JP2012041621A - リチウムの回収方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リチウムイオン電池から有価金属を回収する工程において排出されたリチウムを含有する放電液及び/又は洗浄液にアルカリを添加し、pH9以下、0〜25℃の温度条件で酸性系溶媒抽出剤を接触させてリチウムイオンを抽出する抽出工程と、抽出工程にてリチウムイオンを抽出した酸性系溶媒抽出剤を、pH3以下の酸性溶液と接触させてリチウムイオンを逆抽出する逆抽出工程とを有する。
【選択図】 図1
Description
1.本発明の概要
2.リチウムイオン電池からの有価金属回収方法
2−1.ニッケル及びコバルトの回収
2−2.リチウムの回収
3.他の実施形態
4.実施例
本発明は、リチウムイオン電池から有価金属であるリチウムを回収する方法であって、リチウムイオン電池から有価金属を回収する工程において排出された放電液や洗浄液に含まれるリチウムを、リン(P)やフッ素(F)等の不純物の混入を防止して、効率的に回収する方法である。
まず、本実施の形態におけるリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法を、図1に示す工程図を参照して以下に説明する。図1に示すように、有価金属の回収方法は、放電工程と、破砕・解砕工程と、洗浄工程と、正極活物質剥離工程と、浸出工程と、硫化工程とを有し、そしてリチウムを回収する方法として、上述した放電工程及び洗浄工程からそれぞれ排出された放電液及び/又は洗浄液を用いて溶媒抽出を行う溶媒抽出工程と、抽出液からリチウムイオンを逆抽出する逆抽出工程とを有する。以下では、リチウムイオン電池からニッケル及びコバルトを回収する工程、並びにその工程において排出される放電液と洗浄液からリチウムを回収する工程について説明する。
(放電工程)
放電工程では、使用済みリチウムイオン電池から有価金属を回収するにあたって使用済み電池を解体するに先立ち、電池を放電させる。後述する破砕・解砕工程で電池を破砕・解砕することによって解体するに際して、電池が充電された状態では危険であることから、放電させて無害化する。
破砕・解砕工程では、放電して無害化させた使用済みのリチウムイオン電池を破砕・解砕することによって解体する。
洗浄工程では、破砕・解砕工程を経て得られた電池解体物を、水又はアルコールで洗浄することにより、電解液及び電解質を除去する。リチウムイオン電池には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の有機溶剤や、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)のような電解質が含まれている。そのため、これらを予め除去することで、後述する正極活物質剥離工程での浸出液中に有機成分やリン(P)やフッ素(F)等が不純物として混入することを防ぐ。
正極活物質剥離工程では、洗浄工程を経て得られた電池解体物を、硫酸水溶液等の酸性溶液や界面活性剤を含有した水溶液に浸漬させることにより、その正極基板から正極活物質を剥離して分離する。この工程にて電池解体物を硫酸水溶液等の酸性溶液や界面活性剤溶液に投入して撹拌することにより、正極活物質とアルミニウム箔を固体のままで分離することができる。なお、この工程では、電池解体物全てを硫酸水溶液や界面活性剤溶液に浸漬してもよいが、電池解体物から正極材部分だけを選び出して浸漬してもよい。
浸出工程では、正極活物質剥離工程にて剥離回収された正極活物質を、固定炭素含有物や還元効果の高い金属等の存在下で、酸性溶液で浸出してスラリーとする。この浸出工程によって、正極活物質を酸性溶液に溶解して、正極活物質を構成する有価金属であるニッケルやコバルト等を金属イオンとする。
硫化工程では、浸出工程を経て得られた溶液を反応容器に導入し、硫化剤を添加することによって硫化反応を生じさせ、ニッケル・コバルト混合硫化物を生成することによって、リチウムイオン電池から有価金属であるニッケル、コバルトを回収する。硫化剤としては、硫化ナトリウムや水硫化ナトリウム等の硫化アルカリを用いることができる。
Ni2+ + NaHS ⇒ NiS + H+ + Na+ ・・・(1)
Ni2+ + Na2S ⇒ NiS + 2Na+ ・・・(2)
そこで、本実施の形態においては、リチウムイオン電池から有価金属を回収する工程において排出されリチウムを含有する放電液及び/又は洗浄液を、低温に保持しながら酸性系溶媒抽出剤に接触させて溶媒抽出処理を行う。これにより、処理後の放電液や洗浄液に含まれたLiPF6が加水分解されてLi3PO4やLiFの沈殿を形成することを抑制しながら、リチウムイオンを効率的に抽出することができる。
溶媒抽出工程では、上述したリチウムイオン電池から有価金属を回収する工程において排出された放電液及び/又は洗浄液から、溶媒抽出処理によりリチウムイオンを抽出する。本実施の形態においては、特に、その放電液及び/又は洗浄液を、酸性系溶媒抽出剤を用いて低温の温度条件下で溶媒抽出する。
逆抽出工程では、溶媒抽出工程にて抽出した酸性系溶媒抽出剤を、pH3以下の酸性溶液と接触させてリチウムイオンを逆抽出することによってリチウムイオンを水溶液中に取り込む。
なお、上述した逆抽出工程にて得られたリチウムイオンを含む逆抽出液に、炭酸ガス又は水溶性炭酸塩を添加して混合攪拌し、炭酸リチウムを析出させるようにしてもよい。このようにして、炭酸塩固定工程として、リチウムイオンを含む抽出液に炭酸ガス又は水溶性炭酸塩を添加することにより、抽出したリチウムを固体として回収することができる。
本発明は、上述した実施の形態に限れられるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更することができる。
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
まず、処理中に発火等の危険を避けるため、使用済みのリチウムイオン電池を、放電液である塩化ナトリウム(NaCl)水溶液100g/Lに浸漬して放電状態とした。この放電処理の後、排出された放電液を回収した。そして、放電済のリチウムイオン電池を、二軸破砕機により1cm角以下の大きさに解体し電池解体物を得た。
(実施例1)
上述した使用済みリチウムイオン電池から有価金属を回収する操作においては、放電処理に用いられた放電液や洗浄処理に用いられた洗浄液が、処理工程を経た後に排出された。
使用済みリチウムイオン電池から有価金属を回収する操作において排出されリチウムを含有する放電液と洗浄液との混合液に、直接炭酸ナトリウム水溶液を添加して沈殿を形成させた。
Claims (5)
- リチウムイオン電池から有価金属を回収する工程において排出されたリチウムを含有する放電液及び/又は洗浄液にアルカリを添加し、pH9以下、0〜25℃の温度条件で酸性系溶媒抽出剤を接触させてリチウムイオンを抽出する抽出工程と、
前記抽出工程にてリチウムイオンを抽出した酸性系溶媒抽出剤を、pH3以下の酸性溶液と接触させてリチウムイオンを逆抽出する逆抽出工程と
を有するリチウムの回収方法。 - 前記抽出工程では、水で洗浄した放電液及び/又は洗浄液を用いることを特徴とする請求項1記載のリチウムの回収方法。
- 前記逆抽出工程の温度条件を0〜25℃とすることを特徴とする請求項1又は2記載のリチウムの回収方法。
- 前記酸性系溶媒抽出剤は、ジ(2−エチルヘキシル)ホスホン酸であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載のリチウムの回収方法。
- さらに、前記逆抽出工程にて得られたリチウムイオンを含む逆抽出液に炭酸ガス又は水溶性炭酸塩を添加し、炭酸リチウムを析出させる炭酸リチウム析出工程を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1記載のリチウムの回収方法。
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