JP2003036894A - 使用済みニッケル水素二次電池からの有価金属回収方法 - Google Patents
使用済みニッケル水素二次電池からの有価金属回収方法Info
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Abstract
属を効率よく回収する方法、特に電極活物質中のニッケ
ルを完全に酸溶解して、高い効率で分離回収する方法を
提供する。 【解決手段】 使用済みニッケル水素二次電池を破砕
し、篩い分け等の物理分離により電極活物質を分離した
後、この電極活物質を硫酸にエアーを吹き込みながら溶
解して、有価金属を含む溶液を得る。硫酸へのエアー吹
き込みによる電極活物質の溶解と同時に又はその後に、
亜硫酸ナトリウムを添加することにより、有価金属の溶
解率を向上させることができる。更に、分離したセパレ
ーターに付着した電極活物質も、硫酸に溶解して回収す
る。
Description
電池のリサイクルに関するものであり、使用済みの廃棄
されたニッケル水素二次電池からニッケル等の有価金属
を回収する方法に関する。
を支持体に保持した正極と負極をポリプロピレン等のセ
パレーターで分離し、電解液と共に鋼製又はポリプロピ
レン製の容器に収納してある。一般に、電極活物質の支
持体としては多孔質ニッケル板又は鉄にニッケルめっき
したパンチング板が使用され、正極の活物質には水酸化
ニッケル及び負極の活物質には水素吸蔵合金が使用され
ている。
ル−カドミウム電池に代わる二次電池として電気自動車
のバッテリーや携帯電話等に使用されることにより、そ
の需要が急増している。ニッケル水素二次電池は、ニッ
ケル−カドミウム電池よりも特性が優れ、有害なカドミ
ウムを使用していないため、廃棄した場合でも深刻な公
害を発生させるには至らないが、電極活物質に含まれる
ニッケルや水素吸蔵合金は貴重な資源であるため、これ
らの有価金属をリサイクルすることが極めて重要であ
る。
次電池から有価金属を回収するとしても、電化製品の小
型化に伴って電池もコンパクト化が進んでいるため、有
価金属を高純度に回収することは容易ではない。また、
自動車用のバッテリーに使用されるニッケル水素二次電
池は、車の衝突等でも壊れにくい構造となっているた
め、簡単には分解できない。
うえからも、使用済みのニッケル水素二次電池から有価
金属を回収する一般的な方法では、まず電池全体を破砕
し、破砕物を篩分け、磁選、比重分離などの物理分離に
より、鉄とプラスティック類と電極活物質とを分別す
る。分離された電極活物質は正極及び負極の活物質の混
合物であるが、破砕時の圧力により互いに圧着した状態
となっているため、これら正極と負極の各活物質を更に
物理的に完全分離することは困難である。
た電極活物質を塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸に一旦溶解
し、その溶解液からニッケルやコバルトなどの有価金属
を化学的処理により分離回収する方法が取られている。
から湿式処理により回収される有価金属、特にニッケル
を再び電池材料の原料に再利用する場合、正極活物質で
ある水酸化ニッケルとして再利用することが望ましい。
正極活物質として再利用する場合、塩酸による溶解で
は、腐食性を有する塩素が残留するため好ましくない。
また、硝酸による溶解では、NOxが発生するという問
題が生じる。そのため、硫酸を用いて電極活物質を溶解
することが好ましいとされている。
溶解した場合、高温及び低pHで溶解してもニッケルが
溶解残渣として残留し、完全な溶解は困難であった。完
全な溶解が困難な理由は、回収された電極活物質中のニ
ッケルに幾つかの異なった形態、即ち水酸化ニッケルの
ほか、ニッケルメタル、希土類元素との合金、電池反応
や空気酸化で生成したNiOOHやNi(OH)3などの
3価の水酸化ニッケルやニッケルの酸化物などが存在す
るためと考えられる。
質を加熱溶融する方法があり、ニッケルは溶融メタルと
して、希土類元素及びその他の元素はスラグとして、分
離回収することができる。しかし、この方法は多くの熱
エネルギーを必要とするうえ、回収したニッケルは再度
酸に溶解しなければ電池材料への再利用ができない。ま
た、スラグ中の希土類元素を水素吸蔵合金原料に使用す
る場合、新たな原料を使用するよりも高コストとなる。
使用済みのニッケル水素二次電池から有価金属を効率よ
く回収する方法、特に電極活物質中のニッケルを完全に
酸溶解して、高効率にて回収する方法を提供することを
目的とする。
め、本発明が提供する使用済みニッケル水素二次電池か
らの有価金属回収方法は、使用済みニッケル水素二次電
池を破砕し、篩い分け等の物理分離により電極活物質を
分離した後、この電極活物質を硫酸にエアーを吹き込み
ながら溶解して、有価金属を含む溶液を得ることを特徴
とする。
池からの有価金属回収方法においては、前記硫酸へのエ
アー吹き込みによる電極活物質の溶解と同時に又はその
後に、亜硫酸ナトリウムを添加することにより、有価金
属の溶解率を向上させることができる。
次電池を破砕し、篩い分け等の物理分離によりセパレー
ターを分離した後、このセパレーターに付着した電極活
物質を硫酸に溶解して、有価金属を含む溶液を得ること
を特徴とする使用済みニッケル水素二次電池からの有価
金属回収方法を提供するものである。
次電池からの有価金属回収方法では、まず最初に、使用
済みニッケル水素二次電池を破砕して破砕物を得る。次
に、この破砕物から、篩分け、磁選、比重分離などの物
理分離により、電極活物質を分離回収する。例えば、破
砕物を水中で撹拌して、電極活物質やその支持体と共
に、容器やセパレーターを構成する鉄やプラスティック
類を分散させる。その際、セパレーター等のプラスティ
ック類は浮遊しやすいため、これを利用して分離する。
その後、水中に分散させた破砕物を篩い分けし、容器と
電極支持体を篩上に、電極活物質を篩下に分離する。
ニッケル及びニッケルと、コバルトの水酸化物や希土類
元素を含む水素吸蔵合金との混合物である。特に有用な
ニッケルの回収率を高めるため、水素吸蔵合金中のニッ
ケルも回収することが望ましい。そのため、電極活物質
全量を鉱酸で溶解するが、使用する酸はコスト面やニッ
ケルを再び電池用材料として再利用することを考えると
硫酸が好ましい。
ニッケル等が一部溶解せずに残留し、全体の溶解率は約
80%、ニッケルの溶解率は約70%であった。この電
極活物質には、ニッケル分として水酸化物の他に、メタ
ルのニッケルが存在する。そこで、溶解時にエアーを吹
き込み、メタルのニッケルを活性化させることにより、
硫酸によるニッケルの溶解率を向上させることができ
る。
率10%及び酸素濃度20%とした場合、残渣中のニッ
ケル量の約50倍モルが必要である。例えば、電極活物
質25gを硫酸のみで溶解した場合の残渣は約5g、こ
の残渣中のニッケル品位は約80%であるが、この場合
には約76リットルのエアー量が必要となる。尚、吹き
込むエアーの流量は、溶解する電極活物質量と浸出時間
から求められる。
空気酸化によるニッケル酸化物や、電池反応で生成した
NiOOHやNi(OH)3などの3価の水酸化ニッケル
が存在し、これらの化合物は硫酸に難溶性である。そこ
で、これら難溶性のニッケル化合物の硫酸での溶解を促
進するため、エアー吹き込みによる溶解と同時に又はそ
の後に、亜硫酸ナトリウムを添加してニッケルを還元す
ることによって、硫酸によるニッケルの溶解率を更に向
上させることができる。
ケル、例えばNi(OH)3の還元反応を下記化学式1に
以下に示す。亜硫酸ナトリウムの添加量は、この化学式
1から分かるように、ニッケル1モルに対して0.5モ
ル以上が必要となる。
H)2+Na2SO4+H2O
砕し、破砕物を物理分離する際に、例えば篩い分けのた
めに水に分散させると、プラスティック類からなるセパ
レーターは浮遊するので簡単に分離できる。分離された
セパレーターは破砕の圧力で付着した電極活物質を含ん
でいるので、この付着した電極活物質を硫酸に溶解する
ことにより、ニッケルの回収率を一層高めることができ
る。
解された電極活物質、即ちニッケルやコバルトなどの有
価金属を含むので、その溶解液からニッケルやコバルト
などを化学的処理により分離回収することが可能であ
る。
ル水素二次電池を、剪断破砕機の一種である(株)氏家製
作所製のグッドカッターを用いて破砕した。その際、目
開きが5mmの篩を用いて破砕物を篩い分けしながら、
目視により篩上に電極活物質がなくなるまで破砕を繰り
返した。尚、この電池の電極支持体には鉄−ニッケルめ
っきのパンチング板が用いられ、正極と負極を隔てるセ
パレーターにはポリプロピレン製の不織布が用いられて
いた。
後、浮遊したセパレーターを目開きが0.5mmの網で
掬い取った。その後、水中に分散した残りの破砕物を、
直径が300mmで目開きが0.5mmの篩を用いて手
動で湿式篩い分けすることにより、篩下として電極活物
質を回収した。
い、その30gに硫酸を加えてスラリー濃度50g/l
とし、これに500ml/minでエアーを吹き込みな
がら、溶解温度80℃、溶解時間2時間、溶解pH1で
溶解させた。また、比較例1として、エアーの吹込みを
行なわない以外は上記実施例1と同様の条件で、電極活
物質30gの溶解を行なった。
を構成するニッケルその他の有価金属の溶解率を下記表
1に示した。この表1の結果から、エアーの吹込みを行
なったときのニッケルの溶解率は、エアーの吹込み無し
の場合に比べて約10%向上することが分かる。
を吹き込みながら硫酸で溶解したが、その際に亜硫酸ナ
トリウム(Na2SO3)をニッケルに対して0.3モ
ル当量(試料1)、0.65モル当量(試料2)、及び
1.3モル当量(試料3)添加して溶解を実施した。
共に、ニッケルその他の有価金属の溶解率を示した。こ
の結果から分かるように、亜硫酸ナトリウムを添加して
エアーを吹き込みながら溶解することによって、コバル
トや希土類元素等の溶解率は100%となり、ニッケル
の溶解率は0.5モル当量以上の亜硫酸ナトリウムを添
加したとき約95%以上となった。
ロピレン製の不織布に電極活物質等が付着していること
が分かった。そこで実施例1で回収したセパレーター2
gに硫酸を加え、スラリー濃度を50g/lとして、溶
解温度80℃、溶解時間4時間の条件で、付着している
電極活物質等を溶解した。
ッケルその他の有価金属の濃度と、この濃度から算出し
たセパレーター付着物の組成を示した。この結果から、
破砕して物理分離したセパレーターには約16重量%の
ニッケル及びその他の有価金属が付着していること、従
って回収したセパレーターを硫酸で溶解することによっ
て、付着している有価金属を分離回収できることが分か
る。
素二次電池から有価金属を効率よく回収することがで
き、特に電極活物質中のニッケルを、その形態に拘わら
ず完全に硫酸に溶解して、高い効率で分離回収すること
ができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 使用済みニッケル水素二次電池を破砕
し、篩い分け等の物理分離により電極活物質を分離した
後、この電極活物質を硫酸にエアーを吹き込みながら溶
解して、有価金属を含む溶液を得ることを特徴とする使
用済みニッケル水素二次電池からの有価金属回収方法。 - 【請求項2】 前記硫酸へのエアー吹き込みによる電極
活物質の溶解と同時に又はその後に、亜硫酸ナトリウム
を添加することを特徴とする、請求項1に記載の使用済
みニッケル水素二次電池からの有価金属回収方法。 - 【請求項3】 使用済みニッケル水素二次電池を破砕
し、篩い分け等の物理分離によりセパレーターを分離し
た後、このセパレーターに付着した電極活物質を硫酸に
溶解して、有価金属を含む溶液を得ることを特徴とする
使用済みニッケル水素二次電池からの有価金属回収方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001218914A JP4872168B2 (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 使用済みニッケル水素二次電池からの有価金属回収方法 |
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- 2001-07-19 JP JP2001218914A patent/JP4872168B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP4872168B2 (ja) | 2012-02-08 |
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