CN116964231A - 废锂离子电池的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够得到无需对因热分解而产生的氟进行处理的电池粉末的废锂离子电池的处理方法。本发明的特征在于，在电解液干燥蒸发的温度以上且低于氟树脂热分解的温度的温度范围内对废锂离子电池进行加热处理。
Description
技术领域
本发明涉及废锂离子电池的处理方法。
背景技术
以往，已知有将锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂等包含锂的复合氧化物作为正极活性物质的锂离子电池。近年来，随着锂离子电池的普及，提出有以下各方法：从废锂离子电池回收锂、锰、镍、钴等有价金属，将其作为上述正极活性物质进行再利用(例如，参照专利文献1)。
在上述锂离子电池中，例如在铝等壳体中与电解液一起收纳有正极、负极和配置在两极间的隔膜。这里，上述正极或上述负极分别通过下述方式形成：分别在铝箔等集电体上，以聚偏二氟乙烯(PVDF)等氟树脂为粘合剂涂布正极活性物质或负极活性物质。所述隔膜使用由聚烯烃构成的物质。
在从上述废锂离子电池回收上述有价金属时，将含有对该废锂离子电池进行加热处理(焙烧)而得到的上述有价金属的粉末(以下，称为电池粉末)溶解于盐酸、硫酸等酸溶液中，供溶剂提取。在专利文献1中记载了在550～650℃的温度范围下进行上述加热处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-36490号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，若在550～650℃的温度范围下进行上述废锂离子电池的热处理，则存在如下不良情况：因用作上述粘合剂的氟树脂的热分解而生成的氟会混入上述电池粉末，同时，分解后的氟会混入到热处理时的废气中。当将混入了氟的上述电池粉末溶解于酸溶液时，氟会溶出，则需要对溶出有氟的排水进行处理以及对混入有氟的废气进行处理。
本发明的目的在于消除上述不良情况，提供一种能够得到不含有因热分解而生成的氟的电池粉末且不需要对热处理时的废气进行处理、并在溶解电池粉末时能够尽可能抑制氟溶出的废锂离子电池的处理方法。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的废锂离子电池的处理方法的特征在于，在电解液干燥蒸发的温度以上且低于氟树脂热分解的温度的温度范围内对废锂离子电池进行加热处理。
根据本发明的废锂离子电池的处理方法，通过在上述温度范围下对废锂离子电池进行加热处理，能够使上述电解液蒸发从而将其除去，另一方面，上述粘合剂、隔膜等中所使用的氟树脂不会热分解，因此能够得到用酸溶解时不会溶出氟的电池粉末。
在本发明的废锂离子电池的处理方法中，可以在所述加热处理后粉碎所述废锂离子电池而得到电池粉末，也可以在粉碎所述废锂离子电池粉碎后进行所述加热处理而得到电池粉末。
在本发明的废锂离子电池的处理方法中，优选的是，在100～450℃的温度范围下进行所述加热处理。若在小于100℃的温度下进行上述加热处理，则有时无法使上述电解液干燥蒸发，若在超过450℃的温度下进行该加热处理，则可能导致上述氟树被热分解。
附图的简单说明
图1是表示本发明的废锂离子电池的处理方法的流程图。
具体实施方式
接着，参照附图进一步详细地说明本发明的实施方式。
在本实施方式的废锂离子电池的处理方法中，上述废锂离子电池是指作为电池产品的使用寿命耗尽的使用后的锂离子电池、在制造工序中作为不合格品等而被废弃的锂离子电池、在制造工序中用于产品化的剩余的正极材料等。
如图1所示，在本实施方式的废锂离子电池的处理方法中，在上述废锂离子电池是作为电池产品的使用寿命耗尽的使用后的锂离子电池、在制造工序中作为不合格品等而被废弃的锂离子电池的情况下，首先，在步骤(STEP)1中进行放电处理，使残留的电荷全部放电。上述放电处理例如可以在盐水中进行。
接着，在步骤(STEP)2中，在上述废锂离子电池的壳体上形成开口部后，在步骤(STEP)3中进行加热处理(焙烧)。上述加热处理(焙烧)在电解液干燥蒸发的温度以上且低于氟树脂热分解的温度范围内的温度、优选100～450℃的温度范围下进行。通过在上述废锂离子电池的壳体形成开口部，能够防止在上述加热处理时因上述电解液的蒸发气化而导致该壳体爆炸(破裂)的情况。
然后，在上述加热处理后，在步骤(STEP)4中粉碎废锂离子电池，并在步骤(STEP)5中，通过筛分除去上述壳体、集电体等，得到含有有价金属的粉末即电池粉末。可以利用锤式粉碎机、颚式破碎机((Jaw crushers)等粉碎机进行上述粉碎。
或者，也可以不进行上述步骤2的在壳体上形成开口部的操作，而是在进行了步骤4和步骤5之后，再进行步骤3。即，也可以用上述粉碎机粉碎进行了上述步骤1的放电处理后的上述废锂离子电池(步骤4)，再通过筛分(步骤5)除去上述壳体、集电体等后，在上述温度范围下进行加热处理(步骤3)，由此得到所述电池粉末。
另外，在上述废锂离子电池是在制造工序中用于产品化的剩余的正极材料等的情况下，在本实施方式的废锂离子电池的处理方法中，也可以通过下述方式得到上述电池粉末：不进行上述放电处理(步骤1)和形成开口部(步骤2)的步骤，而是在上述温度范围下进行加热处理(步骤3)后，用上述粉碎机进行粉碎(步骤4)，通过筛分(步骤5)除去集电体等，得到所述电池粉末。另外，也可以用所述粉碎机粉碎在制造工序中用于产品化的剩余的正极材料等即所述废锂离子电池(步骤4)，通过筛分(步骤5)除去集电体等后，在上述温度范围下进行加热处理(步骤3)，得到所述电池粉末。
在本实施方式中，通过在上述温度范围下进行所述加热处理，能够得到不含氟的电池粉末。优选的是，在100～350℃的温度范围内进行上述加热处理，进一步优选的是，在150～250℃的温度范围内进行上述加热处理。
另外，例如可以在电炉中、空气气氛、惰性气体气氛、真空气氛中的任一气氛中进行0.5～24小时的时间范围内的所述加热处理。
接着，示出本发明的实施例和比较例。
实施例
〔实施例〕
在本实施例中，将作为电池产品的寿命耗尽的使用过的锂离子电池作为废锂离子电池放入盐水中进行放电处理(步骤1)，在壳体上形成开口部(步骤2)之后，在电炉中、惰性气体气氛下，在150℃的温度下保持4小时，进行加热处理(步骤3)。从上述加热处理后的废气中没有检测出氟，在加热处理后也没有臭气残留。
接着，利用锤式粉碎机粉碎上述加热处理后的上述废锂离子电池(步骤4)，通过筛分(步骤5)除去壳体、集电体等，得到电池粉末。
接着，将上述电池粉末溶解于作为酸溶液的盐酸中，得到酸溶液。然后，测定锂、锰、镍、钴、氟在上述酸溶液中溶出的量相对于该电池粉末中所含有的量的溶出率，结果锂、锰、镍、钴的溶出量为98％以上，相对于此，氟的溶出量小于0.01％。另外，上述酸溶液中的氟小于2mg/L。
比较例
〔比较例〕
在本比较例中，除了在电炉中将废锂离子电池保持在600℃的温度进行加热处理(焙烧)之外，其他以与实施例完全相同的方式得到电池粉末。从上述加热处理后的废气中检测出0.5mg/L的氟，但在加热处理后没有残留臭气。
接着，将上述电池粉末溶解于作为酸溶液的盐酸中，得到酸溶液。然后，测定锂、锰、镍、钴、氟在上述酸溶液中溶出的量相对于上述电池粉末中所含有的量的溶出率，结果锂、锰、镍、钴的溶出量为98％以上，相对于此，氟的溶出量为0.10％。另外，上述酸溶液中的氟为45mg/L。
从以上内容可知，通过利用在电解液干燥蒸发的温度以上且低于氟树脂热分解的温度的温度范围内的150℃的温度下对废锂离子电池进行加热处理的实施例的方法，能够得到实质上不含氟的电池粉末。另一方面，根据在氟树脂热分解的温度以上的600℃的温度下对废锂离子电池进行加热处理的比较例的方法，明显可知电池粉末中含有氟。
符号说明
无。
Claims (4)
1.一种废锂离子电池的处理方法，其特征在于，
在电解液干燥蒸发的温度以上且低于氟树脂热分解的温度的温度范围内对废锂离子电池进行加热处理。
2.根据权利要求1所述的废锂离子电池的处理方法，其特征在于，
在所述加热处理后粉碎所述废锂离子电池而得到电池粉末。
3.根据权利要求1所述的废锂离子电池的处理方法，其特征在于，
在粉碎所述废锂离子电池粉碎后进行所述加热处理而得到电池粉末。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的废锂离子电池的处理方法，其特征在于，
在100～450℃的温度范围下进行所述加热处理。
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