15 is separated on the sieve by sieving.
Lithium cobalt oxide + carbon 6 is separated below. Meanwhile, the sodium hydroxide aqueous solution 1 separated by the NaOH solution separation means (S30)
4B is reused in the peeling step (S28).
As mentioned above, filters, centrifugal separators, and sedimentation separators are used as the separation equipment.
According to this example, sodium hydroxide solution 14B is added to the positive electrode.
Lithium cobalt oxide 7 can be peeled off from the aluminum foil. In this case, the solvents ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and hexafluoropropane
Lithium fluoride phosphate was separated into the solution. As explained above, in all examples, used lithium ion batteries
can be safely disposed of. Figure 6 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to a sixth embodiment of the present invention.
In the flow chart, exhaust gas treatment is carried out by dry treatment using a bag filter, etc.
That is, the sealed battery cell is heated in an inert gas atmosphere and the exhaust gas from the combustion and the roasting (
In the above example, the exhaust gas generated by S8) was Ca(OH)2solution 5
The treatment is carried out in an exhaust gas treatment step (S9) consisting of an absorption tower into which
In such wet processing, not only does the equipment become larger, but the wastewater treatment is also difficult.
Therefore, in this embodiment, the exhaust gas treatment (S9) is performed using a bag filter or the like.
This is done using a dry process. This prevents the fluoride compounds and phosphate compounds generated from lithium hexafluorophosphate.
Harmful gases such as slaked lime Ca(OH) entrained in the bag filter250
It reacts with Ca, which is poorly soluble in water.3F2and Ca3(P.O.4)2Taking advantage of the nature of
Solid waste 10 (CaF2and Ca3(P.O.4)2) can be obtained
In addition, after dry exhaust gas treatment (S9), lithium hexafluorophosphate is stable.
For this purpose, the wastewater is introduced into a wastewater treatment/solid-liquid separation treatment tank (S10), and diluted hydrochloric acid 9 is added to the treatment tank.
In addition, by maintaining the aqueous solution on the acidic side, the (hydrolysis) of the above formula 1) can be
This promotes the fluorination generated from lithium hexafluorophosphate.
The compound and the phosphate compound were added to the solid waste 10 (CaF2and Ca3(P.O.4)2
) can be separated and recovered from the wastewater 11 as described above.
. Figure 7 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to a seventh embodiment of the present invention.
In this flow chart, unlike the previous embodiment, the heat treatment in (S3) is performed in an inert gas atmosphere.
The process is carried out in a vacuum atmosphere (S3') instead of a vacuum atmosphere, and the exhaust gas treatment (S9) is
It can be done either by dry processing using a gasket filter or by wet processing.
That is, the heat treatment (S3) is performed in a vacuum atmosphere (S3') rather than in an inert gas atmosphere.
The reason for this is that when heat treatment is performed in an inert gas atmosphere, the internal pressure of the battery cell
However, if the pressure rises above the surrounding external pressure, the safety valve will operate and the material will melt due to heat treatment.
Alternatively, sublimated organic resin or harmful gases are released to the outside of the battery cell. Therefore, in a configuration using such a safety valve, the pressure difference between the safety valves is reliant on, and therefore, the external
When heated in an inert gas atmosphere at normal pressure, the inside of the battery cell melts or sublimes.
The organic resin and harmful gases that have been absorbed cannot be completely released outside the battery cell.
This drawback can be overcome by creating a negative pressure in an active gas atmosphere.) In this embodiment, the external pressure of the battery cell is evacuated as shown in (S3'),
The opening pressure of the safety valve is lowered, in other words, the safety valve is made to operate easily, and the heating process is
The organic resin and harmful gases that melt or sublimate during the process are completely released outside the battery cell.
In this case, since it is a vacuum, it is not necessary to fill it with an inert gas, but
Alternatively, an inert gas may be filled in the chamber to create a high negative pressure state, almost like a vacuum. The vacuum heating step (S3') can lower the evaporation temperature of organic resins, etc.
This makes it possible to prevent danger and effectively utilize thermal energy. The exhaust gas obtained by the vacuum heating process (S3') is then cooled in the cooling process (S3
2) The organic resin or the like is separated into gas-liquid or solid-gas, and the separated liquid or solid
Drain components such as organic resins (S34) are removed, and the remaining exhaust gas is passed through the exhaust gas treatment process (
The exhaust gas is then guided to the exhaust gas treatment process (S33) where a predetermined exhaust gas treatment is carried out.
This may be the same as the exhaust gas treatment process in S9), or may be provided separately. Figure 11 shows the disassembly process for lithium ion batteries according to the eighth embodiment of the present invention.
In the flow chart shown in FIG. 1, unlike the previous examples, the battery cells are crushed by freeze crushing.
FIG. 12 shows the freeze-crushing device for sealed battery cells, which is the third step in FIG.
This is a schematic diagram of the battery cell 1a that has been separated and exposed from the plastic case 2.
In the freeze-crushing step (S4A), freeze-crushing is performed. In Figure 12, the freeze-crushing device 60B is placed in a nitrogen gas atmosphere, and the battery
The cell 1a was immersed in liquid nitrogen 61B and cooled to below -50°C.
62, and the material is fed into a cutter mill 65 through a discharge port 63 and kept at -50°C or below.
The crushed pieces are then guided by a belt conveyor 66 to a magnetic separator 70, where magnetic particles such as cell cases are separated.
The reason for setting the temperature below approximately -50°C is that the ambient temperature is
As in the previous example, this is to keep the temperature below -43°C, which is the melting point of ethylenediamine.
The battery cell 1a in a solidified state was then cut into pieces in an atmosphere of -50°C or less using the cutter mill.
In addition to the above, the aluminum foil of the positive electrode and the aluminum foil of the negative electrode contained in the battery may be frozen and crushed using a roll or hammer mill.
Since the dimensions of each copper foil are approximately 5 cm x 50 cm x 0.02 cm,
The particles can be crushed to a size of several centimeters square or larger. According to this step (S4A), the processing atmosphere temperature can be set to a value below the melting point of the electrolyte solvent (e.g.,
For example, around -50°C, hereinafter referred to as "freezing low temperature") and the processing space is kept
The reaction is maintained under an inert gas or high-dryness air.
Prevents the generation of flammable hydrogen gas due to reaction with moisture in the ambient air, and prevents fuel from entering the battery components.
Prevents oxygen generation, ignition of generated gas, and reaction between electrolyte and moisture in the ambient air
This makes it possible to prevent the generation of toxic gases, etc. The magnetic separation residue separated in the magnetic separation step (S5) denoted by reference numeral 70 is then subjected to a heating step (S1
4) is heated at about 300°C for 10 minutes, and then heated using an ultrasonic vibrator (S16).
The mixture is subjected to ultrasonic vibration for 15 minutes, and then sieved (
S7) is performed. That is, in the heating step (S14), lithium cobalt oxide 7 and
Graphite (spherical graphite) is peeled off from the copper foil of the negative electrode.
Ethylene carbonate, dimethyl carbonate, polyvinyl chloride and
and lithium hexafluorophosphate will evaporate or decompose.
The polypropylene or polyethylene decomposes and burns.
The gas generated in the roasting operation (S14) is used together with the gas generated in other operations.
S8) or is directly subjected to exhaust gas treatment (S9). More specifically, the magnetic separation residue is heated to approximately 300 to 500°C in an inert gas atmosphere.
By heating the cathode, the acetylene black and lithium cobalt oxide that make up the cathode are
The polypyridinium chloride that binds the lithium is thermally decomposed.
The adhesive strength between acetylene black, lithium cobalt oxide and aluminum foil is reduced, and
In this state, the ball is vibrated (S6) or the ultrasonic vibrator (S16) is used.
By performing vibration treatment, acetylene black and lithium cobalt oxide 7
can be separated from the aluminum foil. Similarly, the polypyridinium chloride on the negative electrode side is thermally decomposed, separating it from the copper foil.
The adhesion strength of the graphite ball to the surface of the ball is reduced, and in this state, ball vibration and superheat
By applying ultrasonic vibration, the graphite can be separated from the copper foil. At this time, the solvents ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and polyvinyl alcohol
The ethylene chloride and lithium hexafluorophosphate are evaporated or decomposed, and the separator
The polypropylene or polyethylene used as the raw material is removed from the system by decomposition and combustion.
The particles are then removed and sent to the exhaust gas treatment (S9). Following the ball vibration treatment (S6), the particles are separated by sieving (S7).
Lithium cobalt oxide 7 of particle size, acetylene black, and graphite were placed on a copper foil.
The process of separating the frozen material from the aluminum foil is the same as in the previous embodiment. Accordingly, this embodiment combines the freeze-crushing process (S3A) and the heating process (S14).
When combined, toxic gases such as phosphorus pentafluoride and hydrogen fluoride may be generated, and explosions may occur.
18 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to the ninth embodiment of the present invention.
In the flow diagram shown, lithium cobalt oxide and carbon are mixed by sedimentation in water rather than by granulation and roasting.
This is an example corresponding to Figure 1. In addition, in this invention, high-purity cobalt oxide is obtained by avoiding the contamination of iron in the recovered lithium cobalt oxide.
The aim is to recover lithium. The difference from the flow diagram in Figure 1 is that in this example, after screening in (S7),
A magnetic separation process (S29) is included to remove iron 24 from the recovered lithium cobalt oxide.
In addition, the "lithium cobalt oxide and the iron content 3 removed in the magnetic separation step (S29)"
The recovered material such as carbon is not sent to the roasting process (S8) but is sent to the underwater sedimentation separation process (
S40) by dispersing in water 20, water-soluble fluoride compound and phosphate compound
is dissolved in water and the water-insoluble lithium cobalt oxide 7 is extracted.
The specific gravity of lithium cobalt oxide is about 6, which is much larger than that of carbon (about 2).
There is a large difference in specific gravity, so specific gravity separation is easy. Then, the remaining "carbon + water-soluble fluoride compounds and phosphate compounds" 21
The water is introduced into a suspended solids separator (S41) to separate the carbon 22. Then, the water-soluble fluoride compounds and phosphoric acid discharged from the suspended solids separator (S41) are separated.
The compound-containing water 23 is returned to the water washing step (S11). According to this embodiment, by adding the magnetic separation step (S29), the recovered material
High-purity lithium cobalt oxide can be obtained by removing the iron 3 mixed in. In addition, even if the iron content in the recovered lithium cobalt oxide 7 matches the intended use,
In this case, the magnetic separation step (S29) can be omitted. Furthermore, according to the above example, not only carbon 22 but also fluoride compounds and phosphate compounds are extracted.
23 is an ionic compound and dissolves in water, making it easy to remove. Figures 19 and 20 show lithium ion batteries according to the 10th and 11th embodiments of the present invention.
Flow diagram showing the pond dismantling process, in which lithium cobalt oxide and carbon are granulated and roasted.
It is extracted by sedimentation in water, and corresponds to Figures 2 and 3.
This is an example. According to this example, the ultrasonic vibration in (S16) is performed in water or an aqueous solution.
Therefore, the "water-soluble fluoride compound and phosphate compound" 23 is subjected to an ultrasonic vibration process.
In the submerged sedimentation step (S40), the recovered material contains "cobalt".
The only thing that needs to be done is to separate the lithium fluoride and carbon.
The mixture and the phosphoric acid compound 23 are not dissolved in the suspension separator (S41).
This allows separation of carbon 22, simplifying the separation steps (S40) and (S41).
. The effluent discharged from the floating matter separator (S41) can be discharged as is.
Alternatively, the process may be returned to the water washing step (S11) to form a closed circuit. Figure 21 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to a twelfth embodiment of the present invention.
4, which shows the magnetic separation step (S29), the underwater sedimentation step (S30), and the like.
The separation step (S40) and the suspended solids separation step (S41) are provided in the same manner as in the previous embodiment.
According to this example, the "water-soluble fluoride compound and phosphate compound" is a HCl solution component.
In the separation step (S25), the recovered material is removed, and in the submerged sedimentation step (S40), the recovered material is
All that is required is to separate the lithium cobalt oxide from the carbon.
The fluoride compounds and phosphate compounds are not dissolved in the suspended matter separator (S41).
The separation of carbon 22 is possible, and the separation steps (S40) and (S41) are simplified.
Also, the effluent discharged from the floating matter separator (S41) may be discharged as it is.
In addition, the water may be returned to the water washing step (S11) to form a closed circuit.
Figure 22 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to the 13th embodiment of the present invention.
5, which is a flow chart showing the magnetic separation step (S29), the underwater sedimentation step (S30), and the like.
This is the same as the previous embodiment, which includes a separation step (S40) and a floating matter separation step (S41).
. The effluent discharged from the floating matter separator (S41) may be discharged as is.
In addition, the point that the water may be returned to the water washing step (S11) to form a closed circuit is also mentioned in the above embodiment.
In this embodiment, the aluminum dissolving and stripping step (S28) is followed by the Na
A filter is provided in the OH solution separation step (S30) to separate the copper 15.
5, the aluminum is directly fed to the aluminum precipitation tank (S26) without passing through the water washing step (S12).
Figure 23 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to the 14th embodiment of the present invention.
In the flow chart showing the embodiment corresponding to FIG. 6, the upstream side of the magnetic separation step (S29)
Since there is no water treatment process, as in Figure 18, "water-soluble fluoride compounds and phosphate
The "fluoride compounds and phosphate compounds" are contained in the recovered material. Then, after being discharged from the floating matter separator (S41),
Unlike FIG. 18, the water-containing wastewater is not subjected to a water washing process but to a wastewater treatment solid-liquid separation process (S10).
and solidified as calcium fluoride or calcium phosphate.
Figure 24 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to the 15th embodiment of the present invention.
In the embodiment corresponding to FIG. 7, the heating treatment in (S3) is carried out using an inert gas.
The same as in FIG. 18 except that the test was performed in a vacuum atmosphere (S3') instead of a normal atmosphere.
Figures 25 to 27 show battery cell housings with aluminum surfaces instead of magnetic materials.
Other than using a cell housing made of non-magnetic material such as aluminum treated with Mite
In the example, the difference in specific gravity between plastic and aluminum is small, so the plastic can be separated by sieving.
The cell housing is separated. That is, Figure 25 shows the disassembly process for a lithium ion battery according to the 16th embodiment of the present invention.
This is a flowchart showing the processing process for a battery cell housing made of aluminum.
Therefore, the magnetic separation step (S2) after the battery freezing and breaking step (S1) in FIG.
The battery cell and plastic are separated by changing the separation process (S2'). Figure 27 shows the first step of Figures 25 and 26, in which the battery is frozen and opened.
This is an overview of the case sorting equipment that separates the plastic cases and sealed battery cells.
After case selection is performed by rod vibration treatment, a screening process (S2') is added.
In Figure 27, 30 is a battery refrigeration device, which refrigerates the waste batteries 1 through an inlet 32.
After immersing the sample in nitrogen 31 and cooling it to below -50°C, the sample is cooled by rotating blades 33.
The battery 1 and rod 49A are then fed into the continuous treatment rod vibrating device 40A through the discharge port 41. The rod vibrating device 40A vibrates the battery 1 and rod 49A in a mixed state.
The grey fabric 44 is driven and vibrated in a vibrating tub 45 supported by a spring 44a.
The plastic case of the pond 1 is broken open, and the debris generated by the breaking is first removed from the porous part.
After dropping into the dust receiver 46a from 46, the dust is discharged from the discharge port via the belt conveyor 52.
Or it is led to a vibrating sieve 55. Then, a size classification device 55 consisting of a vibrating sieve
In this case, a vibration generator 44 vibrates a guide rail plate 53 formed to a predetermined width.
This separates the sealed battery cell 1a from the plastic case 2. In this device, the housing is made of a non-magnetic material with a small difference in specific gravity.
The sealed battery cell 1a, which is a plastic material, is removed from the plastic case 2.
Taking advantage of the fact that the housing is made of aluminum,
The sealed battery cell 1a is removed from the plastic case 2. Figure 26 shows the disassembly process for a lithium-ion battery according to the 17th embodiment of the present invention.
This is a flow chart showing the battery cell housing made of aluminum.
Therefore, the magnetic separation process (S2) after the battery freezing and cracking process (S1) is changed to a screening process (S2').
Furthermore, the aluminum material was effectively removed by eddy current treatment (S5').
4 and the improved embodiment of FIG. 25, in which the sealed battery cell housing is
Since it is a lumi material, the magnetic separator 70 is used as in the previous embodiment in which a steel material is used.
By using an eddy current processing step (S5') using an eddy current machine without using the step (S5),
The aluminum part of the sealed battery cell housing is separated from the eddy current residue.
As shown in the figure, the eddy current treatment step (S5') was not used, and the ball vibration treatment (S
The aluminum case may be directly removed along with the copper by screening (S7) in step 6. Effects of the Invention As described above, according to the inventions described in claims 1 to 5, the plus
The battery case is safely and securely opened, and the sealed battery cell and plastic case are separated.
This allows for easy sorting and protects the sealed battery cells 1a.
It is possible to separate the case from the system as quickly as possible and to make it inactive or
By heating and crushing the material while maintaining a vacuum, the volatile solvent in the electrolyte may ignite.
It can prevent the generation of harmful substances and also reduce the plastic case
The opening of the hole can be carried out safely and reliably. Furthermore, according to the invention described in claim 4, the presence or absence of magnetism, differences in specific gravity, and sieving can be performed.
By using this method, the sealed battery cells 1a and plastic cases can be securely separated.
According to the invention described in claim 6, ultrasonic vibration, ball vibration, etc.
The positive (negative) electrode active material can be smoothly separated from the metal foil by the vibration peeling means. Also, in the invention described in claim 7, the peeling agent can be used to
By combining the agent with a vibration peeling means, the positive (negative) electrode active material can be smoothly separated from the metal foil.
Furthermore, in the invention described in claim 8, a strong acid or strong alkaline solution is used.
The metal foil can be dissolved using a solvent to smoothly separate the positive (negative) electrode active material. According to the invention described in claim 9,
The powdery material is separated by sieving, and then granulated to form the so-called
This results in a briquette-like charcoal that can be easily roasted afterwards. According to the invention described in claim 10, lithium hexafluorophosphate, a harmful substance, is not present.
By dissolving and separating the solid matter 7 in the aqueous solution, the solid matter processing system and the solvent system are respectively
This can be done in a separate treatment system, and the use of toxic electrolytes, especially in solids treatment, is avoided.
Eliminate the presence of fluorine compounds and flammable solvents, and do not take any precautions against them.
Dismantling can be carried out from the solution, and phosphorus hexafluoride dissolved in an aqueous solution can be used.
The lithium oxide is decomposed into fluoride ions and phosphate ions, and then the ion aqueous solution is
By adding a fixing agent such as slaked lime to the wastewater, it can be safely treated. Furthermore, according to the invention described in claim 11, the exhaust gas treatment can be carried out by a dry treatment method.
This process allows for simplification of the equipment and simplification of wastewater treatment. According to the inventions described in claims 12 and 13, cobalt particles with minute particle diameters are used.
Even lithium oxide can be recovered safely, reliably and efficiently. According to the inventions described in claims 14 to 17, iron and carbon mixed in the recovered material can be removed.
It is possible to effectively remove ions to obtain high-purity lithium cobalt oxide.
According to the invention of claim 17, the fluoride dissolved in the wastewater of the recovered material
The ions and phosphate ions can be fixed by adding a fixative such as slaked lime to the aqueous solution.
According to the inventions of claims 18 to 21, the processing of the waste material is more secure.
The invention described above can be effectively implemented. According to the invention described in claim 22, the inventions described in claims 18 to 21 can be effectively implemented.
The battery is repeatedly subjected to vibration or clamping pressure to form a sealed battery cell.
This includes a case breaking and sorting process to sort the products into plastic cases.
The sealed battery cells selected in the case rupture selection process are kept below the melting point of the electrolyte solvent.
Even if the battery cell crushing process is combined with the conventional battery cell crushing process in which the battery cell is crushed while being held in place, the same effect as the invention described above can be obtained.
It has similar effects. In particular, by combining the above invention with the inventions described in claims 23 to 26,
The lithium hexafluorophosphate separated in the aqueous solution is decomposed into fluoride by (hydrolysis).
After decomposing the ion into cation ions and phosphate ions, a fixative such as calcium hydroxide is added to the ion solution.
It can be safely disposed of by adding and fixing it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawings]

第1図は、本発明の第1実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で焙焼工程の前に造粒工程を付加している。 第2図は、本発明の第2実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、第1図のボール振動剥離の代りに超音波振動にて金属箔の剥離を
行なっている。 第3図は、本発明の第3実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、超音波振動剥離に剥離剤を組合せて金属箔の剥離を行なっている
。 第4図は、本発明の第4実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、HCl水溶液を利用して金属箔の剥離(溶解)を行なっている。 第5図は、本発明の第5実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、強アルカリであるNaOH水溶液を利用して金属箔の剥離(溶解
)を行なっている。 第6図は、本発明の第6実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、排ガス処理をバグフィルタ等を用いた乾式処理にて行なうように
している。 第7図は、本発明の第7実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を示
すフロー図で、前記実施例と異なり、(S3)の加熱処理を不活性ガス雰囲気で
はなく真空雰囲気で行なっているとともに、排ガス処理をバグフィルタ等を用い
た乾式処理にて行なうようにしている。 第8図は、第1図の第1工程である電池を冷凍破開してプラスチックケースと
密封電池セルに選択するケース選別装置の全体概要図で、ケース選別をロッド振
動処理で行っている。 第9図は、前記ケース選別をボール振動処理で行った第8図の対応図である。 第10図は、第1図の第3工程である加熱処理後の密封電池セル破砕装置を示
す概要図である。 第11図は、本発明の第8実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を
示すフロー図で前記夫々の実施例と異なり、電池セルの破砕を冷凍破砕で行って
いる。 第12図は、第11図の第3工程である密封電池セルの冷凍破砕装置を示す概
要図である。 第13図は、HCl塩酸が室温の場合の、HCl塩酸濃度とアルミ箔の溶解度
の関係を示す。 第14図は、HCl塩酸が95℃に加温した場合の、HCl塩酸濃度とアルミ
箔の溶解度の関係を示す。 第15図は水溶液中に分離させた六フッ化リン酸リチウムの塩酸による酸分解
挙動を示す表図である。 第16図は水溶液中に分離させた六フッ化リン酸リチウムの硫酸による酸分解
挙動を示す表図である。 第17図は酸水溶液の濃度とイオン強度との関係を示す表図(出典:化学便覧
基礎編改訂四版II−323頁、日本化学会編)である。 第18図は、本発明の第9実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程を
示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降分
離により抽出させているもので、第1図に対応する実施例である。 第19図は、本発明の第10実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降
分離により抽出させているもので、第2図に対応する実施例である。 第20図は、本発明の第11実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降
分離により抽出させているもので、第3図に対応する実施例である。 第21図は、本発明の第12実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降
分離により抽出させているもので、第4図に対応する実施例である。 第22図は、本発明の第13実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降
分離により抽出させているもので、第5図に対応する実施例である。 第23図は、本発明の第14実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降
分離により抽出させているもので、第6図に対応する実施例である。 第24図は、本発明の第15実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、コバルト酸リチウムとカーボンを造粒焙焼ではなく水中沈降
分離により抽出させているもので、第7図に対応する実施例である。 第25図は、本発明の第16実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、電池セルハウジングに磁性材ではなく、アルミニウム材を用
いたもので、このため電池冷凍破開(S1)後の磁選工程(S2)を、篩分け工
程(S2´)に変更させているるもので、第24図に対応する実施例である。 第26図は、本発明の第17実施例に係るリチウムイオン電池の解体処理工程
を示すフロー図で、電池セルハウジングにアルミニウム材を用いたもので、この
ため電池冷凍破開(S1)後の磁選工程(S2)を、篩分け工程(S2´)に変
更させ、更にうず電流処理(S5´)にてアルミ材の効果的除去を図った、第2
4図の対応実施例で且つ第25図の改善実施例である。 第27図は、第25図,第26図の第1工程である電池を冷凍破開してプラス
チックケースと密封電池セルに選別するケース選別装置の全体概要図で、ケース
選別をロッド振動処理で行った後、篩分け工程(S2´)を付加している。
FIG. 1 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a first embodiment of the present invention, in which a granulation process is added before the roasting process. FIG. 2 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a second embodiment of the present invention, in which the metal foil is peeled using ultrasonic vibration instead of the ball vibration peeling method shown in FIG. 1. FIG. 3 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a third embodiment of the present invention, in which the metal foil is peeled using ultrasonic vibration peeling in combination with a peeling agent. FIG. 4 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a fourth embodiment of the present invention, in which the metal foil is peeled (dissolved) using an aqueous HCl solution. FIG. 5 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a fifth embodiment of the present invention, in which the metal foil is peeled (dissolved) using an aqueous NaOH solution, which is a strong alkali. FIG. 6 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a sixth embodiment of the present invention, in which exhaust gas treatment is performed by dry processing using a bag filter or the like. Figure 7 is a flow chart showing the dismantling process for lithium-ion batteries according to a seventh embodiment of the present invention. Unlike the previous embodiments, the heating process (S3) is performed in a vacuum atmosphere rather than an inert gas atmosphere, and exhaust gas treatment is performed by dry processing using a bag filter or the like. Figure 8 is a schematic diagram of a case sorting device that freezes and breaks open batteries to separate plastic cases and sealed battery cells, the first step in Figure 1. Case sorting is performed using a rod vibration process. Figure 9 is a diagram corresponding to Figure 8, where the case sorting is performed using a ball vibration process. Figure 10 is a schematic diagram showing a sealed battery cell crushing device after the heating process, the third step in Figure 1. Figure 11 is a flow chart showing the dismantling process for lithium-ion batteries according to an eighth embodiment of the present invention. Unlike the previous embodiments, battery cells are crushed by freeze crushing. Figure 12 is a schematic diagram showing a freeze crushing device for sealed battery cells, the third step in Figure 11. Figure 13 shows the relationship between HCl concentration and aluminum foil solubility when the HCl solution is at room temperature. Figure 14 shows the relationship between HCl concentration and aluminum foil solubility when the HCl solution is heated to 95°C. Figure 15 is a table showing the acid decomposition behavior of lithium hexafluorophosphate separated in an aqueous solution by hydrochloric acid. Figure 16 is a table showing the acid decomposition behavior of lithium hexafluorophosphate separated in an aqueous solution by sulfuric acid. Figure 17 is a table showing the relationship between the concentration of an acid aqueous solution and ionic strength (source: Chemistry Handbook, Basic Edition, Revised Fourth Edition, p. II-323, edited by the Chemical Society of Japan). Figure 18 is a flow chart showing the disassembly process for a lithium-ion battery according to a ninth embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation rather than granulation and roasting, and corresponds to Figure 1. Fig. 19 is a flow chart showing the disassembly process of a lithium-ion battery according to a tenth embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation separation rather than granulation roasting, and is an embodiment corresponding to Fig. 2. Fig. 20 is a flow chart showing the disassembly process of a lithium-ion battery according to an eleventh embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation separation rather than granulation roasting, and is an embodiment corresponding to Fig. 3. Fig. 21 is a flow chart showing the disassembly process of a lithium-ion battery according to a twelfth embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation separation rather than granulation roasting, and is an embodiment corresponding to Fig. 4. Fig. 22 is a flow chart showing the disassembly process of a lithium-ion battery according to a thirteenth embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation separation rather than granulation roasting, and is an embodiment corresponding to Fig. 5. Fig. 23 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a fourteenth embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation separation rather than granulation and roasting, and is an embodiment corresponding to Fig. 6. Fig. 24 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a fifteenth embodiment of the present invention, in which lithium cobalt oxide and carbon are extracted by aqueous sedimentation separation rather than granulation and roasting, and is an embodiment corresponding to Fig. 7. Fig. 25 is a flow chart showing the disassembly process for lithium-ion batteries according to a sixteenth embodiment of the present invention, in which aluminum material is used for the battery cell housing rather than magnetic material, and therefore the magnetic separation process (S2) after battery freeze-opening (S1) is changed to a sieving process (S2'), and is an embodiment corresponding to Fig. 24. FIG. 26 is a flow chart showing the disassembly process for lithium ion batteries according to a seventeenth embodiment of the present invention. In this case, aluminum material is used for the battery cell housing. Therefore, the magnetic separation process (S2) after the battery freeze-opening (S1) is changed to a screening process (S2'), and further, an eddy current process (S5') is carried out to effectively remove the aluminum material.
This is an embodiment corresponding to Fig. 4 and an improved embodiment of Fig. 25. Fig. 27 is an overall schematic diagram of a case sorting device that freezes and opens batteries to separate them into plastic cases and sealed battery cells, which is the first step in Figs. 25 and 26, and after case sorting is performed using rod vibration processing, a screening step (S2') is added.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神村 武男 日本国兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番 1号 高菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 佐々木 健治 日本国兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目 1番1号 三菱重工業株式会社 神戸造船 所内 (72)発明者 矢吹 正和 日本国兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番 1号 高菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 西田 清則 日本国兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番 1号 高菱エンジニアリング株式会社内 (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。───────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (72) Inventor: Takeo Kamimura 2-1 Shinhama, Arai-cho, Takasago City, Hyogo Prefecture, Japan No. 1 Takaryo Engineering Co., Ltd. (72) Inventor: Kenji Sasaki 1-1 Wadazaki-cho, Hyogo-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture, Japan No. 1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor: Masakazu Yabuki 2-1 Shinhama, Arai-cho, Takasago City, Hyogo Prefecture, Japan No. 1 Takaryo Engineering Co., Ltd. (72) Inventor: Kiyonori Nishida 2-1 Shinhama, Arai-cho, Takasago City, Hyogo Prefecture, Japan No. 1 Takaryo Engineering Co., Ltd. (Note) This publication is based on the publication published internationally by the International Bureau of International Patent Office (WIPO). Please note that the effect of the international publication of the Japanese-language patent application (Japanese-language utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act), and is unrelated to this publication.

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一又は複数の密封電池本体(以下密封電池セルという)がプラスチ
ックケースで保護されたパック状電池(以下電池という)の処理方法において、 前記電池を−50℃以下に冷却した状態下において前記プラスチックより剛性
と比重の高い複数の物体を利用して前記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付
与し、前記電池を密封電池セルとプラスチックケースに選別するケース破開選別
工程と、 前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルを非酸化性雰囲気下で少な
くとも200℃以上の温度で前記電池セルを加熱し、主として有機材を分離する
加熱分離工程を含むことを特徴とする電池の解体処理方法。
[Claim 1] A method for dismantling and processing a battery pack (hereinafter referred to as "battery") in which one or more sealed battery bodies (hereinafter referred to as "sealed battery cells") are protected by a plastic case, comprising: a case breaking and sorting process in which, while the battery is cooled to -50°C or below, multiple objects having a higher rigidity and specific gravity than the plastic are used to repeatedly vibrate or apply clamping pressure to the battery, thereby separating the battery into sealed battery cells and plastic cases; and a heating and separation process in which the sealed battery cells sorted in the case breaking and sorting process are heated to a temperature of at least 200°C or higher in a non-oxidizing atmosphere, thereby separating mainly organic materials.
【請求項2】前記非酸化性雰囲気下が、真空雰囲気下である請求の範囲第1項記
載の電池の解体処理方法において、 前記加熱分離された有機材を冷却して回収することを特徴とする請求の範囲第
1項記載の電池の解体処理方法。
[Claim 2] The battery disassembly processing method according to claim 1, wherein the non-oxidizing atmosphere is a vacuum atmosphere, and the organic material separated by heating is cooled and recovered.
【請求項3】前記非酸化性雰囲気下が、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の
不活性ガス雰囲気下である請求の範囲第1項記載の電池の解体処理方法において
、 前記加熱分離されたガス材以外の液体若しくは固体状の有機材を、不活性ガス
その他の非酸化性ガス雰囲気下で加熱して焙焼を行なうことを特徴とする請求の
範囲第1項記載の電池の解体処理方法。
[Claim 3] A method for dismantling and processing a battery according to claim 1, wherein the non-oxidizing atmosphere is an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, argon, neon, etc., and wherein liquid or solid organic materials other than the gaseous material separated by heating are heated and roasted in an inert gas or other non-oxidizing gas atmosphere.
【請求項4】請求の範囲第1項記載の電池の解体処理方法において、前記密封電
池セルとプラスチックケース選別する選別手段が、磁性の有無若しくは比重差や
篩分けを利用した選別装置であることを特徴とする電池の解体処理方法。
[Claim 4] A battery disassembly processing method as described in claim 1, characterized in that the sorting means for separating the sealed battery cells and plastic cases is a sorting device that utilizes the presence or absence of magnetism, differences in specific gravity, or sieving.
【請求項5】一又は複数の密封電池セルがプラスチックケースで保護され密封電
池セル内に再利用可能な正(負)極活物質を含む極層が塗布された金属箔からな
る極集電体を具えた電池である電池の解体処理方法において、 前記電池を−50℃以下に冷却した状態下において前記プラスチックより剛性
と比重の高い複数の物体を利用して前記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付
与し、前記電池を密封電池セルとプラスチックケース選別するケース破開選別工
程と、 前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルを非酸化性雰囲気下で少な
くとも200℃以上の温度で前記電池セルを加熱し、主として有機材を分離する
加熱分離工程と、 前記セル破砕工程で破砕された破砕物より順次ノイズ物質を除去して目的有用
物質を選別する一又は複数の選別工程とを含むことを特徴とする電池の解体処理
方法。
[Claim 5] A method for dismantling batteries, in which one or more sealed battery cells are protected by a plastic case and the sealed battery cells each have a current collector made of metal foil coated with an electrode layer containing reusable positive (negative) electrode active material, comprising: a case breaking and sorting process in which, while the battery is cooled to -50°C or below, multiple objects having a higher rigidity and specific gravity than the plastic are used to repeatedly vibrate or clamp the battery to separate the sealed battery cells from the plastic case; a heating and separation process in which the sealed battery cells sorted in the case breaking and sorting process are heated to a temperature of at least 200°C or higher in a non-oxidizing atmosphere to separate mainly organic materials; and one or more sorting processes in which noise substances are sequentially removed from the crushed material crushed in the cell crushing process to separate the target useful materials.
【請求項6】請求の範囲第5項記載の前記目的有用物質を選別する選別工程、 超音波振動、若しくはボール振動等の振動剥離手段により前記金属箔から正(
負)極活物質を分離する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第5項記載の電
池の解体処理方法。
[Claim 6] The step of separating the target useful substance according to claim 5, wherein the positive (
6. The method for disassembling a battery according to claim 5, further comprising a step of separating the negative electrode active material.
【請求項7】請求の範囲第5項記載の前記目的有用物質を選別する選別工程に、
剥離用薬剤により、若しくは該剥離用薬剤に振動剥離手段を組合せて、前記金属
箔から正(負)極活物質を分離する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第5
項記載の電池の解体処理方法。
7. The step of selecting the target useful substance according to claim 5,
5. The method according to claim 4, further comprising a step of separating the positive (negative) electrode active material from the metal foil by using a peeling agent or by combining the peeling agent with a vibration peeling means.
A method for dismantling and processing a battery as described in paragraph 1.
【請求項8】請求の範囲5第記載の前記目的有用物質を選別する選別工程に、強
酸若しくは強アルカリ溶液を利用して前記金属箔を溶解して正(負)極活物質を
分離する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第5記載の電池の解体処理方法
[Claim 8] A battery disassembly processing method as described in claim 5, characterized in that the sorting process for sorting the target useful substances as described in claim 5 includes a process for dissolving the metal foil using a strong acid or strong alkaline solution to separate the positive (negative) electrode active material.
【請求項9】請求の範囲第5項記載の前記目的有用物質を選別する選別工程に、
前記金属箔と正(負)極活物質を含む粉状物質を篩分けにより分離した後、該粉
状物質を造粒する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第5項記載の電池の解
体処理方法。
9. The step of selecting the target useful substance according to claim 5,
6. The battery disassembly method according to claim 5, further comprising a step of granulating the powder material after separating the metal foil and the powder material containing the positive (negative) electrode active material by sieving.
【請求項10】前記電池リチウムイオン電池である請求の範囲第5項記載の電池
の解体処理方法において、 前記加熱分離工程で六フッ化リン酸リチウム等の有害物質を、加熱によりフッ
化物イオンとリン酸イオン等のイオン含有ガスに分解し水溶液処理した後、該イ
オン水溶液に消石灰等固定剤を添加して固定する工程が、前記目的有用物質を選
別する選別工程に含むことを特徴とする請求の範囲第5項記載の電池の解体処理
方法
10. The method for dismantling and treating batteries according to claim 5, wherein the batteries are lithium ion batteries, wherein the step of decomposing harmful substances such as lithium hexafluorophosphate into ion-containing gases such as fluoride ions and phosphate ions by heating in the thermal separation step, and then treating the gases with an aqueous solution, and then adding a fixing agent such as slaked lime to the aqueous ion solution to fix the gases, is included in the step of selecting the target useful substances.
【請求項11】前記電池がリチウムイオン電池である請求の範囲第5項記載の電
池の解体処理方法において、 前記加熱分離工程で六フッ化リン酸リチウム等の有害物質を、加熱によりフッ
化物イオンとリン酸イオン等のイオン含有ガスに分解した後、該イオン含有ガス
粉状の消石灰等固定剤に乾式接触させて固定する工程が、前記目的有用物質を選
別する選別工程に含むことを特徴とする請求の範囲第6項記載の電池の解体処理
方法。
[Claim 11] A battery disassembly processing method according to claim 5, wherein the battery is a lithium ion battery, characterized in that the sorting process for selecting the target useful substances includes a step of decomposing harmful substances such as lithium hexafluorophosphate into ion-containing gases such as fluoride ions and phosphate ions by heating in the thermal separation process, and then fixing the ion-containing gases by dry contact with a fixing agent such as powdered slaked lime.
【請求項12】前記電池がリチウムイオン電池である請求の範囲第5項記載の電
池の解体処理方法において、 前記目的有用物質を選別する選別工程に、加熱操作にて樹脂成分等を除去した
ものを水洗し、その粒径が微小径のコバルト酸リチウム等の正(負)極活物質を
水中に分散させ、該分散物質を回収する工程を含むことを特徴とする請求の範囲
第5項記載の電池の解体処理方法。
[Claim 12] A method for dismantling and processing a battery according to claim 5, wherein the battery is a lithium ion battery, characterized in that the sorting step for selecting the target useful substance includes a step of washing with water the material from which resin components and the like have been removed by a heating operation, dispersing positive (negative) electrode active material such as lithium cobalt oxide having a very small particle diameter in water, and recovering the dispersed material.
【請求項13】正(負)極活物質としてコバルト酸リチウムを含む極剤が塗布さ
れた金属箔からなる極集電体を具えたリチウムイオン電池で、前記コバルト酸リ
チウムを回収する請求の範囲第5項記載の電池の解体処理方法において、 前記目的有用物質を選別する選別工程に、前記金属箔と極活物質を含む粉状物
質を篩分けにより分離した後、該粉状物質を造粒する工程と、該造粒を焙焼して
コバルト酸リチウムを回収する工程とを含むことを特徴とする電池の解体処理方
法。
[Claim 13] A battery disassembly processing method according to claim 5 for recovering lithium cobalt oxide from a lithium ion battery having an electrode current collector made of a metal foil coated with an electrode agent containing lithium cobalt oxide as a positive (negative) electrode active material, characterized in that the sorting step for selecting the target useful substance comprises the steps of separating the metal foil and a powdery material containing the electrode active material by sieving, then granulating the powdery material, and roasting the granules to recover lithium cobalt oxide.
【請求項14】請求の範囲第5項記載の前記目的有用物質を選別する選別工程に
、前記金属箔と正(負)極活物質を含む粉状物質を篩分けにより分離した後、磁
選等により鉄分を除去する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第5項記載の
電池の解体処理方法。
[Claim 14] A battery disassembly processing method as described in claim 5, characterized in that the sorting process for selecting the target useful substances as described in claim 5 includes a process for separating the powdery substances containing the metal foil and positive (negative) electrode active material by sieving, and then removing iron by magnetic separation or the like.
【請求項15】正(負)極活物質としてコバルト酸リチウムを含む極剤が塗布さ
れた金属箔からなる極集電体を具えたリチウムイオン電池で、前記コバルト酸リ
チウムを回収する請求の範囲第5項記載の電池の解体処理方法において、 前記目的有用物質を選別する選別工程に、前記金属箔と正(負)極活物質を含
む粉状物質を篩分けにより分離した後、該篩分けによる回収物を水中沈降分離し
てカーボン等が除去されたコバルト酸リチウムを回収する工程とを含むことを特
徴とする電池の解体処理方法。
[Claim 15] A battery disassembly processing method according to claim 5 for recovering lithium cobalt oxide from a lithium ion battery having an electrode current collector made of metal foil coated with an electrode agent containing lithium cobalt oxide as a positive (negative) electrode active material, characterized in that the sorting step for selecting the target useful substance comprises a step of separating the metal foil and powdery material containing the positive (negative) electrode active material by sieving, and then sedimenting and separating the recovered material by sieving in water to recover lithium cobalt oxide from which carbon and the like have been removed.
【請求項16】請求の範囲第15項記載の水中沈降分離工程で排出された排出水
を浮離分離してカーボン等を除去する工程とを含むことを特徴とする請求の範囲
第15項記載の電池の解体処理方法。
16. The method for dismantling and treating batteries according to claim 15, further comprising a step of removing carbon and the like by flotation separation of the discharged water discharged in the underwater sedimentation separation step according to claim 15.
【請求項17】請求の範囲第15項記載の水中沈降分離工程で、回収物より水溶
されたフッ化物イオンとリン酸イオン等のイオン水溶液を、カーボン等を除去す
る浮遊分離工程を経た後、該イオン水溶液に消石灰等固定剤を添加して固定する
工程を含むことを特徴とする請求の範囲第15項記載の電池の解体処理方法。
[Claim 17] A method for dismantling and processing batteries as described in claim 15, characterized in that the aqueous ion solution of fluoride ions, phosphate ions, etc. dissolved in water from the recovered material in the underwater sedimentation separation step as described in claim 15 is subjected to a flotation separation step for removing carbon, etc., and then a step of adding a fixing agent such as hydrated lime to the ion aqueous solution to fix it.
【請求項18】請求の範囲第1項若しくは第5項記載のケース破開選別工程が、
−50℃以下の冷却下において前記プラスチックより剛性と比重の高い複数の物
体を前電池と混在させた状態で振動を付与し、前記振動が低周波振動であること
を特徴とする請求の範囲第1項若しくは第5項記載の電池の解体処理方法。
18. The case breaking and sorting step according to claim 1 or 5,
6. A method for dismantling a battery according to claim 1 or 5, characterized in that vibration is applied to a mixture of the battery and a plurality of objects having higher rigidity and specific gravity than the plastic under cooling at -50°C or below, and the vibration is low-frequency vibration.
【請求項19】前記振動付与物体が体積比で分離させた電池セルの0.2〜1倍
以下であることを特徴とする請求の範囲第18項記載の電池の解体処理方法。
19. The battery disassembly processing method according to claim 18, wherein the volume of the vibration-applying object is 0.2 to 1 times or less the volume of the separated battery cells.
【請求項20】請求の範囲第1項若しくは第5項記載のケース破開選別工程が、
−50℃以下の冷却下において前記プラスチックより剛性と比重の高い複数の物
体間に挟圧且つ振動を付与させながらプラスチックケースと電池セルに破砕分離
することを特徴とする特徴とする請求の範囲第1項若しくは第5項記載の電池の
解体処理方法。
20. The case breaking and sorting step according to claim 1 or 5,
A battery disassembly method according to claim 1 or 5, characterized in that the plastic case and battery cells are crushed and separated by applying pressure and vibration between a plurality of objects having greater rigidity and specific gravity than the plastic under cooling at -50°C or below.
【請求項21】前記挟圧させる物体が−50℃以下に冷却された状態で回転して
いる断面円形、楕円形、若しくは方形の軸体(中空軸も含む)であり、該回転空
間に付与する振動が低周波振動であることを特徴とする請求の範囲第20項記載
の電池の解体処理方法。
[Claim 21] A battery dismantling method as described in claim 20, characterized in that the object to be clamped is a shaft (including hollow shafts) with a circular, elliptical, or rectangular cross section that is rotating while cooled to -50°C or below, and the vibration applied to the rotating space is a low-frequency vibration.
【請求項22】一又は復数の密封電池セルがプラスチックケースで保護され、密
封電池セル内に再利用可能な正(負)極活物質を含む極層が塗布された金属箔か
らなる極集電体を具えた電池である電池の解体処理方法において、 前記電池を−50℃以下に冷却した状態下において前記プラスチックより剛性
と比重の高い複数の物体を利用して前記電池に繰り返し振動若しくは挟圧力を付
与し、前記電池を密封電池セルとプラスチックケース選別するケース破開選別工
程と、 前記ケース破開選別工程で選別された密封電池セルを電解液溶媒の融点以下に
維持した状態で破砕する電池セル破砕工程と、 前記セル破砕工程で破砕された破砕物より順次ノイズ物質を除去して目的有用
物質を選別する一又は複数の選別工程とを含むことを特徴とする電池の解体処理
方法。
[Claim 22] A method for dismantling batteries in which one or more sealed battery cells are protected by a plastic case, and the sealed battery cells each have a current collector made of metal foil coated with an electrode layer containing reusable positive (negative) electrode active material, comprising: a case breaking and sorting process in which, while the battery is cooled to -50°C or below, multiple objects having a higher rigidity and specific gravity than the plastic are used to repeatedly vibrate or clamp the battery to separate the sealed battery cells from the plastic case; a battery cell crushing process in which the sealed battery cells sorted in the case breaking and sorting process are crushed while maintaining the sealed battery cells below the melting point of the electrolyte solvent; and one or more sorting processes in which noise substances are sequentially removed from the crushed material crushed in the cell crushing process to select the desired useful materials.
【請求項23】一又は複数の密封電池セルがプラスチックケースで保護され、密
封電池セル内に再利用可能な正(負)極活物質を含む極層が塗布された金属箔か
らなる極集電体とともに、電池中の電解質に、陽イオンとルイス酸イオンからな
る塩を含む電池セルを含む電池である電池の解体処理方法において、 前記電池を密封電池セルとプラスチックケースに選別するケース破開選別工程
と、 前記ケース破開選別工程された密封電池セルを破砕する電池セル破砕工程と、 前記セル破砕工程で破砕された破砕物より順次ノイズ物質を除去して目的有用
物質を選別する一又は複数の選別工程とからなり、一又は複数の選別工程に、前
記塩を含む電池破砕物を水洗して前記塩を水溶液中に分離させた後、前記塩を含
有する水溶液に加熱した酸水溶液を添加して前記ルイス酸イオンの分解を促進す
るとともに、該イオン水溶液に消石灰等の固定剤を添加して固定する工程を含む
ことを特徴とする電池の解体処理方法。
[Claim 23] A method for dismantling batteries, wherein one or more sealed battery cells are protected by a plastic case, and the sealed battery cells each contain a battery cell containing an electrolyte containing a salt of cations and Lewis acid ions, together with electrode current collectors made of metal foil coated with an electrode layer containing reusable positive (negative) electrode active material, the method comprising: a case breaking and sorting step for separating the batteries into sealed battery cells and plastic cases; a battery cell crushing step for crushing the sealed battery cells crushed in the case breaking and sorting step; and one or more sorting steps for sequentially removing noise substances from the crushed battery cells crushed in the cell crushing step and selecting target useful substances, wherein the one or more sorting steps include the steps of washing the crushed battery cells containing the salt with water to separate the salt into an aqueous solution, adding a heated aqueous acid solution to the aqueous solution containing the salt to promote decomposition of the Lewis acid ions, and adding a fixative such as slaked lime to the aqueous ion solution to fix it.
【請求項24】前記一又複数の選別工程に、 前記塩を含む電池破砕物を熱分解や倍焼等の手段で加熱して、排ガス中に前記
塩を含ませる工程と、 前記排ガスに消石灰等の固定剤水溶液を接触させて前記塩を固定剤水溶液中に
捕足させる排ガス処理工程と、 前記排ガス処理工程を塩で捕足した水溶液に加熱した酸水溶液を添加して前記
ルイス酸イオンの分解を促進するとともに、該イオン水溶液に消石灰等の固定剤
を添加して固定する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第23項記載の電池
の解体処理方法。
[Claim 24] The battery disassembly processing method according to claim 23, characterized in that the one or more sorting steps include: a step of heating the crushed battery material containing the salt by means of thermal decomposition, baking or the like to cause the salt to be contained in the exhaust gas; an exhaust gas treatment step of bringing the exhaust gas into contact with an aqueous solution of a fixing agent such as slaked lime to trap the salt in the fixing agent aqueous solution; and a step of adding a heated aqueous acid solution to the aqueous solution of salt trapped in the exhaust gas treatment step to promote decomposition of the Lewis acid ions, and adding a fixing agent such as slaked lime to the aqueous ion solution to fix them.
【請求項25】前記電池セルが、電解質に六フッ化リン酸リチウムを含有するリ
チウムイオン電池である請求の範囲第23項記載の電池の解体処理方法において
、 所定の選別工程により分離した六フッ化リン酸リチウム含有水溶液に、加熱し
た酸水溶液を添加してフッ化物イオンとリン酸イオンに分解した後、前記イオン
水溶液に消石灰等固定剤を添加して固定する工程を含むことを特徴とする電池の
処理方法。
[Claim 25] A method for dismantling and processing a battery according to claim 23, wherein the battery cells are lithium ion batteries containing lithium hexafluorophosphate as an electrolyte, the method comprising the steps of adding a heated acidic aqueous solution to an aqueous solution containing lithium hexafluorophosphate separated by a predetermined sorting step to decompose the ions into fluoride ions and phosphate ions, and then adding a fixing agent such as slaked lime to the aqueous ionic solution to fix the ions.
【請求項26】前記請求の範囲第23項、第24項若しくは第25項記載の加熱
した酸水溶液が、HCl、HSO、HNO、HClOの酸水溶液であり
、且つその加熱温度が65℃〜100℃であることを特徴とする電池の処理方法
26. A method for treating a battery, wherein the heated acidic aqueous solution according to claim 23, 24 or 25 is an acidic aqueous solution of HCl, H2SO4 , HNO3 or HClO4, and the heating temperature is 65°C to 100°C.
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Families Citing this family (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1333522A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-06 Batrec Industrie AG Method of and apparatus for storage and handling of objects comprising alkali metals, such as alkali metal containing batteries
KR100473641B1 (en) * 2002-06-03 2005-03-10 한국지질자원연구원 Recovery Device and Method of Lithium Cobalt Oxide from Spent Lithium Battery
US7791860B2 (en) * 2003-07-09 2010-09-07 Maxwell Technologies, Inc. Particle based electrodes and methods of making same
US20050266298A1 (en) * 2003-07-09 2005-12-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based electro-chemical device and methods of making same
US20070122698A1 (en) 2004-04-02 2007-05-31 Maxwell Technologies, Inc. Dry-particle based adhesive and dry film and methods of making same
US20060246343A1 (en) * 2004-04-02 2006-11-02 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle packaging systems and methods of making same
FR2868603B1 (en) * 2004-04-06 2006-07-14 Recupyl Sa Sa METHOD FOR RECYCLING BATTERY MIXTURES AND BATTERIES BASED ON LITHIUM ANODE
JP2005327482A (en) * 2004-05-12 2005-11-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Separation and recovery method of positive electrode active material for lithium ion secondary battery
KR101119090B1 (en) * 2004-06-24 2012-03-16 엘지전자 주식회사 Apparatus and Method for Preventing Remnant Adhesion of The Dish Washer
GB2424651A (en) * 2005-03-31 2006-10-04 Aea Technology Plc Reclaiming cobalt, nickel and/or manganese from lithium ion batteries
CZ302457B6 (en) * 2005-09-16 2011-06-01 Eko-Vuk, Spol. S R. O. Separation process of lithium carbonate from used batteries of Li-MNOi2 type
JP4892236B2 (en) * 2005-12-27 2012-03-07 プライムアースEvエナジー株式会社 Active material separation method for electrode plates for storage batteries
KR100709268B1 (en) * 2006-05-04 2007-04-19 한국지질자원연구원 Waste Manganese Battery and Alkaline Battery Recycling Apparatus and Method
JP4406845B2 (en) 2007-02-20 2010-02-03 トヨタ自動車株式会社 Release agent for secondary battery electrode material and method for treating secondary battery using the release agent
EP2248220B1 (en) 2008-02-22 2015-11-04 Steven E. Sloop Reintroduction of lithium into recycled electrode materials for battery
US20100203366A1 (en) * 2008-02-22 2010-08-12 Sloop Steven E Recycling of battery electrode materials
JP5139167B2 (en) * 2008-06-19 2013-02-06 トヨタ自動車株式会社 Battery pack recycling method and battery pack recycling apparatus
EP2319114B1 (en) * 2008-07-28 2019-03-13 Hulico LLC Recycling batteries having basic electrolytes
US20100146761A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Sloop Steven E Disassembly of battery
JP5074454B2 (en) * 2009-05-29 2012-11-14 Jx日鉱日石金属株式会社 Metal recovery method
DE102009027179A1 (en) * 2009-06-25 2010-12-30 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Process for the safe shredding of lithium-ion batteries
WO2011038307A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Conyers Technology Group, Llc Electrochemical processing of fluids
US8823329B2 (en) * 2010-03-05 2014-09-02 Steven E. Sloop Discharging of batteries
JP5664043B2 (en) * 2010-09-09 2015-02-04 住友金属鉱山株式会社 Reuse method of waste lithium ion battery electrolyte
JP2012079630A (en) * 2010-10-05 2012-04-19 Dowa Eco-System Co Ltd Recovery method of valuables from lithium ion secondary battery and recovered material having valuables
IT1402160B1 (en) 2010-10-18 2013-08-28 Eco Recycling S R L PLANT AND PROCESS FOR FILE TREATMENT AND EXHAUSTED ACCUMULATORS
JP5859332B2 (en) 2011-02-15 2016-02-10 住友化学株式会社 Method for recovering active material from battery waste
KR101197439B1 (en) 2011-02-25 2012-11-06 한국지질자원연구원 Separation Method of Active Cathodic Material from Scrap of Positive Plate in Lithium Rechargeable Battery
WO2013084335A1 (en) * 2011-12-08 2013-06-13 住友金属鉱山株式会社 Method for determining completion of discharging waste battery and determination device
CN104105803B (en) * 2012-02-10 2016-04-06 住友金属矿山株式会社 Lithium recovery method
US10522884B2 (en) 2012-04-04 2019-12-31 Worcester Polytechnic Institute Method and apparatus for recycling lithium-ion batteries
US11127992B2 (en) 2012-04-04 2021-09-21 Worcester Polytechnic Institute Charge material for recycled lithium-ion batteries
US9620790B2 (en) * 2013-10-28 2017-04-11 Energizer Brands, Llc Method for dismantling a battery cell using fluid jets
EP3486993A1 (en) * 2014-07-15 2019-05-22 Lars Walch GmbH & Co. KG Recycling method
CN105375023A (en) 2014-08-13 2016-03-02 法拉赛斯能源公司 Method for removing copper and aluminum from an electrode material, and process for recycling electrode material from waste lithium-ion batteries
US10707526B2 (en) 2015-03-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
DE102015207843B4 (en) * 2015-04-28 2018-06-07 Duesenfeld Gmbh Method of treating used batteries and battery processing equipment
JP6587861B2 (en) * 2015-08-11 2019-10-09 学校法人早稲田大学 Lithium-ion battery processing method
WO2017041185A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Marlie Inc Battery recycling
US11394062B2 (en) * 2016-01-07 2022-07-19 Hulico LLC Relithiation in oxidizing conditions
JP6859598B2 (en) * 2016-03-18 2021-04-14 三菱マテリアル株式会社 How to recover valuables from used lithium-ion batteries
CN105914420B (en) * 2016-07-05 2019-03-15 株洲鼎端装备股份有限公司 A kind of strength vibration sorting unit for the recycling of applying waste lithium ionic power battery
DE102016115714A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 Schäfer E. Technik u. Sondermaschinen GmbH baffle reactor
CA3035525A1 (en) 2016-09-02 2018-03-08 Regents Of The University Of Minnesota Systems and methods for body-proximate recoverable capture of mercury vapor during cremation
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
DE102016120046A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Duesenfeld Gmbh Recycling process for treating used batteries, especially rechargeable batteries and battery processing equipment
US10680295B2 (en) * 2017-07-21 2020-06-09 Icreate Limited System and method for separating battery cell cores
US10450633B2 (en) * 2017-07-21 2019-10-22 Larry Lien Recovery of lithium from an acid solution
JP6948066B2 (en) * 2018-01-31 2021-10-13 国立大学法人山口大学 Recycled negative electrode active material recovered from waste lithium ion battery containing lithium titanate and its recovery method
US12080861B2 (en) 2018-02-20 2024-09-03 Hulico LLC Recycling of coated electrode materials
CN110233303A (en) * 2018-03-06 2019-09-13 天津鸿渐睿合科技有限公司 The method for separating bad battery core in laser welding mould group
KR102227311B1 (en) 2018-05-11 2021-03-15 주식회사 엘지화학 Method for recycling positive electrode material
IT201800007426A1 (en) * 2018-07-23 2020-01-23 LITHIUM BATTERY DISPOSAL AND LITHIUM RECOVERY PLANT
KR102566856B1 (en) * 2018-11-07 2023-08-11 에스케이이노베이션 주식회사 Method of regenerating lithium precursor and recycling system of lithium precursor
US11631909B2 (en) * 2018-11-28 2023-04-18 Li Industries, Inc. Methods and systems for scalable direct recycling of batteries
PL245349B1 (en) * 2019-01-08 2024-07-01 Jan Hupka A method of grinding galvanic cells with high energy densities
US12132177B1 (en) * 2019-06-17 2024-10-29 Interco Trading, Inc. Systems, apparatus, and processes for battery recycling
GB2605071B (en) 2019-11-12 2024-06-05 Hulico LLC Battery deactivation
PL3836288T3 (en) * 2019-12-12 2024-01-29 Dowa Eco-System Co., Ltd. Method for recovering valuable material from lithium ion secondary battery
US11482737B2 (en) 2020-01-03 2022-10-25 Dowa Eco-System Co., Ltd. Method for recovering valuable material from lithium ion secondary battery
US12107244B2 (en) 2020-01-03 2024-10-01 Dowa Eco-System Co., Ltd. Method for recovering valuable material from lithium ion secondary battery
US20210359351A1 (en) * 2020-05-14 2021-11-18 East Penn Manufacturing Co. Lithium-ion battery cell recycling process
EP4099476A4 (en) * 2020-05-25 2023-08-09 LG Energy Solution, Ltd. METHOD FOR REUSING AN ACTIVE MATERIAL USING POSITIVE ELECTRODE WASTE
DE102020208739A1 (en) * 2020-07-13 2022-01-13 Sms Group Gmbh Process for recovering metals from e-waste
CN112246835B (en) * 2020-10-04 2022-03-04 湖南金源新材料股份有限公司 Method for disassembling and separating waste lithium ion batteries
EP4230754A4 (en) * 2020-10-19 2025-07-16 Kanto Denka Kogyo Kk LITHIUM RECOVERY PROCESS
WO2023086884A1 (en) * 2021-11-10 2023-05-19 Comstock Ip Holdings Llc Li-ion battery recycling process and system for black mass fractionation and recovery of specific materials
JP2023082871A (en) * 2021-12-03 2023-06-15 トヨタ自動車株式会社 Electrode manufacturing method
TW202408069A (en) 2022-05-11 2024-02-16 美商鋰工科技股份有限公司 Methods and systems for scalable direct recycling of battery waste
GB202209479D0 (en) * 2022-06-28 2022-08-10 Univ Warwick Battery recycling
CN115621593A (en) * 2022-09-05 2023-01-17 广东邦普循环科技有限公司 Battery pack disassembling method and equipment
AU2024206311A1 (en) * 2023-01-06 2025-07-17 Evolve Renewable Materials, Inc. Recycling of batteries with a vacuum crushing-vaporization-collection system
US12278353B2 (en) 2023-06-22 2025-04-15 Li Industries, Inc. Systems and methods for removal and recycling of aluminum impurities from battery waste
DE102023003668A1 (en) * 2023-09-10 2025-03-13 Mycon Gmbh Method and device for making the interior of closed battery housings, in particular for electric vehicles, and battery housings therefor accessible
CN117337510B (en) * 2023-08-25 2025-09-30 广东邦普循环科技有限公司 A device and method for stripping aluminum foil and positive electrode materials from waste lithium-ion batteries based on full-chain integration

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3614242A1 (en) * 1986-04-26 1987-10-29 Metallgesellschaft Ag METHOD FOR WORKING OUT SMALL BATTERIES
JP2721467B2 (en) * 1993-02-25 1998-03-04 キヤノン株式会社 Lithium battery material recovery method
KR970007520B1 (en) * 1993-04-05 1997-05-09 산도쿠긴조쿠 고교 가부시키가이샤 Method for collecting valuable metal from nickel hydrogen secondary cell
NL9300725A (en) * 1993-04-28 1994-11-16 Leto Recycling Bv Method and device for processing batteries.
US5612150A (en) * 1994-03-16 1997-03-18 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for treatment of a battery containing alkali metal
AU701597B2 (en) * 1996-03-05 1999-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Process and apparatus for recovering components of sealed type battery
US5888463A (en) * 1998-01-02 1999-03-30 Toxco Li reclamation process
US6150050A (en) * 1998-03-09 2000-11-21 Valence Technology, Inc Method for recovering particulate material from electrical components

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