JP2013120709A - Disposal method for waste battery material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disposal method for waste battery materials which is capable of treating waste battery materials at a low temperature and is capable of providing a high treatment speed.SOLUTION: The disposal method for waste battery materials of the present invention includes an addition step of adding an alkali metal compound to waste battery materials having shapes passing through a mesh with openings of 10 mm, and a heating step of heating a mixture of the waste battery materials and the alkali metal compound.

Description

本発明は、電池廃材の廃棄処理方法に関する。  The present invention relates to a battery waste material disposal method.

リチウムイオン二次電池は、従来の二次電池と比較して作動電圧が高く、充放電サイクルが優れ、エネルギー密度が高いことから、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラなどの通信・情報機器の電源としての使用が急速に拡大し、さらに、自動車の動力源となる大型二次電池としての利用が拡大している。  Lithium-ion secondary batteries have higher operating voltage, better charge / discharge cycles, and higher energy density than conventional secondary batteries, so power supplies for communication and information devices such as mobile phones, laptop computers, and digital cameras As a large-sized secondary battery that serves as a power source for automobiles.

電池の活物質には、コバルト、ニッケル、マンガン、リチウムなどの希少金属成分が含有されており、特に、非水電解質二次電池の正極活物質には、上記の希少金属成分を主成分とする化合物が使用されている。また、負極の集電体には、銅が使用されている。希少金属成分の資源を保全するために、二次電池の電池廃材から、希少金属成分を回収する方法が求められている。  The active material of the battery contains rare metal components such as cobalt, nickel, manganese, and lithium. In particular, the positive electrode active material of the non-aqueous electrolyte secondary battery has the rare metal component as a main component. A compound has been used. Also, copper is used for the negative electrode current collector. In order to preserve the resources of the rare metal component, a method for recovering the rare metal component from the battery waste material of the secondary battery is required.

一般的に、廃リチウムイオン二次電池を焙焼工程(例えば、特許文献1参照)や浸出工程(例えば、特許文献2参照)などによって処理する方法が提案されている。
リチウムイオン二次電池を構成する部材としては、主に、正極、負極、セパレータ、電解液などが用いられる。電池の内部では、正極と負極がセパレータを挟んで対向して設置され、これらの部材に電解液が浸透した形で、筐体内に収容されている。
Generally, a method for treating a waste lithium ion secondary battery by a roasting process (for example, see Patent Document 1), a leaching process (for example, see Patent Document 2), or the like has been proposed.
As a member constituting the lithium ion secondary battery, a positive electrode, a negative electrode, a separator, an electrolytic solution and the like are mainly used. Inside the battery, a positive electrode and a negative electrode are placed opposite to each other with a separator interposed therebetween, and the electrolyte solution penetrates into these members and is accommodated in the casing.

正極は、正極活物質と、炭素材料からなる導電材と、ポリフッ化ビニリデン(以下、「PVdF」と言うことがある。)などのフッ素含有樹脂からなるバインダーとの混合物がアルミニウム箔集電体に塗布された構造をなしている。
負極は、炭素材料からなる負極活物質と、スチレンブタジエン共重合体(以下、「SBR」と言うことがある。)などの樹脂からなるバインダーとの混合物が銅集電体に塗布された構造をなしている。
セパレータは、多孔性のポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂から構成されている。
電解液は、エチレンカーボネートなどの有機炭酸塩の溶媒に、電解質であるリチウム塩を溶解した溶液である。
In the positive electrode, a mixture of a positive electrode active material, a conductive material made of a carbon material, and a binder made of a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as “PVdF”) is used as an aluminum foil current collector. It has a coated structure.
The negative electrode has a structure in which a mixture of a negative electrode active material made of a carbon material and a binder made of a resin such as a styrene-butadiene copolymer (hereinafter referred to as “SBR”) is applied to a copper current collector. There is no.
The separator is made of an olefin resin such as porous polyethylene or polypropylene.
The electrolytic solution is a solution in which a lithium salt as an electrolyte is dissolved in a solvent of an organic carbonate such as ethylene carbonate.

電池から希少金属成分をリサイクルするには、コバルト、ニッケル、マンガン、リチウムなどの希少金属成分を含む活物質や銅箔を、電池廃材から分離する必要がある。電池廃材には、リサイクルが困難な燃焼性物質が含まれている。燃焼性物質としては、負極活物質や集電材に含まれる炭素材料、バインダーやセパレータに含まれる樹脂が挙げられる。希少金属成分のリサイクルでは、希少金属成分から燃焼性物質である炭素材料や樹脂を分離すること、および、燃焼性物質である炭素材料や樹脂を廃棄処理することが求められている。燃焼性物質の処理方法としては、燃焼性物質を焼却処理する方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。  In order to recycle a rare metal component from a battery, it is necessary to separate an active material or copper foil containing a rare metal component such as cobalt, nickel, manganese, or lithium from a battery waste material. Battery waste contains flammable substances that are difficult to recycle. Examples of the combustible material include a carbon material contained in the negative electrode active material and the current collector, and a resin contained in the binder and the separator. In recycling rare metal components, it is required to separate carbon materials and resins that are flammable substances from rare metal components and to dispose of carbon materials and resins that are flammable substances. As a method for treating a flammable substance, a method for incinerating a flammable substance is disclosed (for example, see Patent Document 3).

しかしながら、負極活物質や導電材として使用される炭素材料、または、バインダーやセパレータとして使用される樹脂の焼却において、処理速度を高めるためには、高い温度が要求される。ただし、高い温度による廃棄処理には、加熱に多大なエネルギーを消費するという欠点や、焼却炉の劣化を早めるという欠点がある。
特に、電池廃材に炭素材料が含まれる場合には、処理速度が遅く、処理には高い温度が要求される。また、炭素材料が黒鉛である場合には、さらに処理速度が遅くなり、処理にはさらに高い温度が要求される。
そのため、電池廃材の廃棄処理では、比較的低温で処理でき、高い処理速度が得られる電池廃材の廃棄処理方法が求められている。
However, in the incineration of a carbon material used as a negative electrode active material or a conductive material, or a resin used as a binder or a separator, a high temperature is required to increase the processing speed. However, the disposal process at a high temperature has the disadvantage that a great amount of energy is consumed for heating and the deterioration of the incinerator is accelerated.
In particular, when the battery waste material contains a carbon material, the processing speed is slow, and a high temperature is required for the processing. Further, when the carbon material is graphite, the processing speed is further reduced, and a higher temperature is required for the processing.
Therefore, in the disposal of battery waste materials, there is a need for a method for disposal of battery waste materials that can be processed at a relatively low temperature and can obtain a high processing speed.

特許第3257954号公報Japanese Patent No. 3257854 特許第3676926号公報Japanese Patent No. 3676926 特許第4491085号公報Japanese Patent No. 449185 gazette

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池廃材を低い温度で処理でき、高い処理速度が得られる電池廃材の廃棄処理方法を提供することを課題とする。  This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the disposal processing method of the battery waste material which can process a battery waste material at low temperature, and a high processing speed is obtained.

上記課題を解決するため、本発明の電池廃材の廃棄処理方法は、目開き10mmのメッシュを通過する形状の電池廃材にアルカリ金属化合物を添加する添加工程と、前記電池廃材と前記アルカリ金属化合物との混合物を加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とする。  In order to solve the above-mentioned problems, the battery waste material disposal method of the present invention includes an addition step of adding an alkali metal compound to a battery waste material having a shape passing through a mesh having an opening of 10 mm, the battery waste material, and the alkali metal compound. And a heating step of heating the mixture.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記電池廃材を、目開き10mmのメッシュを通過する形状にする破砕工程を含んでいてもよい。  The battery waste material disposal method according to the present invention may include a crushing step in which the battery waste material is shaped to pass through a mesh having an opening of 10 mm.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記電池廃材が炭素材料を含有していてもよい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, the battery waste material may contain a carbon material.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記炭素材料として黒鉛を含んでいてもよい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, the carbon material may contain graphite.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記炭素材料の比表面積が0.1〜20m/gであることが好ましい。 In the battery waste material disposal method according to the present invention, the carbon material preferably has a specific surface area of 0.1 to 20 m 2 / g.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記加熱工程における保持温度が前記アルカリ金属化合物の溶融開始温度よりも100℃低い温度以上であることが好ましい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, it is preferable that the holding temperature in the heating step is equal to or higher than a temperature lower by 100 ° C. than the melting start temperature of the alkali metal compound.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記加熱工程における保持温度が前記アルカリ金属化合物の溶融温度以上であることが好ましい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, it is preferable that a holding temperature in the heating step is equal to or higher than a melting temperature of the alkali metal compound.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記アルカリ金属化合物が、前記加熱工程における保持温度において、前記炭素材料を酸化分解する酸化力を有する酸化性のアルカリ金属化合物であることが好ましい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, it is preferable that the alkali metal compound is an oxidizing alkali metal compound having an oxidizing power to oxidatively decompose the carbon material at the holding temperature in the heating step.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記酸化性のアルカリ金属化合物が、アルカリ金属の過酸化物、アルカリ金属の超酸化物、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の塩酸塩、アルカリ金属のバナジウム酸塩およびアルカリ金属のモリブデン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, the oxidizing alkali metal compound is an alkali metal peroxide, an alkali metal superoxide, an alkali metal nitrate, an alkali metal hydrochloride, or an alkali metal vanadate. It is preferably at least one selected from the group consisting of a salt and an alkali metal molybdate.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記アルカリ金属化合物が水に溶解させた場合にアルカリ性であることが好ましい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, it is preferable that the alkali metal compound is alkaline when dissolved in water.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法において、前記アルカリ性のアルカリ金属化合物が、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素塩、アルカリ金属の酸化物およびアルカリ金属の超酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。  In the battery waste material disposal method of the present invention, the alkaline alkali metal compound is an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate, an alkali metal hydrogencarbonate, an alkali metal oxide, or an alkali metal superoxide. It is preferably at least one selected from the group consisting of products.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法によれば、電池廃材を従来よりも低い温度で処理できる上に、高い処理速度が得られる。  According to the battery waste material disposal method of the present invention, the battery waste material can be treated at a lower temperature than before, and a high treatment speed can be obtained.

炭素を酸化するために必要な酸化力と、アルカリ金属化合物(ナトリウム化合物)が有する酸化力との関係を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)]の温度依存性を示す図である。And oxidizing power required to oxidize the carbon is a diagram showing the temperature dependence of the oxygen potential showing the relationship between the oxidizing power alkali metal compound (sodium compound) has (log [P (O 2) ]. 炭素を酸化するために必要な酸化力と、アルカリ金属化合物(過酸化物、超酸化物)が有する酸化力との関係を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)]の温度依存性を示す図である。Shows the temperature dependence of oxygen potential (log [P (O 2 )]) indicating the relationship between the oxidizing power required to oxidize carbon and the oxidizing power of alkali metal compounds (peroxides, superoxides) FIG. 炭素を酸化するために必要な酸化力と、アルカリ金属化合物(硫酸塩)が有する酸化力との関係を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)]の温度依存性を示す図である。And oxidizing power required to oxidize the carbon, which is a diagram showing the temperature dependence of the alkali metal compound oxygen potential showing the relationship between the oxidizing power (sulfate) has (log [P (O 2) ].

以下、本発明の電池廃材の廃棄処理方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
Hereinafter, an embodiment of a method for disposing of waste battery materials according to the present invention will be described.
Note that this embodiment is specifically described in order to better understand the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法は、添加工程と、加熱工程と、を含む方法である。  The battery waste material disposal method of the present invention is a method including an addition step and a heating step.

<添加工程>
添加工程は、目開き10mmのメッシュを通過する形状の電池廃材に、アルカリ金属化合物を添加する工程である。
<Addition process>
The adding step is a step of adding an alkali metal compound to the battery waste material having a shape passing through a mesh having an opening of 10 mm.

「電池廃材とアルカリ金属化合物との混合」
添加工程では、電池廃材にアルカリ金属化合物を添加した後、これらを混合することが好ましい。
"Mixing of battery waste and alkali metal compounds"
In the adding step, it is preferable to add the alkali metal compound to the battery waste and then mix them.

(混合)
電池廃材とアルカリ金属化合物を混合する方式は、乾式混合または湿式混合のいずれであってもよく、また、これらの組み合わせであってもよい。乾式混合と湿式混合を行う順序は、特に限定されない。
電池廃材とアルカリ金属化合物を混合する際には、ボールなどの混合メディアを備えた混合装置を用いて、電池廃材とアルカリ金属化合物を粉砕、混合する工程を経ることが好ましい。これにより、電池廃材とアルカリ金属化合物の混合効率を向上させることができる。
(mixture)
The method of mixing the battery waste material and the alkali metal compound may be either dry mixing or wet mixing, or a combination thereof. The order in which dry mixing and wet mixing are performed is not particularly limited.
When mixing the battery waste material and the alkali metal compound, it is preferable to go through a step of pulverizing and mixing the battery waste material and the alkali metal compound using a mixing device equipped with a mixing medium such as a ball. Thereby, the mixing efficiency of a battery waste material and an alkali metal compound can be improved.

より簡便に電池廃材とアルカリ金属化合物を混合することができる点から、乾式混合が好ましい。乾式混合では、V型混合機、W型混合機、リボン混合機、ドラムミキサー、攪拌翼を内部に備えた粉体混合機、ボールミル、振動ミル、または、これらの装置を組み合わせて用いることができる。
予め、比較的大きな電池廃材を破砕や裁断する工程を施して、電池廃材を目開き10mmのメッシュを通過する形状にまで細かくすることにより、電池廃材とアルカリ金属化合物を効率的に混合することができる。これにより、電池廃材にアルカリ金属化合物を添加することにより得られる効果である、高い処理速度を実現できる。
Dry mixing is preferable because the battery waste material and the alkali metal compound can be more easily mixed. In dry mixing, a V-type mixer, a W-type mixer, a ribbon mixer, a drum mixer, a powder mixer equipped with a stirring blade, a ball mill, a vibration mill, or a combination of these devices can be used. .
It is possible to efficiently mix the battery waste material and the alkali metal compound by performing a process of crushing or cutting a relatively large battery waste material in advance to make the battery waste material into a shape that passes through a mesh with an opening of 10 mm. it can. Thereby, the high processing speed which is the effect acquired by adding an alkali metal compound to battery waste material is realizable.

「電池廃材」
本発明において、「電池廃材」とは、電池を廃棄する過程や電池を製造する過程で発生する廃棄物であり、空気中で加熱することによって酸化分解される燃焼性物質を含むものである。
電池廃材としては、例えば、使用済みの電池や規格外品の電池およびその解体により発生する電池の構成部材である正極、負極、セパレータ、電解液およびこれらの構成材料のいずれかを含む電池部材、電池の作製工程で発生する電極の端部や余分な電極合材、電池の作製に適さない規格外品の電極や電極合材などが挙げられる。
本発明では、電極やセパレータなどの比較的大きな電池廃材に対して、予め、破砕、裁断、粉砕などの、これらの電池廃材を細かくする破砕工程を施して、目開き10mmのメッシュを通過する形状にまで細かくされた電池廃材を用いる。
"Battery waste"
In the present invention, the “battery waste material” is waste generated in the process of discarding the battery or the process of manufacturing the battery, and includes a combustible substance that is oxidatively decomposed by heating in air.
Examples of the battery waste include, for example, used batteries and non-standard batteries, and battery members including any of these constituent materials, such as positive electrodes, negative electrodes, separators, electrolytes, and battery components generated by disassembly of the batteries, Examples thereof include an electrode end portion and an extra electrode mixture generated in the battery manufacturing process, and a nonstandard electrode or electrode mixture which is not suitable for battery manufacturing.
In the present invention, a relatively large battery waste such as an electrode or a separator is previously subjected to a crushing step for crushing, cutting, pulverizing, etc., so that the battery waste is finely divided and passing through a mesh having an opening of 10 mm. Battery waste material that has been refined to a minimum is used.

(燃焼性物質)
燃焼性物質とは、空気中で加熱することによって酸化分解される物質である。
電池廃材に含まれる燃焼性物質としては、例えば、負極や導電材を構成する炭素材料、バインダーやセパレータを構成する樹脂などが挙げられる。
(Flammable substances)
A combustible substance is a substance that is oxidatively decomposed by heating in air.
Examples of combustible substances contained in battery waste include carbon materials that constitute negative electrodes and conductive materials, and resins that constitute binders and separators.

(炭素材料)
電池廃材に含まれる炭素材料としては、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック)、熱分解炭素類、繊維状炭素材料(例えば、黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブ)および有機高分子化合物焼成体が挙げられる。なお、電池廃材に含まれる炭素材料は、単一の炭素材料であってもよいし、複数の炭素材料から構成されていてもよい。
(Carbon material)
Specific examples of carbon materials contained in battery waste include graphite such as natural graphite and artificial graphite, cokes, carbon black (for example, acetylene black), pyrolytic carbons, and fibrous carbon materials (for example, graphitization). Carbon fiber, carbon nanotube) and organic polymer compound fired body. Note that the carbon material contained in the battery waste material may be a single carbon material or may be composed of a plurality of carbon materials.

燃焼性物質のなかでも、処理速度が遅く、処理において高い温度が要求されるのは、炭素材料である。炭素材料は、負極活物質や導電材として電池廃材に含まれる。本発明は、燃焼性物質として炭素材料が含まれる場合において、処理温度を低下させる効果や処理速度を高める効果を発揮できる。  Among combustible substances, it is a carbon material that has a low processing speed and requires a high temperature in the processing. The carbon material is included in the battery waste as a negative electrode active material or a conductive material. In the case where a carbon material is included as a combustible substance, the present invention can exhibit the effect of lowering the processing temperature and the effect of increasing the processing speed.

特に、炭素材料のなかでも、黒鉛の処理に際しては、処理速度が遅く、高い処理温度が要求される。黒鉛は、負極活物質や導電材として電池廃材に含まれる。本発明では、燃焼性物質として黒鉛が含まれる場合において、処理温度を低下させる効果や処理速度を高める効果を発揮できる。  In particular, among carbon materials, when processing graphite, the processing speed is low and a high processing temperature is required. Graphite is contained in battery waste as a negative electrode active material or conductive material. In the present invention, when graphite is included as a combustible substance, the effect of lowering the processing temperature and the effect of increasing the processing speed can be exhibited.

本発明が適用される炭素材料の比表面積は、通常、0.01〜2000m/gである。本発明は、比表面積が0.1〜20m/gである炭素材料に好ましく適用できる。
本発明において、比表面積は、窒素ガスを用いるBET比表面積として測定される。
本発明では、炭素材料の粒子径は特に制限されない。通常、電池廃材に含まれる炭素材料の粒子径は、0.001〜100μm程度である。なお、炭素材料の一次粒子の粒径は、電子顕微鏡写真により測定できる。
また、後述するアルカリ性のアルカリ金属化合物や酸化性のアルカリ金属化合物を用いることにより、炭素材料の処理速度を高めることができる。さらに、比表面積の小さい炭素材料であっても、酸化処理することができる。
The specific surface area of the carbon material to which the present invention is applied is usually 0.01 to 2000 m 2 / g. The present invention can be preferably applied to a carbon material having a specific surface area of 0.1 to 20 m 2 / g.
In the present invention, the specific surface area is measured as a BET specific surface area using nitrogen gas.
In the present invention, the particle diameter of the carbon material is not particularly limited. Usually, the particle diameter of the carbon material contained in the battery waste is about 0.001 to 100 μm. In addition, the particle diameter of the primary particle of a carbon material can be measured with an electron micrograph.
Moreover, the processing speed of a carbon material can be raised by using the alkaline alkali metal compound and oxidizing alkali metal compound which are mentioned later. Furthermore, even a carbon material having a small specific surface area can be oxidized.

(樹脂)
電池廃材に含まれる樹脂の一例としては、バインダーとして使用される熱可塑性樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」と言うことがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体および四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;スチレン−ブタジエン共重合体(以下、「SBR」と言うことがある。);が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、1種または2種以上が組み合わされて用いられる。
(resin)
An example of the resin contained in the battery waste material is a thermoplastic resin used as a binder.
Specific examples of the thermoplastic resin include polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as “PTFE”), tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride. Fluoropolymers such as copolymers, propylene hexafluoride / vinylidene fluoride copolymers and tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymers; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; styrene-butadiene copolymers (hereinafter referred to as “polyethylene resins”) , “SBR”)); These thermoplastic resins are used alone or in combination of two or more.

また、電池廃材に含まれる他の樹脂としては、例えば、セパレータとして使用されるポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料が挙げられる。これらの材料は、1種または2種以上が組み合わされて用いられる。  Examples of other resins contained in battery waste include porous membranes, nonwoven fabrics, and woven fabrics made of materials such as polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene used as separators, fluororesins, and nitrogen-containing aromatic polymers. The material which has the form of etc. is mentioned. These materials are used alone or in combination of two or more.

「アルカリ金属化合物」
アルカリ金属化合物は、1種または2種以上の化合物から構成されている。
アルカリ金属化合物は、電池廃材に含まれる燃焼性物質と接触することで、処理速度を向上させることができる。特に、溶融部分を含むアルカリ金属化合物が活物質に接触することで処理速度を向上する効果が高まる。
さらに、アルカリ金属化合物は、電池廃材に含まれる結着材や電解液に由来するフッ素を含む化合物と接触することにより、フッ素成分をアルカリ金属フッ化物として安定化し、フッ化水素などの腐食性ガスが発生することを防止する役割を果たす。
"Alkali metal compounds"
The alkali metal compound is composed of one or more compounds.
An alkali metal compound can improve a processing speed by contacting with the combustible substance contained in a battery waste material. In particular, the effect of improving the processing speed is enhanced by the alkali metal compound containing the molten part coming into contact with the active material.
Furthermore, the alkali metal compound stabilizes the fluorine component as an alkali metal fluoride by contacting with a binder contained in the battery waste material or a compound containing fluorine derived from the electrolytic solution, and corrosive gas such as hydrogen fluoride. It plays a role in preventing the occurrence of.

アルカリ金属化合物の添加量は、アルカリ金属化合物の割合が、燃焼性物質の重量に対して、0.001〜100倍であることが好ましく、より好ましくは0.05〜1倍である。
アルカリ金属化合物の添加量を適切に制御することにより、電池廃材の廃棄処理にかかる費用を低減できるとともに、可燃性物質の処理速度を高めることができる。また、フッ化水素などの腐食性ガスが発生することを防止する役割を果たすことができる。
The amount of the alkali metal compound added is preferably 0.001 to 100 times, more preferably 0.05 to 1 time, based on the weight of the flammable substance.
By appropriately controlling the addition amount of the alkali metal compound, it is possible to reduce the cost for disposal of the battery waste material and increase the processing speed of the combustible substance. Moreover, it can play a role of preventing the generation of corrosive gas such as hydrogen fluoride.

さらに、電池廃材には、アルカリ金属化合物に加えて、アルカリ金属化合物以外の化合物を添加してもよい。
アルカリ金属化合物以外の化合物としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属元素を含有するアルカリ土類金属化合物が挙げられる。
アルカリ土類金属化合物は、電池廃材とアルカリ金属化合物との混合物の溶融開始温度を制御するためやフッ化水素などの腐食性ガスが発生することを防止するために、アルカリ金属化合物とともに電池廃材に混合される。
Furthermore, in addition to the alkali metal compound, a compound other than the alkali metal compound may be added to the battery waste material.
Examples of the compound other than the alkali metal compound include an alkaline earth metal compound containing an alkaline earth metal element such as magnesium, calcium, and barium.
Alkaline earth metal compounds are used together with alkaline metal compounds in order to control the melting start temperature of the mixture of battery waste materials and alkaline metal compounds and to prevent the generation of corrosive gases such as hydrogen fluoride. Mixed.

アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のホウ酸塩、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属の過酸化物、アルカリ金属の超酸化物、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属のリン酸塩、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ金属の塩化物、アルカリ金属のバナジウム酸塩、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属のモリブデン酸塩、アルカリ金属のタングステン酸塩などが挙げられる。これらの化合物は、電池廃材に混合されるアルカリ金属化合物の成分として、1種または2種以上が組み合わされて用いられる。
アルカリ金属化合物を構成するアルカリ金属元素としては、アルカリ金属元素であれば特に限定されるものではないが、リチウム、ナトリウムおよびカリウムが好ましい。なお、活性化処理剤の成分として、2種以上のアルカリ金属化合物が含まれる場合、異なるアルカリ金属元素を含むアルカリ金属化合物であってもよい。
Examples of alkali metal compounds include alkali metal hydroxides, alkali metal borates, alkali metal carbonates, alkali metal oxides, alkali metal peroxides, alkali metal superoxides, and alkali metal nitrates. , Alkali metal phosphate, alkali metal sulfate, alkali metal chloride, alkali metal vanadate, alkali metal carbonate, alkali metal molybdate, alkali metal tungstate, etc. . These compounds are used alone or in combination of two or more as a component of the alkali metal compound mixed in the battery waste material.
The alkali metal element constituting the alkali metal compound is not particularly limited as long as it is an alkali metal element, but lithium, sodium and potassium are preferable. In addition, when 2 or more types of alkali metal compounds are contained as a component of an activation processing agent, the alkali metal compound containing a different alkali metal element may be sufficient.

好適なアルカリ金属化合物の具体例としては、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOHなどの水酸化物;LiBO、NaBO、KBO、RbBO、CsBOなどのホウ酸化物;LiCO、NaCO、KCO、RbCO、CsCOなどの炭酸塩;LiO、NaO、KO、RbO、CsOなどの酸化物;Li、Na、K、Rb、Csなどの過酸化物;LiO、NaO、KO、RbO、CsOなどの超酸化物;LiNO、NaNO、KNO、RbNO、CsNOなどの硝酸塩;LiPO、NaPO、KPO、RbPO、CsPOなどのリン酸塩;LiSO、NaSO、KSO、RbSO、CsSOなどの硫酸塩;LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsClなどの塩化物;LiBr、NaBr、KBr、RbBr、CsBrなどの臭化物;LiVO、NaVO、KVO、RbVO、CsVOなどのバナジウム酸塩;LiMoO、NaMoO、KMoO、RbMoO、CsMoOなどのモリブデン酸塩;LiWO、NaWO、KWO、RbWO、CsWOなどのタングステン酸塩;が挙げられる。 Specific examples of suitable alkali metal compounds include hydroxides such as LiOH, NaOH, KOH, RbOH, and CsOH; borides such as LiBO 2 , NaBO 2 , KBO 2 , RbBO 2 , and CsBO 2 ; Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3, K 2 CO 3, RbCO 3, carbonates such as CsCO 3; Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, an oxide such as Cs 2 O; Li 2 O 2 , Na 2 O 2, K 2 O 2, Rb 2 O 2, Cs 2 peroxides such as O 2; LiO 2, NaO 2 , KO 2, superoxide such RbO 2, CsO 2; LiNO 3 , NaNO 3 , KNO 3, RbNO 3, CsNO 3 nitrates such as; Li 3 PO 4, Na 3 PO 4, K 3 PO 4, Rb 3 PO 4, phosphate salts such as Cs 3 PO 4; Li 2 Sulfates such as SO 4 , Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Rb 2 SO 4 , Cs 2 SO 4 ; Chlorides such as LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl; LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr Bromides such as LiVO 3 , NaVO 3 , KVO 3 , RbVO 3 , CsVO 3 and other vanadates; Li 2 MoO 4 , Na 2 MoO 4 , K 2 MoO 4 , Rb 2 MoO 4 , and CsMoO 4 Salts; tungstates such as Li 2 WO 4 , Na 2 WO 4 , K 2 WO 4 , Rb 2 WO 4 , CsWO 4 ;

(酸化性のアルカリ金属化合物)
電池廃材に炭素材料が含まれる場合には、電池廃材に添加されるアルカリ金属化合物の少なくとも1種が、加熱工程の保持温度において、炭素材料を酸化分解する酸化力を有するアルカリ金属化合物(以下、「酸化性のアルカリ金属化合物」と言うことがある。)を含有することが好ましい。
このような酸化性のアルカリ金属化合物を用いることにより、炭素材料が二酸化炭素へと酸化分解する処理速度を向上させることができる。
(Oxidizing alkali metal compounds)
When the battery waste material contains a carbon material, at least one of the alkali metal compounds added to the battery waste material is an alkali metal compound (hereinafter referred to as “oxidizing power”) that oxidizes and decomposes the carbon material at the holding temperature in the heating step. It may be referred to as “oxidizing alkali metal compound”).
By using such an oxidizing alkali metal compound, it is possible to improve the processing speed at which the carbon material is oxidatively decomposed into carbon dioxide.

炭素材料を二酸化炭素へと酸化分解するために必要な酸化力を有するアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の過酸化物、アルカリ金属の超酸化物、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ金属のバナジウム酸塩、アルカリ金属のモリブデン酸塩などが挙げられる。これらの化合物は、1種または2種以上が組み合わされて用いられる。  Examples of alkali metal compounds having an oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon materials into carbon dioxide include alkali metal peroxides, alkali metal superoxides, alkali metal nitrates, alkali metal sulfates, and alkalis. Examples thereof include metal vanadate and alkali metal molybdate. These compounds are used alone or in combination of two or more.

好適な酸化性のアルカリ金属化合物の具体例としては、Li、Na、K、Rb、Csなどの過酸化物;LiO、NaO、KO、RbO、CsOなどの超酸化物;LiNO、NaNO、KNO、RbNO、CsNOなどの硝酸塩;LiSO、NaSO、KSO、RbSO、CsSOなどの硫酸塩;LiVO、NaVO、KVO、RbVO、CsVOなどのバナジウム酸塩;LiMoO、NaMoO、KMoO、RbMoO、CsMoOなどのモリブデン酸塩;などが挙げられる。 Specific examples of suitable oxidizing alkali metal compounds include peroxides such as Li 2 O 2 , Na 2 O 2 , K 2 O 2 , Rb 2 O 2 , Cs 2 O 2 ; LiO 2 , NaO 2 , Superoxides such as KO 2 , RbO 2 , CsO 2 ; nitrates such as LiNO 3 , NaNO 3 , KNO 3 , RbNO 3 , CsNO 3 ; Li 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Rb 2 SO 4 , sulfates such as Cs 2 SO 4 ; vanadates such as LiVO 3 , NaVO 3 , KVO 3 , RbVO 3 , CsVO 3 ; Li 2 MoO 4 , Na 2 MoO 4 , K 2 MoO 4 , Rb 2 MoO 4 And molybdates such as CsMoO 4 .

炭素材料である導電材を二酸化炭素へと酸化分解するための酸化力と、活性化処理剤が有する酸化力とは、酸素ポテンシャル(log[P(O)])を用いて推定できる。
以下、これらの関係について理論を示す。
The oxidizing power for oxidatively decomposing the conductive material, which is a carbon material, into carbon dioxide and the oxidizing power of the activation treatment agent can be estimated using an oxygen potential (log [P (O 2 )]).
The theory of these relationships is shown below.

(i)炭素材料を酸化させるために必要な酸化力
炭素を二酸化炭素へと酸化させるために必要な酸化力を説明する。
炭素を二酸化炭素へと酸化する平衡(a)は、次のように考えられる。
(I) Oxidizing power necessary to oxidize carbon material The oxidizing power required to oxidize carbon to carbon dioxide will be described.
The equilibrium (a) for oxidizing carbon to carbon dioxide is considered as follows.

Figure 2013120709
Figure 2013120709

平衡(a)の平衡定数(Keq(a))には、下記式(1)の関係がある。 The equilibrium constant (K eq (a) ) of equilibrium (a) has the relationship of the following formula (1).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

また、平衡(a)の酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、下記式(2)のように与えられる。 The oxygen potential (log [P (O 2 )]) of equilibrium (a) is given by the following formula (2).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、上記式(2)の右辺の第1項である、  Here, it is the first term on the right side of the above equation (2).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャルを表し、上記式(2)の右辺の第2項である、 Represents an oxygen potential peculiar to the redox system and is the second term on the right side of the above formula (2).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、その酸化還元系に関与する物質の濃度による酸素ポテンシャルの変化を表す。
各種の酸化還元系の酸素ポテンシャル(log[P(O)])を比較する上では、上記式(2)の右辺第1項である、
Represents a change in oxygen potential depending on the concentration of a substance involved in the redox system.
In comparing the oxygen potential (log [P (O 2 )]) of various redox systems, it is the first term on the right side of the above formula (2).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、上記式(2)の右辺第2項である、 Is the second term on the right side of equation (2),

Figure 2013120709
Figure 2013120709

よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル(log[P(O)])の変化に与える影響が大きい。そこで、平衡(a)の酸素ポテンシャル(log[P(O)])を上記式(2)の右辺第1項のlog[Keq(a)]のみで表す。
すなわち、平衡(a)の酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、下記式(3)で与えられる。
Therefore, the influence on the change of the oxygen potential (log [P (O 2 )]) is large. Therefore, the oxygen potential (log [P (O 2 )]) in equilibrium (a) is represented only by log [K eq (a) ] in the first term on the right side of the above equation (2).
That is, the oxygen potential (log [P (O 2 )]) of equilibrium (a) is given by the following formula (3).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、log[Keq(a)]は、下記式(4)により、所定の温度T[℃]における反応の自由エネルギー変化ΔrG°[J/mol]により計算される。 Here, log [K eq (a) ] is calculated from the free energy change ΔrG T ° [J / mol] of the reaction at a predetermined temperature T [° C.] by the following formula (4).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、Rは気体定数(8.314[J/(K/mol)]である。
自由エネルギー変化ΔrG°[J/mol]は、反応に関与する物資の所定の温度における生成自由エネルギーΔfG°により計算される。平衡(a)においては、下記式(5)のように計算される。
Here, R is a gas constant (8.314 [J / (K / mol)].
The free energy change ΔrG T ° [J / mol] is calculated by the free energy of formation ΔfG T ° at a predetermined temperature of the material involved in the reaction. In equilibrium (a), calculation is performed as shown in the following equation (5).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

上記式(5)における各物質の生成自由エネルギーΔfG°は、熱力学データベースより調べることができる。また、生成自由エネルギーΔfG°は熱力学計算ソフトで計算できる。熱力学データベースおよび熱力学計算ソフトとしては、例えば、MALT2(著作権者:日本熱測定学会、発売元:株式会社科学技術社)を使用できる。 The free energy of formation ΔfG T ° of each substance in the above formula (5) can be examined from a thermodynamic database. Further, the free energy of formation ΔfG T ° can be calculated by thermodynamic calculation software. As the thermodynamic database and thermodynamic calculation software, for example, MALT2 (copyright holder: Japan Society for Thermometry, Publisher: Science and Technology Corporation) can be used.

(ii)アルカリ金属化合物が有する酸化力
アルカリ金属化合物が有する酸化力の計算例として、NaSOをアルカリ金属化合物として含有する場合について示す。
NaSOをアルカリ金属化合物として含有する場合では、平衡(b)で表されるNaSO/NaSの酸化還元平衡が生ずる。
(Ii) Oxidizing power of alkali metal compound As a calculation example of the oxidizing power of an alkali metal compound, a case where Na 2 SO 4 is contained as an alkali metal compound will be described.
When Na 2 SO 4 is contained as an alkali metal compound, a redox equilibrium of Na 2 SO 4 / Na 2 S represented by the equilibrium (b) occurs.

Figure 2013120709
Figure 2013120709

平衡(b)の平衡定数(Keq(b))には、下記式(6)の関係がある。 The equilibrium constant (K eq (b) ) of equilibrium (b) has the relationship of the following formula (6).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

NaSO/NaSの酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、下記式(7)のように与えられる。 The oxygen potential (log [P (O 2 )]) of Na 2 SO 4 / Na 2 S is given by the following formula (7).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、上記式(7)の右辺第1項である、  Here, it is the first term on the right side of the above equation (7).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャル(log[P(O)])を表し、上記式(7)の右辺第2項である、 Represents an oxygen potential (log [P (O 2 )]) peculiar to the redox system, and is the second term on the right side of the above formula (7).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、その酸化還元系に関与する物質の濃度による酸素ポテンシャル(log[P(O)])の変化を表す。
各種の酸化還元系に酸素ポテンシャル(log[P(O)])を比較する上では、上記式(7)の右辺第1項である、
Represents a change in oxygen potential (log [P (O 2 )]) depending on the concentration of a substance involved in the redox system.
In comparing the oxygen potential (log [P (O 2 )]) to various redox systems, it is the first term on the right side of the above formula (7).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、上記式(7)の右辺第2項である、 Is the second term on the right side of equation (7),

Figure 2013120709
Figure 2013120709

よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル(log[P(O)])の変化に与える影響が大きい。そこで、NaSO/NaSの酸化還元平衡の有する酸素ポテンシャル(log[P(O)])を上記式(7)の右辺第1項log[Keq(b)]のみで表す。
すなわち、NaSO/NaSの酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、下記式(8)で与えられる。
Therefore, the influence on the change of the oxygen potential (log [P (O 2 )]) is large. Therefore, the oxygen potential (log [P (O 2 )]) of the redox equilibrium of Na 2 SO 4 / Na 2 S is expressed only by the first term log [K eq (b) ] on the right side of the above formula (7). .
That is, the oxygen potential (log [P (O 2 )]) of Na 2 SO 4 / Na 2 S is given by the following formula (8).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、log[K(NaSO/NaS)]は、所定の温度T[℃]における反応の自由エネルギー変化ΔrG°[J/mol]により計算される。 Here, log [K (Na 2 SO 4 / Na 2 S)] is calculated from the free energy change ΔrG T ° [J / mol] of the reaction at a predetermined temperature T [° C.].

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、Rは気体定数(8.314[J/(K/mol)])である。  Here, R is a gas constant (8.314 [J / (K / mol)]).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、log[Keq(b)]は、例えば、熱力学データベースソフトMALT2を使用して計算される。 Here, log [K eq (b) ] is calculated using, for example, thermodynamic database software MALT2.

アルカリ金属化合物が有する酸化力の計算例として、Naをアルカリ金属化合物として含有する場合について示す。
アルカリ金属化合物として、Naを含有する場合、平衡(c)で表されるNa/NaCOの酸化還元平衡が生ずる。
As an example of calculating the oxidizing power of an alkali metal compound, a case where Na 2 O 2 is contained as an alkali metal compound is shown.
When Na 2 O 2 is contained as the alkali metal compound, a redox equilibrium of Na 2 O 2 / Na 2 CO 3 represented by the equilibrium (c) occurs.

Figure 2013120709
Figure 2013120709

平衡(c)の平衡定数(Keq(c))には、下記式(11)の関係がある。 The equilibrium constant (K eq (c) ) of the equilibrium (c) has the relationship of the following formula (11).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

Na/NaCOの酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、下記式(12)で与えられる。 The oxygen potential (log [P (O 2 )]) of Na 2 O 2 / Na 2 CO 3 is given by the following formula (12).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、上記式(12)の右辺第1項である、  Here, it is the first term on the right side of the above equation (12).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、酸化還元系に特有の酸素ポテンシャル(log[P(O)])を表し、上記式(12)の右辺第2項と右辺第3項である、 Represents an oxygen potential (log [P (O 2 )]) peculiar to the redox system, and is the second term on the right side and the third term on the right side of the above formula (12).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、その酸化還元系に特有の酸素ポテンシャル(log[P(O)])の変化を表す。
各種の酸化還元系に酸素ポテンシャル(log[P(O)])を比較する上では、上記式(12)の右辺第1項である、
Represents a change in oxygen potential (log [P (O 2 )]) peculiar to the redox system.
In comparing the oxygen potential (log [P (O 2 )]) to various redox systems, it is the first term on the right side of the above formula (12).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

は、上記式(2)の右辺第2項である、 Is the second term on the right side of equation (2),

Figure 2013120709
Figure 2013120709

よりも大きく変化するため、酸素ポテンシャル(log[P(O)])の変化に与える影響が大きい。そこで、Na/NaCOの有する酸化還元平衡の酸素ポテンシャル(log[P(O)])を、上記式(12)の右辺第1項log[Keq(c)]のみで表す。
すなわち、Na/NaCOの酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、下記式(13)で与えられる。
Therefore, the influence on the change of the oxygen potential (log [P (O 2 )]) is large. Therefore, the oxygen potential (log [P (O 2 )]) of redox equilibrium possessed by Na 2 O 2 / Na 2 CO 3 is determined only by the first term log [K eq (c) ] on the right side of the above equation (12 ) . Represented by
That is, the oxygen potential (log [P (O 2 )]) of Na 2 O 2 / Na 2 CO 3 is given by the following formula (13).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、log[K(Na/NaCO)]は、所定の温度T[℃]における反応の自由エネルギー変化ΔrG°[J/mol]により計算される。 Here, log [K (Na 2 O 2 / Na 2 CO 3 )] is calculated from the free energy change ΔrG T ° [J / mol] of the reaction at a predetermined temperature T [° C.].

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、Rは気体定数(8.314[J/(K/mol)])である。  Here, R is a gas constant (8.314 [J / (K / mol)]).

Figure 2013120709
Figure 2013120709

Figure 2013120709
Figure 2013120709

ここで、log[Keq(c)]は、例えば、熱力学データベースソフトMALT2を使用して計算される。 Here, log [K eq (c) ] is calculated using, for example, thermodynamic database software MALT2.

炭素材料を二酸化炭素へと酸化分解するために必要な酸化力と、各種アルカリ金属化合物が有する酸化力とを、酸素ポテンシャル(log[P(O)])で示し、その温度依存性を図1〜3に示す。
図1〜3において、各温度における炭素および炭化水素の酸化力は、炭素(C)で示される曲線である。各温度において、炭素(C)で示される曲線よりも酸素ポテンシャル(log[P(O)])が高いときに、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を有することを示す。
Oxidizing power necessary for oxidative decomposition of a carbon material into carbon dioxide and oxidizing power of various alkali metal compounds are represented by an oxygen potential (log [P (O 2 )]), and the temperature dependence is shown. 1-3.
1-3, the oxidizing power of carbon and hydrocarbon at each temperature is a curve represented by carbon (C). Necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor when the oxygen potential (log [P (O 2 )]) is higher than the curve shown by carbon (C) at each temperature. It shows that it has oxidizing power.

図1には、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を有するアルカリ金属化合物として、過酸化ナトリウム(Na)、超酸化ナトリウム(NaO)、硝酸ナトリウム(NaNO)、モリブデン酸ナトリウム(NaMoO)、硫酸ナトリウム(NaSO)、バナジウム酸ナトリウム(NaVO)を示す。これらのアルカリ金属化合物の酸化力を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)])よりも高い温度領域がある。
すなわち、過酸化ナトリウム、超酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、バナジウム酸ナトリウムおよびモリブデン酸ナトリウムは、炭素を、二酸化炭素へと酸化分解する酸化力を有する。
FIG. 1 shows sodium peroxide (Na 2 O 2 ), sodium superoxide (NaO 2 ) as alkali metal compounds having an oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor. , Sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), and sodium vanadate (NaVO 3 ). The oxygen potential (log [P (O 2 )]) indicating the oxidizing power of these alkali metal compounds is the oxygen potential indicating the oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor ( There is a higher temperature range than log [P (O 2 )]).
That is, sodium peroxide, sodium superoxide, sodium nitrate, sodium sulfate, sodium vanadate and sodium molybdate have an oxidizing power to oxidatively decompose carbon into carbon dioxide.

図2には、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を有するアルカリ金属化合物として、過酸化リチウム(Li)、過酸化ナトリウム(Na)、超酸化ナトリウム(NaO)、過酸化カリウム(K)、超酸化カリウム(KO)を示す。これらのアルカリ金属化合物の酸化力を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)])よりも高い温度領域がある。
すなわち、アルカリ金属の過酸化物、超酸化物は、炭素を二酸化炭素へと酸化分解する酸化力を有する。
FIG. 2 shows lithium peroxide (Li 2 O 2 ), sodium peroxide (Na 2 O) as alkali metal compounds having an oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor. 2 ), sodium superoxide (NaO 2 ), potassium peroxide (K 2 O 2 ), potassium superoxide (KO 2 ). The oxygen potential (log [P (O 2 )]) indicating the oxidizing power of these alkali metal compounds is the oxygen potential indicating the oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor ( There is a higher temperature range than log [P (O 2 )]).
That is, alkali metal peroxides and superoxides have an oxidizing power to oxidatively decompose carbon into carbon dioxide.

図3には、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を有するアルカリ金属化合物として、硫酸リチウム(LiSO)、硫酸ナトリウム(NaSO)、硫酸カリウム(KSO)を示す。これらのアルカリ金属化合物の酸化力を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)])は、炭素および炭化水素を、二酸化炭素と水蒸気へと酸化分解するために必要な酸化力を示す酸素ポテンシャル(log[P(O)])よりも高い温度領域がある。
すなわち、アルカリ金属の硫酸塩は、炭素を二酸化炭素へと酸化分解する酸化力を有する。
FIG. 3 shows lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) and sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) as alkali metal compounds having an oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor. , Potassium sulfate (K 2 SO 4 ). The oxygen potential (log [P (O 2 )]) indicating the oxidizing power of these alkali metal compounds is the oxygen potential indicating the oxidizing power necessary for oxidative decomposition of carbon and hydrocarbons into carbon dioxide and water vapor ( There is a higher temperature range than log [P (O 2 )]).
That is, the alkali metal sulfate has an oxidizing power for oxidizing and decomposing carbon into carbon dioxide.

(アルカリ性のアルカリ金属化合物)
電池廃材に添加するアルカリ金属化合物の少なくとも1種が、水に溶解させた場合にアルカリ性を示すアルカリ金属化合物(以下、「アルカリ性のアルカリ金属化合物」と言うことがある。)であることが好ましい。アルカリ性のアルカリ金属化合物とは、そのアルカリ金属化合物を純水に溶解して溶液を調製したとき、その溶液のpHが7よりも大きくなるアルカリ金属化合物のことである。
本発明において、アルカリ性のアルカリ金属化合物を使用することにより、電池廃材に含まれる炭素材料や樹脂の処理速度を高めることができ、さらに、腐食性ガスの発生を防止する効果を向上させることができる。
(Alkaline alkali metal compounds)
It is preferable that at least one of the alkali metal compounds added to the battery waste material is an alkali metal compound exhibiting alkalinity when dissolved in water (hereinafter sometimes referred to as “alkaline alkali metal compound”). The alkaline alkali metal compound is an alkali metal compound in which the pH of the solution becomes higher than 7 when the alkali metal compound is dissolved in pure water to prepare a solution.
In the present invention, by using an alkaline alkali metal compound, it is possible to increase the processing speed of the carbon material or resin contained in the battery waste material, and to further improve the effect of preventing the generation of corrosive gas. .

アルカリ性のアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属の過酸化物、アルカリ金属の超酸化物などが挙げられる。これらの化合物は、1種または2種以上が組み合わされて用いられる。
好適なアルカリ性のアルカリ金属化合物の具体例としては、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOHなどの水酸化物;LiCO、NaCO、KCO、RbCO、CsCOなどの炭酸塩;LiO、NaO、KO、RbO、CsOなどの酸化物;Li、Na、K、Rb、Csなどの過酸化物;LiO、NaO、KO、RbO、CsOなどの超酸化物;などが挙げられる。
Examples of the alkaline alkali metal compound include alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal oxides, alkali metal peroxides, and alkali metal superoxides. These compounds are used alone or in combination of two or more.
Examples of suitable alkaline alkali metal compound, LiOH, NaOH, KOH, RbOH , hydroxides such as CsOH; Li 2 CO 3, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, RbCO 3, etc. CsCO 3 of Carbonates; oxides such as Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O; Li 2 O 2 , Na 2 O 2 , K 2 O 2 , Rb 2 O 2 , Cs 2 O peroxides such as 2; LiO 2, NaO 2, KO 2, RbO 2, superoxide such CsO 2; and the like.

<加熱工程>
加熱工程とは、電池廃材とアルカリ金属化合物との混合物を加熱する工程である。
<Heating process>
A heating process is a process of heating the mixture of battery waste material and an alkali metal compound.

加熱工程では、燃焼性物質が分解される温度まで加熱する。加熱工程において到達する最も高い温度を、電池廃材の処理温度とする。
加熱工程を安定して行うために、燃焼性物質が分解される温度において、一定時間の間、保持することが好ましい。このときの温度を保持温度とし、時間を保持時間とする。
In the heating step, heating is performed to a temperature at which the combustible substance is decomposed. The highest temperature reached in the heating step is defined as the treatment temperature of the battery waste material.
In order to carry out the heating process stably, it is preferable to hold for a certain period of time at a temperature at which the combustible substance is decomposed. The temperature at this time is taken as the holding temperature, and the time is taken as the holding time.

「加熱工程の雰囲気」
加熱工程では、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の種類や、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の組み合わせに応じて、最適な雰囲気を設定する。
燃焼性物質の酸化分解を促進する観点から、加熱工程の雰囲気は、空気など、酸素を含む酸化性雰囲気が好ましい。
"Heating process atmosphere"
In the heating process, an optimal atmosphere is set according to the type of combustible substance and alkali metal compound contained in the battery waste material and the combination of the combustible substance and alkali metal compound contained in the battery waste material.
From the viewpoint of promoting oxidative decomposition of the combustible substance, the atmosphere in the heating step is preferably an oxidizing atmosphere containing oxygen, such as air.

「加熱工程の保持時間」
加熱工程では、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の種類や、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の組み合わせに応じて、最適な保持時間を設定する。保持時間は、通常、1分〜48時間であり、好ましくは10分〜24時間である。
"Holding time of heating process"
In the heating process, an optimum holding time is set according to the type of combustible substance and alkali metal compound contained in the battery waste material and the combination of the combustible substance and alkali metal compound contained in the battery waste material. The holding time is usually 1 minute to 48 hours, preferably 10 minutes to 24 hours.

「加熱工程の処理温度」
加熱工程では、処理温度は、燃焼性物質が分解される温度であればよい。燃焼性物質が分解される温度は、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の種類や、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の組み合わせにより異なる。通常、処理温度が高い方が、処理速度は向上する。しかし、処理温度が高すぎると、加熱に多量のエネルギーを消費することや、処理設備の劣化を加速することの問題がある。
処理温度の下限は100℃であり、より好ましくは300℃であり、さらに好ましくは500℃である。
一方、処理温度の上限は1500℃であり、より好ましくは1200℃であり、さらに好ましくは1000℃である。
"Processing temperature of heating process"
In the heating step, the treatment temperature may be a temperature at which the combustible substance is decomposed. The temperature at which the combustible substance is decomposed differs depending on the type of combustible substance and alkali metal compound contained in the battery waste material, and the combination of the combustible substance and alkali metal compound contained in the battery waste material. Usually, the higher the processing temperature, the higher the processing speed. However, if the processing temperature is too high, there is a problem that a large amount of energy is consumed for heating and the deterioration of the processing equipment is accelerated.
The minimum of processing temperature is 100 degreeC, More preferably, it is 300 degreeC, More preferably, it is 500 degreeC.
On the other hand, the upper limit of processing temperature is 1500 degreeC, More preferably, it is 1200 degreeC, More preferably, it is 1000 degreeC.

加熱工程の保持温度を、電池廃材とアルカリ金属化合物の混合物を加熱したとき、その混合物の一部が液相を呈する最も低い温度以上とすることで、処理反応が加速され、電池廃材とアルカリ金属化合物との接触が大きくなることから、処理速度を向上できる。
電池廃材とアルカリ金属化合物の混合物を加熱したとき、その混合物の一部が液相を呈する最も低い温度は、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の種類や、電池廃材に含まれる燃焼性物質とアルカリ金属化合物の組み合わせにより異なるが、一般にアルカリ金属化合物の溶融開始温度よりも100℃より低い温度まで低下することがある。そのため、加熱工程における保持温度は、アルカリ金属化合物の溶融開始温度よりも100℃低い温度以上であることが好ましく、より好ましくは溶融開始温度よりも50℃低い温度以上である。
When the mixture of the battery waste material and the alkali metal compound is heated to a temperature equal to or higher than the lowest temperature at which a part of the mixture exhibits a liquid phase, the treatment reaction is accelerated, and the battery waste material and the alkali metal are maintained. Since the contact with the compound is increased, the processing speed can be improved.
When a mixture of battery waste and alkali metal compound is heated, the lowest temperature at which part of the mixture exhibits a liquid phase is the type of combustible and alkali metal compound contained in the battery waste and the combustion contained in the battery waste. In general, the temperature may be lowered to a temperature lower than 100 ° C. than the melting start temperature of the alkali metal compound, depending on the combination of the active substance and the alkali metal compound. Therefore, the holding temperature in the heating step is preferably at least 100 ° C. lower than the melting start temperature of the alkali metal compound, more preferably at least 50 ° C. lower than the melting start temperature.

加熱工程の保持温度を、アルカリ金属化合物の溶融開始温度以上に設定することにより、電池廃材に含まれる燃焼性物質と融解状態のアルカリ金属化合物との接触面積が大きくなることから、処理速度を向上させることができ、処理温度を低温とすることが可能となる。  By setting the holding temperature of the heating process to be equal to or higher than the melting start temperature of the alkali metal compound, the contact area between the flammable substance contained in the battery waste and the molten alkali metal compound is increased, thereby improving the processing speed. The processing temperature can be lowered.

電池廃材に添加するアルカリ金属化合物の種類によって、処理温度は異なる。特に、電池廃材に添加するアルカリ金属化合物の溶融開始温度以上では処理速度が向上することから、処理温度は、アルカリ金属化合物の溶融開始温度以上であることが好ましい。また、処理温度は、より好ましくはアルカリ金属化合物の溶融開始温度よりも30℃以上高い温度であり、さらに好ましくはアルカリ金属化合物の溶融開始温度よりも50℃以上高い温度である。
また、保持温度は、アルカリ金属化合物の溶融開始温度以上であることが好ましい。
The treatment temperature varies depending on the type of alkali metal compound added to the battery waste. In particular, the treatment temperature is preferably equal to or higher than the melting start temperature of the alkali metal compound because the treatment speed is improved at the melting start temperature or higher of the alkali metal compound added to the battery waste material. The treatment temperature is more preferably a temperature that is 30 ° C. or more higher than the melting start temperature of the alkali metal compound, and even more preferably a temperature that is 50 ° C. or more higher than the melting start temperature of the alkali metal compound.
Further, the holding temperature is preferably equal to or higher than the melting start temperature of the alkali metal compound.

(アルカリ金属化合物の溶融開始温度)
アルカリ金属化合物の溶融開始温度(Tmp)は、アルカリ金属化合物の一部が液相を呈する最も低い温度のことである。
本発明において、アルカリ金属化合物の溶融開始温度(Tmp)は、示差熱測定(DTA)により求めた値である。すなわち、電池廃材とアルカリ金属化合物の混合物約5mgを示差熱測定(DTA、測定条件:昇温速度:10℃/min)にて、DTAシグナルが吸熱のピークを示す温度を溶融開始温度(Tmp)とする。
(Melting start temperature of alkali metal compound)
The melting start temperature (Tmp) of the alkali metal compound is the lowest temperature at which a part of the alkali metal compound exhibits a liquid phase.
In the present invention, the melting start temperature (Tmp) of the alkali metal compound is a value obtained by differential heat measurement (DTA). That is, about 5 mg of a mixture of battery waste material and alkali metal compound was subjected to differential heat measurement (DTA, measurement condition: temperature increase rate: 10 ° C./min), and the temperature at which the DTA signal showed an endothermic peak was the melting start temperature (Tmp) And

処理温度は、アルカリ金属化合物の融点よりも高い温度であることが好ましい。より好ましくは、保持温度がアルカリ金属化合物の融点よりも高い温度である。なお、アルカリ金属化合物の融点は、複数種の化合物を混合することで、各化合物の単体の融点よりも下がることがある。アルカリ金属化合物が2種以上で構成される場合には、共晶点を融点とする。  The treatment temperature is preferably higher than the melting point of the alkali metal compound. More preferably, the holding temperature is higher than the melting point of the alkali metal compound. In addition, the melting point of the alkali metal compound may be lower than the melting point of each compound alone by mixing a plurality of types of compounds. When the alkali metal compound is composed of two or more, the eutectic point is the melting point.

処理温度の上限は、1500℃であることが好ましく、より好ましくは1200℃であり、さらに好ましくは1000℃である。  The upper limit of the treatment temperature is preferably 1500 ° C, more preferably 1200 ° C, and still more preferably 1000 ° C.

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。  EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

以下に、燃焼性物質の反応開始温度および処理速度の測定方法、燃焼性物質の物性の測定方法およびアルカリ金属化合物の物性の測定方法を示す。  Hereinafter, a method for measuring the reaction start temperature and the processing speed of the combustible substance, a method for measuring the physical property of the combustible substance, and a method for measuring the physical property of the alkali metal compound are shown.

(1)熱重量測定(TG)による燃焼性物質の処理速度および反応開始温度の測定
所定の温度における燃焼性物質の処理速度[sec−1]は、下記の条件による熱重量測定において、その温度で存在する燃焼性物質の単位重量[g]当たりの燃焼性物質の単位時間当たりの消費量[g・sec−1]とする。
燃焼性物質の反応開始温度は、下記の条件で熱重量測定において、燃焼性物質の処理速度が0.1[sec−1]に達する最も低い温度とする。
熱重量測定(TG)の測定条件
装置 :示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA6200、セイコーインスツルメンツ社製)
パン :白金
初期試料量:約5mg
雰囲気 :空気
昇温速度 :10℃/min
(1) Measurement of flammable substance treatment rate and reaction start temperature by thermogravimetry (TG) The flammable substance treatment rate [sec -1 ] at a predetermined temperature is the temperature in thermogravimetry under the following conditions. The amount of combustible substance consumption per unit time [g · sec −1 ] per unit weight [g] of the combustible substance present in FIG.
The reaction start temperature of the combustible substance is the lowest temperature at which the processing speed of the combustible substance reaches 0.1 [sec −1 ] in thermogravimetry under the following conditions.
Thermogravimetry (TG) measurement conditions Apparatus: Differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement apparatus (TG / DTA6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.)
Bread: Platinum Initial sample amount: Approximately 5mg
Atmosphere: Air Temperature rising rate: 10 ° C / min

(2)燃焼性物質の比表面積の測定
試料0.5gを窒素雰囲気中、150℃にて15分間乾燥した後、BET比表面積測定装置(フローソープII2300、マイクロメリティックス社製)を用いてBET比表面積を測定した。この方法で測定された比表面積を活物質の比表面積とした。
(2) Measurement of specific surface area of combustible material After 0.5 g of a sample was dried at 150 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere, a BET specific surface area measuring device (Flow Soap II 2300, manufactured by Micromeritics) was used. The BET specific surface area was measured. The specific surface area measured by this method was defined as the specific surface area of the active material.

(3)走査電子顕微鏡(SEM)観察による平均一次粒子径の測定
粒子状の試料をサンプルステージ上に貼った導電性シート上に載せ、走査電子顕微鏡(JSM−5510、日本電子社製)を用いて、加速電圧が20kVの電子線を照射して、SEM間三つ観察を行った。平均一次粒子径は、SEM観察により得られた画像(SEM写真)から任意に50個の一次粒子を抽出し、それぞれの粒子径を測定し、その平均値を算出することにより測定した。
(3) Measurement of average primary particle diameter by observation with a scanning electron microscope (SEM) A particulate sample is placed on a conductive sheet pasted on a sample stage, and a scanning electron microscope (JSM-5510, manufactured by JEOL Ltd.) is used. Then, an electron beam with an acceleration voltage of 20 kV was irradiated, and three observations between SEMs were performed. The average primary particle size was measured by extracting 50 primary particles arbitrarily from an image (SEM photograph) obtained by SEM observation, measuring each particle size, and calculating the average value.

(4)アルカリ金属化合物のpHの測定
純水70gにアルカリ金属化合物3.5gを添加して、スターラーにより十分に攪拌し、ガラス電極によるpHメーターを用いて、アルカリ金属化合物のpHを測定した。
(4) Measurement of pH of alkali metal compound 3.5 g of the alkali metal compound was added to 70 g of pure water, the mixture was sufficiently stirred with a stirrer, and the pH of the alkali metal compound was measured using a pH meter with a glass electrode.

(5)示差熱測定(DTA)によるアルカリ金属化合物の溶融開始温度の測定
アルカリ金属化合物の溶融開始温度(Tmp)は、下記の条件による示差熱測定(DTA)において、アルカリ金属化合物の部分的な融解による吸熱ピークが表れる最も低い温度とする。
示差熱測定(DTA)の測定条件
装置 :示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA6200、セイコーインスツルメンツ社製)
パン :白金
初期試料量:約5mg
雰囲気 :空気
昇温速度 :10℃/min
(5) Measurement of melting start temperature of alkali metal compound by differential heat measurement (DTA) The melting start temperature (Tmp) of the alkali metal compound is determined by partial heat of the alkali metal compound in differential heat measurement (DTA) under the following conditions. The lowest temperature at which an endothermic peak due to melting appears.
Differential thermal measurement (DTA) measurement conditions Device: Differential thermal thermogravimetric simultaneous measurement device (TG / DTA6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.)
Bread: Platinum Initial sample amount: Approximately 5mg
Atmosphere: Air Temperature rising rate: 10 ° C / min

「比較例1」
<アルカリ金属化合物が未添加における天然黒鉛の廃棄処理>
電池廃材に含まれる燃焼性物質として、負極活物質として使用される炭素材料である天然黒鉛(BF15SP、中越黒鉛社製)を用いた。
天然黒鉛の物性は、BET比表面積により測定される比表面積は4.9m/gであり、SEM観察により得られた画像より算出される平均粒子径は17μmであった。天然黒鉛は、目開き10mmのメッシュを通過した。
天然黒鉛0.37mgに、アルカリ金属化合物を添加せずに、その天然黒鉛を白金パンに入れて、燃焼性物質の処理速度を熱重量測定(TG)により測定した。反応開始温度と各温度における処理速度を表2に示す。
“Comparative Example 1”
<Disposal of natural graphite when no alkali metal compound is added>
Natural graphite (BF15SP, manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.), which is a carbon material used as a negative electrode active material, was used as the combustible material contained in the battery waste material.
As for the physical properties of natural graphite, the specific surface area measured by the BET specific surface area was 4.9 m 2 / g, and the average particle size calculated from the image obtained by SEM observation was 17 μm. Natural graphite passed through a mesh having an opening of 10 mm.
Without adding an alkali metal compound to 0.37 mg of natural graphite, the natural graphite was put in a platinum pan, and the treatment rate of the combustible substance was measured by thermogravimetry (TG). Table 2 shows the reaction start temperature and the treatment rate at each temperature.

「実施例1」
<天然黒鉛にLiCOとNaSOを添加したときの廃棄処理>
アルカリ金属化合物として、1.45gのLiCOと、2.87gのNaSOとを添加し、乳鉢により混合した。
LiCOとNaSOからなるアルカ金属化合物の溶融開始温度は、553℃であった。
また、LiCOとNaSOからなるアルカ金属化合物のpHは11であり、アルカリ性のアルカリ金属であった。
また、NaSOは酸化性のアルカリ金属化合物である。
燃焼性物質である天然黒鉛(BF15SP、中越黒鉛社製)0.50gに、LiCOとNaSOからなるアルカ金属化合物を0.05g添加した。
この燃焼性物質とアルカリ金属化合物の混合物4.4mgを、白金パンに入れて、燃焼性物質の処理速度を熱重量測定(TG)により測定した。なお、混合物中の燃焼性物質は4.0mgであった。
燃焼性物質の処理速度を熱重量測定(TG)により測定した。反応開始温度と各温度における処理速度を表2に示す。
"Example 1"
<Disposal treatment when Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 are added to natural graphite>
As an alkali metal compound, 1.45 g of Li 2 CO 3 and 2.87 g of Na 2 SO 4 were added and mixed with a mortar.
The melting start temperature of the alkali metal compound composed of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 was 553 ° C.
Further, pH of alk metal compound consisting of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 is 11, was alkaline alkali metal.
Na 2 SO 4 is an oxidizing alkali metal compound.
0.05 g of an alkali metal compound composed of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 was added to 0.50 g of natural graphite (BF15SP, manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.), which is a combustible substance.
4.4 mg of the mixture of the flammable substance and the alkali metal compound was put in a platinum pan, and the treatment rate of the flammable substance was measured by thermogravimetry (TG). The combustible substance in the mixture was 4.0 mg.
The processing rate of the combustible material was measured by thermogravimetry (TG). Table 2 shows the reaction start temperature and the treatment rate at each temperature.

Figure 2013120709
Figure 2013120709

Figure 2013120709
Figure 2013120709

実施例1の反応開始温度は、比較例1よりも低い温度であった。また、各温度における処理速度は、比較例1よりも実施例1において高い値が得られた。
すなわち、燃焼性物質である天然黒鉛(BF15SP、中越黒鉛社製)に、LiCOとNaSOからなるアルカ金属化合物を添加することにより、反応開始温度が低下し、処理速度は向上した。
The reaction start temperature of Example 1 was lower than that of Comparative Example 1. In addition, the processing speed at each temperature was higher in Example 1 than in Comparative Example 1.
That is, by adding an alkali metal compound composed of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 to natural graphite (BF15SP, manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.), which is a combustible substance, the reaction start temperature is lowered and the processing speed is improved. did.

「比較例2」
<アルカリ金属化合物が未添加における黒鉛導電材の廃棄処理>
電池廃材に含まれる燃焼性物質として、正極用黒鉛導電材として使用される炭素材料であるグラファイトパウダー(SNO−3、SECカーボン社製)を用いた。
グラファイトパウダーの物性は、BET比表面積により測定される比表面積は16m/gであり、SEM観察により得られた画像より算出される平均粒子径は3μmであった。黒鉛導電材は、目開き10mmのメッシュを通過した。
グラファイトパウダー3.4mgに、アルカリ金属化合物を添加せずに、そのグラファイトパウダーを白金パンに入れて、燃焼性物質の処理速度を熱重量測定(TG)により測定した。反応開始温度と各温度における処理速度を表4に示す。
“Comparative Example 2”
<Disposal of graphite conductive material without alkali metal compound added>
As a combustible substance contained in the battery waste material, graphite powder (SNO-3, manufactured by SEC Carbon Co.), which is a carbon material used as a positive electrode graphite conductive material, was used.
As for the physical properties of the graphite powder, the specific surface area measured by BET specific surface area was 16 m 2 / g, and the average particle diameter calculated from the image obtained by SEM observation was 3 μm. The graphite conductive material passed through a mesh having an opening of 10 mm.
The graphite powder was put into a platinum pan without adding an alkali metal compound to 3.4 mg of graphite powder, and the treatment rate of the combustible substance was measured by thermogravimetry (TG). Table 4 shows the reaction start temperature and the treatment rate at each temperature.

「実施例2」
<黒鉛導電材にLiCOとNaSOを添加したときの廃棄処理>
アルカリ金属化合物として、1.45gのLiCOと、2.87gのNaSOとを添加し、乳鉢により混合した。
LiCOとNaSOからなるアルカリ金属化合物の融解開始温度は、533℃であった。
また、LiCOとNaSOからなるアルカ金属化合物のpHは11であり、アルカリ性のアルカリ金属であった。
また、NaSOは酸化性のアルカリ金属化合物である。
燃焼性物質であるグラファイトパウダー(SNO−3、SECカーボン社製)0.50gに、LiCOとNaSOからなるアルカリ金属化合物を0.43g添加した。
この燃焼性物質とアルカリ金属化合物の混合物4.4mgを、白金パンに入れて、燃焼性物質の処理速度を熱重量測定(TG)により測定した。なお、混合物中の燃焼性物質は2.4mgであった。
燃焼性物質の処理速度を熱重量測定(TG)により測定した。反応開始温度と各温度における処理速度を表4に示す。
"Example 2"
<Disposal treatment when Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 are added to the graphite conductive material>
As an alkali metal compound, 1.45 g of Li 2 CO 3 and 2.87 g of Na 2 SO 4 were added and mixed with a mortar.
The melting start temperature of the alkali metal compound composed of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 was 533 ° C.
Further, pH of alk metal compound consisting of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 is 11, was alkaline alkali metal.
Na 2 SO 4 is an oxidizing alkali metal compound.
0.43 g of an alkali metal compound composed of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 was added to 0.50 g of graphite powder (SNO-3, manufactured by SEC Carbon Co.), which is a combustible substance.
4.4 mg of the mixture of the flammable substance and the alkali metal compound was put in a platinum pan, and the treatment rate of the flammable substance was measured by thermogravimetry (TG). In addition, the combustible substance in the mixture was 2.4 mg.
The processing rate of the combustible material was measured by thermogravimetry (TG). Table 4 shows the reaction start temperature and the treatment rate at each temperature.

Figure 2013120709
Figure 2013120709

Figure 2013120709
Figure 2013120709

実施例2の反応開始温度は、比較例2よりも低い温度であった。また、各温度における処理速度は、比較例2よりも実施例2において高い値が得られた。
すなわち、燃焼性物質であるグラファイトパウダー(SNO−3、SECカーボン社製)に、LiCOとNaSOからなるアルカ金属化合物を添加することにより、反応開始温度が低下し、処理速度は向上した。
The reaction start temperature of Example 2 was lower than that of Comparative Example 2. In addition, the processing speed at each temperature was higher in Example 2 than in Comparative Example 2.
That is, by adding an alkali metal compound composed of Li 2 CO 3 and Na 2 SO 4 to graphite powder (SNO-3, manufactured by SEC Carbon Co.), which is a combustible substance, the reaction start temperature is lowered and the processing speed is reduced. Improved.

本発明の電池廃材の廃棄処理方法によれば、電池廃材に含まれる燃焼性物質をより低い温度で処理できること、高い処理速度を得られるという効果が得られる。したがって、電池廃材の廃棄処理に消費されるエネルギーを大幅に低減でき、工業的に有望である。  According to the battery waste material disposal method of the present invention, it is possible to treat combustible substances contained in the battery waste material at a lower temperature and to obtain an effect of obtaining a high treatment speed. Therefore, the energy consumed for the disposal of the battery waste material can be greatly reduced, which is industrially promising.

Claims (11)

目開き10mmのメッシュを通過する形状の電池廃材にアルカリ金属化合物を添加する添加工程と、前記電池廃材と前記アルカリ金属化合物との混合物を加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とする電池廃材の廃棄処理方法。  A battery waste material comprising: an addition step of adding an alkali metal compound to a battery waste material having a mesh shape having a mesh opening of 10 mm; and a heating step of heating a mixture of the battery waste material and the alkali metal compound. Disposal method. 前記電池廃材を、目開き10mmのメッシュを通過する形状にする破砕工程を含む、請求項1に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The disposal method of the battery waste material of Claim 1 including the crushing process which makes the said battery waste material the shape which passes a mesh with an opening of 10 mm. 前記電池廃材が炭素材料を含有する、請求項1または2に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The disposal method of the battery waste material according to claim 1 or 2, wherein the battery waste material contains a carbon material. 前記炭素材料として黒鉛を含む、請求項3に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The disposal method of the battery waste material of Claim 3 containing graphite as said carbon material. 前記炭素材料の比表面積が0.1〜20m/gである、請求項3または4に記載の電池廃材の廃棄処理方法。 The disposal method of the battery waste material according to claim 3 or 4, wherein the carbon material has a specific surface area of 0.1 to 20 m 2 / g. 前記加熱工程における保持温度が前記アルカリ金属化合物の溶融開始温度よりも100℃低い温度以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The battery waste disposal method according to any one of claims 1 to 5, wherein a holding temperature in the heating step is equal to or higher than a temperature lower by 100 ° C than a melting start temperature of the alkali metal compound. 前記加熱工程における保持温度が前記アルカリ金属化合物の溶融温度以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The battery waste material disposal method according to any one of claims 1 to 5, wherein a holding temperature in the heating step is equal to or higher than a melting temperature of the alkali metal compound. 前記アルカリ金属化合物が、前記加熱工程における保持温度において、前記炭素材料を酸化分解する酸化力を有する酸化性のアルカリ金属化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The battery waste material according to any one of claims 1 to 7, wherein the alkali metal compound is an oxidizing alkali metal compound having an oxidizing power to oxidatively decompose the carbon material at a holding temperature in the heating step. Disposal method. 前記酸化性のアルカリ金属化合物が、アルカリ金属の過酸化物、アルカリ金属の超酸化物、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の塩酸塩、アルカリ金属のバナジウム酸塩およびアルカリ金属のモリブデン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項8に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The oxidizable alkali metal compound is made of an alkali metal peroxide, an alkali metal superoxide, an alkali metal nitrate, an alkali metal hydrochloride, an alkali metal vanadate and an alkali metal molybdate. The method for disposing of waste battery materials according to claim 8, which is at least one selected from the above. 前記アルカリ金属化合物が、水に溶解させた場合にアルカリ性である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The method for disposing of battery waste materials according to any one of claims 1 to 9, wherein the alkali metal compound is alkaline when dissolved in water. 前記アルカリ性のアルカリ金属化合物が、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素塩、アルカリ金属の酸化物およびアルカリ金属の超酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項10に記載の電池廃材の廃棄処理方法。  The alkaline alkali metal compound is at least one selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal oxides and alkali metal superoxides. The battery waste material disposal method according to claim 10.
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