JP2012059564A - 廃リチウムイオン電池電解液の再利用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の廃リチウムイオン電池電解液の再利用方法は、廃リチウムイオン電池から電解液を回収する電解液回収工程と、当該電解液を燃料として用いる工程と、を備えることを特徴とする。本発明によれば、廃リチウムイオン電池のリサイクル処理において回収した電解液を廃液として処理するのではなく、燃料として有効利用することにより、廃棄電解液の排水処理負荷を低減することができる。
【選択図】図2
Description
前処理工程ST10は、廃リチウムイオン電池の爆発防止を目的として行われる。すなわち、廃リチウムイオン電池は密閉系であり内部に電解液等を有しているため、そのまま乾式の熔融処理を行うと爆発の恐れがあり危険である。そのため、何らかの方法で廃リチウムイオン電池内部の電解液を抜く必要がある。廃リチウムイオン電池内部の電解液を抜く方法は、特に限定されるものではなく、例えば、針状の刃先で廃リチウムイオン電池を物理的に開孔すればよい。従来、この前処理工程ST10で抜き取られた電解液は無害化された後、排出されていたが、本発明の一実施形態に係る方法では、この電解液を廃液として処理することなく有効利用する。詳細については後述する。なお、廃リチウムイオン電池内に多量の電荷が残留していると、開孔処理時に短絡が発生し、爆発等の危険性があるため、開孔処理に先立って、何らかの方法で放電させることにより無害化することが望ましい。放電の方法は、特に限定されるものではなく、例えば、塩化ナトリウム水溶液等の導電性を有する液体に廃リチウムイオン電池を長時間浸漬させる方法等が挙げられる。
乾式工程S20では、前処理工程ST10で得られた前処理済の廃リチウムイオン電池を1500℃付近で熔融する熔融工程ST21を行う。熔融工程ST21は、従来公知の電気炉等で行うことができる。なお、熔融工程ST21では、酸化度を調整してニッケル、コバルト、銅等の有価金属の回収率を向上させるため、空気、酸素、又は酸素富化空気を吹き込む。例えば、リチウムイオン電池の正極材料には、アルミ箔が用いられており、また、負極材料には、カーボンが用いられている。更に、電池の外部シェルは、鉄製又はアルミ製であり、集合電池の外部パッケージには、プラスチックが用いられている。これらの材質は、基本的に還元剤として作用するため、これらの材料を熔融し、スラグ化等する全体の反応は酸化反応となる。そのため、熔融工程ST21では、系内に酸素等の導入が必要となる。なお、熔融工程ST21では、後述するスラグ分離ST22にて分離されるスラグの融点を低下させるため、SiO2及びCaOをフラックスとして添加する。
廃電池からの有価金属回収プロセスは、特許文献1のように合金として回収したままでは意味がなく、有価金属元素として回収する必要がある。湿式工程S30は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法にて行うことができる。一例を挙げれば、溶解工程ST31の後、脱鉄、銅分離回収、ニッケル/コバルト分離、ニッケル回収、コバルト回収という手順で元素分離工程ST32を経ることにより、有価金属元素を回収することができる。
濃度1mol/Lの塩化ナトリウム水溶液800mLを入れた容量1リットルのビーカーに、使用済みの廃リチウムイオン電池(直径18mm×長さ65mm)を10本浸漬させ、約1時間かけて放電した。次いで、放電が終了した廃リチウムイオン電池に穴を開けて、電解液を抜き取り、回収した。回収した電解液は、EC/DEC/DMC=30/30/40(体積比)の混合溶媒に、電解質としてLiPF6を上記混合溶媒に対して1mol/L含有させたものであった。
試験例1において回収した電解液が1リットル入った容器に、水を5リットル加えて混合した後、室温にて約2時間放置した。そして、浮いて分離した油分を、容器を傾けて回収した。この油分と重油とを、油分/重油=1/9の体積割合で混合したものを、試験例1と同様に、小型バーナーを介して500ml/minの割合で第2の坩堝炉に吹き込み、排ガスを燃焼させた。
S20 乾式工程
ST21 熔融工程
ST22 スラグ分離
ST23 合金分離
ST24 排ガス処理工程
ST25 脱リン工程
ST26 合金ショット化工程
S30 湿式工程
ST31 溶解工程
ST32 元素分離工程
40 電解液
41 廃リチウムイオン電池
42 還元剤
43 熔融炉
44 スラグ
45 合金
46 煙道
47 燃焼炉
48 バーナー
Claims (4)
- 廃リチウムイオン電池から電解液を回収する電解液回収工程と、当該電解液を燃料として用いる工程と、を備えることを特徴とする廃リチウムイオン電池電解液の再利用方法。
- 前記電解液回収工程は、廃リチウムイオン電池を開孔又は破砕する工程と、開孔又は破砕した電池を洗浄して電解液を含有する洗浄液を得る工程と、得られた洗浄液の液面に浮上した電解液を回収する工程と、を有する請求項1に記載の廃リチウムイオン電池電解液の再利用方法。
- 廃リチウムイオン電池を開孔して、電解液を抜き取る前処理工程と、
前記電解液を抜き取った廃リチウムイオン電池を熔融炉にて還元熔融して、熔融物を得る熔融工程と、
前記熔融工程において発生した排ガスを燃焼炉に導入し、当該燃焼炉にて前記排ガスを900℃以上で燃焼させる排ガス処理工程と、を備え、
前記排ガス処理工程では、前記前処理工程において抜き取った電解液を前記燃焼炉の燃料として添加し、排ガスを燃焼させることを特徴とする廃リチウムイオン電池電解液の再利用方法。 - 前記電解液は、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、及びエチルメチルカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤に、電解質としてフッ素含有リチウム塩を配合してなる請求項3に記載の廃リチウムイオン電池電解液の再利用方法。
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