JP2014127417A - Method for collecting and reusing negative electrode active material of lithium ion battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池(以下、LIBとも記す)の負極活物質の回収、再利用方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering and reusing a negative electrode active material of a lithium ion battery (hereinafter also referred to as LIB).
従来のリチウムイオン電池(LIB)のリサイクル技術は、電池を完全に破壊し、強酸などを用いて電極活物質層を集電体から剥がし、希少金属元素などを鉱物として回収する技術に限られていた。 Conventional lithium-ion battery (LIB) recycling technology is limited to technology that completely destroys the battery, peels off the electrode active material layer from the current collector using strong acid, etc., and collects rare metal elements as minerals. It was.
集電体も強酸を用いる場合は、酸で溶解してしまうか、少なくとも著しく劣化するため、電子導通は期待できず、精錬しなおす必要が生じる。 When the current collector also uses a strong acid, the current collector is dissolved by an acid or at least significantly deteriorated, so that electronic conduction cannot be expected and refining must be performed.
特許文献1に記載の方法では、酸に負極集電体を溶解させ、電極材を分離回収する。または、加熱等の処理を行って電極材をとばし、集電体を回収することが記載されている。 In the method described in Patent Document 1, the negative electrode current collector is dissolved in an acid, and the electrode material is separated and recovered. Alternatively, it is described that the electrode material is skipped by performing a treatment such as heating to collect the current collector.
しかしながら、特許文献1を含む従来技術では、塗工された電極(集電体に塗工・形成された電極活物質層)として再利用できないため、リサイクルの観点からして、コスト的、環境負荷的に有利ではないといった問題があった。 However, in the prior art including Patent Document 1, since it cannot be reused as a coated electrode (electrode active material layer coated / formed on a current collector), from the viewpoint of recycling, cost and environmental impact There was a problem that it was not advantageous.
そこで、本発明は、使用済みLIBなどの負極電極から負極活物質層を回収し、再度、塗工された負極電極(集電体に塗工・形成された負極活物質層)として再利用することのできるLIBの負極活物質の再利用方法を提供することを目的とする。なお、本発明の再利用方法では、使用済みLIBの他にも、負極電極負極電極の製造時に生じた負極電極材の塗布された端材や、組み立て工程で生じた組付け不良品などの未使用負極電極などが対象となる。 Therefore, the present invention collects a negative electrode active material layer from a negative electrode such as used LIB, and reuses it again as a coated negative electrode (a negative electrode active material layer coated / formed on a current collector). An object of the present invention is to provide a method for reusing a negative electrode active material of LIB. In the recycling method of the present invention, in addition to the used LIB, the negative electrode material applied during the production of the negative electrode and the negative electrode material, and the unassembled defective product generated in the assembly process are not yet used. The negative electrode used is the target.
上記目的は、使用済みLIBなどの負極電極を所定温度範囲に加温された水溶液中に浸漬する工程と、剥離した負極活物質層を回収する工程と、回収した負極活物質層を再び集電体に貼り付ける工程とを含む負極活物質層の再利用方法により達成される。 The purpose is to immerse a negative electrode such as used LIB in an aqueous solution heated to a predetermined temperature range, recover the peeled negative electrode active material layer, and collect the recovered negative electrode active material layer again. And a method of reusing a negative electrode active material layer including a step of attaching to a body.
本発明によれば、水溶液を用いて負極活物質層と、集電体と、を剥離できるため、負極活物質層の組成にほとんど変化無く回収できる。このため、剥離した負極活物質層を乾燥後、粘度調整溶媒(例えば、NMP(N−メチル−2−ピロリドン))を加えホモジナイザイーで撹拌することによりスラリー化でき、負極集電体に塗布できる。これにより、負極電極として再利用できる。 According to the present invention, since the negative electrode active material layer and the current collector can be separated using an aqueous solution, the composition of the negative electrode active material layer can be recovered with almost no change. For this reason, after drying the negative electrode active material layer, it can be slurried by adding a viscosity adjusting solvent (for example, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone)) and stirring with a homogenizer, and can be applied to the negative electrode current collector. . Thereby, it can reuse as a negative electrode.
また、強酸、強アルカリを用いることも無く、固体廃棄物も発生しないため環境負荷が低く、安価な再生電池を供給できる。 In addition, since no strong acid or strong alkali is used and no solid waste is generated, an environmentally friendly and inexpensive rechargeable battery can be supplied.
以下、本発明のリチウムイオン電池(LIB)の電極再利用方法の代表的な実施形態につき、図面を用いて詳しく説明する。 Hereinafter, typical embodiments of the electrode reuse method of a lithium ion battery (LIB) of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)電池の全体構造について
再利用が可能なLIBとしては、特に制限されるものではない。例えば、LIBを形態・構造で区別した場合には、巻回型(円筒型)電池、積層型(扁平型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得るものである。
(1) Overall structure of the battery The reusable LIB is not particularly limited. For example, when the LIB is distinguished by its form / structure, it can be applied to any conventionally known form / structure, such as a wound (cylindrical) battery or a stacked (flat) battery.
以下の図面を用いた説明では、代表的なLIBである積層型の扁平なLIBを例に挙げて説明する。ただし、本実施形態の技術的範囲は下記の形態のみに制限されない。 In the following description using the drawings, a description will be given by taking a laminated flat LIB as a typical LIB as an example. However, the technical scope of the present embodiment is not limited to the following forms.
図1は、以下に示すいずれの実施形態にも適用し得る使用済みのLIBとして、再生利用が可能な積層型の扁平なLIB(単に積層型電池ともいう)の基本構成を示す概略図である。図1に示すように、再生・再利用が可能な積層型電池1は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素2が、外装体であるラミネートシート14の内部に封止された構造を有する。ここで、発電要素2は、負極集電体5の片面に負極活物質層7が配置された負極と、電解質層11と、正極集電体6の両面に正極活物質層9が配置された正極とを積層した構成を有している。具体的には、1つの負極活物質層7とこれに隣接する正極活物質層9とが、電解質層11を介して対向するようにして負極、電解質層および正極がこの順に積層されている。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of a stacked flat LIB (also simply referred to as a stacked battery) that can be recycled as a used LIB that can be applied to any of the following embodiments. . As shown in FIG. 1, the regenerative / reusable stacked battery 1 has a substantially rectangular power generation element 2 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate sheet 14 that is an exterior body. It has a structure. Here, in the power generating element 2, the negative electrode in which the negative electrode active material layer 7 is disposed on one surface of the negative electrode current collector 5, the electrolyte layer 11, and the positive electrode active material layer 9 are disposed on both surfaces of the positive electrode current collector 6. It has a configuration in which a positive electrode is laminated. Specifically, the negative electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode are laminated in this order so that one negative electrode active material layer 7 and the positive electrode active material layer 9 adjacent thereto face each other with the electrolyte layer 11 therebetween.
これにより、隣接する負極、電解質層および正極は、1つの単電池層13を構成する。したがって、積層型電池1は、単電池層13が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。なお、発電要素2の両最外層に位置する最外層負極集電体には、いずれも片面のみに負極活物質層7が配置されているが、両面に活物質層が設けられてもよい。すなわち、片面にのみ活物質層を設けた最外層専用の集電体とするのではなく、両面に活物質層がある集電体をそのまま最外層の集電体として用いてもよい。また、図1とは正極および負極の配置を逆にすることで、発電要素2の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片面または両面に正極活物質層が配置されているようにしてもよい。 Thereby, the adjacent negative electrode, electrolyte layer, and positive electrode constitute one single cell layer 13. Therefore, it can be said that the stacked battery 1 has a configuration in which a plurality of single battery layers 13 are stacked and electrically connected in parallel. In addition, although the negative electrode active material layer 7 is arrange | positioned only at one side in the outermost layer negative electrode collector located in both outermost layers of the electric power generation element 2, an active material layer may be provided in both surfaces. That is, instead of using a current collector dedicated to the outermost layer provided with an active material layer only on one side, a current collector having an active material layer on both sides may be used as it is as an outermost current collector. In addition, the arrangement of the positive electrode and the negative electrode is reversed from that in FIG. 1 so that the outermost positive electrode current collector is positioned on both outermost layers of the power generation element 2, and the outermost positive electrode current collector is disposed on one or both surfaces of the outermost layer positive electrode current collector. A positive electrode active material layer may be disposed.
負極集電体5および正極集電体6は、各電極(負極および正極)と導通される負極タブ3および正極タブ4がそれぞれ取り付けられ、ラミネートシート14の端部に挟まれるようにしてラミネートシート14の外部に導出される構造を有している。負極タブ3および正極タブ4はそれぞれ、必要に応じて負極リードおよび正極リード(図示せず)を介して、各電極の負極集電体5および正極集電体6に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい。 The negative electrode current collector 5 and the positive electrode current collector 6 are each provided with a negative electrode tab 3 and a positive electrode tab 4 that are electrically connected to each electrode (negative electrode and positive electrode), and are sandwiched between end portions of the laminate sheet 14. 14 is derived to the outside. The negative electrode tab 3 and the positive electrode tab 4 are ultrasonic welded or resistance welded to the negative electrode current collector 5 and the positive electrode current collector 6 of each electrode, respectively, via a negative electrode lead and a positive electrode lead (not shown) as necessary. May be attached.
また再利用の観点からは、巻回型(円筒型)よりも積層型(扁平型)電池1の方が、解体した電極(集電体+電極活物質層)のまま比較的簡単に取り扱うことができる点で有利である。 Also, from the viewpoint of reuse, the stacked (flat) battery 1 is relatively easy to handle as a disassembled electrode (current collector + electrode active material layer) rather than a wound type (cylindrical). This is advantageous in that
なお、再利用が可能なLIBを構成する各部材については、特に制限されるものではなく、従来公知のものが利用可能である。以下、各部材につき説明する。 In addition, about each member which comprises LIB which can be reused, it does not restrict | limit in particular, A conventionally well-known thing can be utilized. Hereinafter, each member will be described.
(a)集電体
正負極集電体6、5は、導電性材料から構成される。正負極集電体6、5の大きさはLIBの使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型のLIBに用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。正負極集電体6、5の厚さについても特に制限はない。正負極集電体6、5の厚さは、通常は1〜100μ程度である。
(A) Current collector The positive and negative electrode current collectors 6 and 5 are made of a conductive material. The sizes of the positive and negative electrode current collectors 6 and 5 are determined according to the intended use of the LIB. For example, if it is used for a large LIB that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. The thickness of the positive and negative electrode current collectors 6 and 5 is not particularly limited. The thickness of the positive and negative electrode current collectors 6 and 5 is usually about 1 to 100 μm.
正負極集電体6、5を構成する材料に特に制限はない。例えば、金属や、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂が採用されうる。具体的には、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、またはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅が好ましい。 There is no restriction | limiting in particular in the material which comprises the positive / negative electrode collectors 6 and 5. FIG. For example, a metal or a resin in which a conductive filler is added to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material can be employed. Specifically, examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, and copper. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum, stainless steel, and copper are preferable from the viewpoints of electronic conductivity and battery operating potential.
また、導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または集電体の軽量化の点において有利である。 Examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector.
非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデンまたはポリスチレンなどが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性または耐溶媒性を有しうる。 Non-conductive polymer materials include, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyether nitrile, polyimide, polyamideimide, polyamide, polytetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, polyacrylonitrile, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, Examples thereof include polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, and polystyrene. Such a non-conductive polymer material may have excellent potential resistance or solvent resistance.
上記の導電性高分子材料または非導電性高分子材料には、必要に応じて導電性フィラーが添加されうる。特に、集電体の基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属および導電性カーボンなどが挙げられる。金属としては、特に制限はないが、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属もしくはこれらの金属を含む合金または金属酸化物を含むことが好ましい。また、導電性カーボンとしては、特に制限はないが、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーンおよびフラーレン等が挙げられる。導電性フィラーの添加量は、正負極集電体6、5に十分な導電性を付与できる量であれば特に制限はなく、一般的には、5〜35質量%程度である。 A conductive filler may be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, when the resin used as the base material of the current collector is made of only a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion barrier | blocking property. The metal is not particularly limited, but at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K, or these metals It is preferable to contain an alloy or metal oxide containing. The conductive carbon is not particularly limited, and examples thereof include acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. The amount of the conductive filler added is not particularly limited as long as it can provide sufficient conductivity to the positive and negative electrode current collectors 6 and 5, and is generally about 5 to 35% by mass.
また最外層集電体の材質としては、例えば、金属や導電性高分子が採用されうる。電気の取り出しやすさの観点からは、好適には金属材料が用いられる。具体的には、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などの金属材料が挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性、電池作動電位という観点からは、アルミニウム、銅が好ましい。 Moreover, as a material of the outermost layer current collector, for example, a metal or a conductive polymer can be adopted. From the viewpoint of ease of taking out electricity, a metal material is preferably used. Specifically, metal materials, such as aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, copper, are mentioned, for example. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum and copper are preferable from the viewpoints of electron conductivity and battery operating potential.
(b)活物質層
正負極活物質層9、7は、活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
(B) Active material layer The positive and negative electrode active material layers 9 and 7 contain an active material, and further contain other additives as required.
正極活物質層9は、正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni−Co−Mn)O2、LiFePO4およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよい。 The positive electrode active material layer 9 includes a positive electrode active material. Examples of the positive electrode active material include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Co—Mn) O 2 , LiFePO 4, and a part of these transition metals substituted with other elements. Lithium-transition metal composite oxides, lithium-transition metal phosphate compounds, lithium-transition metal sulfate compounds, and the like. In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material from the viewpoint of capacity and output characteristics. Note that positive electrode active materials other than those described above may be used.
負極活物質層7は、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、MCMB(メソフェーズカーボンマイクロビーズ)型黒鉛、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物(例えば、Li4Ti5O12)、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Znなどのリチウムと合金化する材料、リチウム合金系負極材料などが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物またはリチウムと合金化する材料が、負極活物質として用いられる。なお、上記以外の非水溶性であれば負極活物質が用いられてもよい。 The negative electrode active material layer 7 includes a negative electrode active material. Examples of the negative electrode active material include natural graphite, MCMB (mesophase carbon microbead) type graphite, carbon materials such as graphite, soft carbon, and hard carbon, and lithium-transition metal composite oxide (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ). , Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, and the like materials that form an alloy with lithium, lithium alloy negative electrode materials, and the like. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination. Preferably, from the viewpoint of capacity and output characteristics, a carbon material, a lithium-transition metal composite oxide, or a material alloyed with lithium is used as the negative electrode active material. Note that a negative electrode active material may be used as long as it is water-insoluble other than the above.
正負極活物質層9、7に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径は特に制限されなく、0.1〜100μm程度であればよいが、高出力化の観点からは、好ましくは1〜20μmである。 The average particle diameter of each active material contained in the positive and negative electrode active material layers 9 and 7 is not particularly limited and may be about 0.1 to 100 μm, but from the viewpoint of increasing the output, preferably 1 to 20 μm. It is.
正極活物質層9および負極活物質層7は、バインダを含む。本実施形態の負極活物質の再利用方法では、負極活物質層7に非水系バインダを含むものが用いられる。 The positive electrode active material layer 9 and the negative electrode active material layer 7 contain a binder. In the method for reusing a negative electrode active material according to this embodiment, a material containing a non-aqueous binder in the negative electrode active material layer 7 is used.
正極活物質層9に用いられるバインダとしては、有機溶剤系バインダ(非水系バインダ)でも、水分散系バインダ(水系バインダ)のいずれも用いることができるなど、特に限定されない。例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフクレート、ポリエーテルニトリル、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルポキシメチルセルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルポキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。これらの好適なバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く安定であり活物質層に使用が可能となる。これらのバインダは、1種単独で用いてもよいし、2種併用してもよい。 The binder used for the positive electrode active material layer 9 is not particularly limited, for example, either an organic solvent-based binder (non-aqueous binder) or a water-dispersed binder (aqueous binder) can be used. For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyether nitrile, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene Thermoplastic polymers such as propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymers, styrene / butadiene / styrene block copolymers and their hydrogenated products, styrene / isoprene / styrene block copolymers and their hydrogenated products, polyfluorinated Vinylidene (PVDF), polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether Copolymers, ethylene / tetrafluoroethylene copolymers, polychlorotrifluoroethylene, ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymers, fluororesins such as polyvinyl fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber, vinylidene fluoride Ride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber, vinylidene fluoride-based fluororubber, epoxy resin and the like. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene / butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, and polyamide are more preferable. These suitable binders are excellent in heat resistance, have a very wide potential window and are stable, and can be used for the active material layer. These binders may be used alone or in combination of two.
正極活物質層9中に含まれるバインダ量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは活物質層に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。 The amount of the binder contained in the positive electrode active material layer 9 is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but is preferably 0.5 to 15 mass with respect to the active material layer. %, More preferably 1 to 10% by mass.
負極活物質層7に用いられるバインダとしては、非水系バインダ(有機溶剤系バインダ)であればよい。該非水系バインダ(有機溶剤系バインダ)としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有バインダや、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド(PAI)などのポリイミド樹脂、PA66などのポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などが挙げられる。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。 The binder used for the negative electrode active material layer 7 may be a non-aqueous binder (organic solvent binder). Examples of the non-aqueous binder (organic solvent binder) include fluorine-containing binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyetherimide, Polyimide resins such as polyamideimide (PAI), polyamide resins such as PA66, polyether ether ketone (PEEK), polyarylate (PAR), polyether sulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene ether (PPE), polyethylene Examples include terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT). These may be used alone or in combination of two or more.
これらの非水系バインダ(有機溶剤系バインダ)を含む負極活物質層7では、50℃より高い温度の水溶液を用いて負極活物質層7と、負極集電体5とを剥離することができる。即ち、負極活物質層7と負極集電体5との界面で非水系バインダが負極集電体5表面に結着しているが、50℃より高い温度の水溶液に浸漬することで、負極集電体5表面に結着している非水系バインダの結合力が低下し、剥離することができる。従来、負極集電体5表面の官能基と非水系バインダと密着性が高く剥離しにくいと思われていた(例えば、化学反応により強固な化学結合など)。そのため、強酸を用いて集電体を溶解させるなどの手法がとられていた。これに対し本発明者らは、従来の技術常識に捕らわれることなく、鋭意検討した結果、強酸を用いて負極集電体5を溶解しなくとも、所定温度範囲に加温された水に浸漬することで、非水系バインダの密着性を低下でき、集電体から非水系バインダを含む負極活物質層を皮膜状のまま簡単に剥離できることを見出したものである。この負極電極材(負極活物質層)の水による剥離は下記のような作用により生じていると考えられる。すなわち、負極活物質層は空隙を有する層となっている。集電体との接着部は、非水系(有機溶剤系)バインダによるものであるが、点及び、線接触の集合体により形成されている。常温(更には充放電時に昇温した電解液)においては、集電体と活物質は剥がれないが、PVDFのような非水系バインダは温度の上昇と共に軟化し、PVDFのような非水系バインダの接着力も低下する。又、水は温度の上昇と共に表面張力が低下し、水が接着界面に入り込み易くなり、剥離に至る。この傾向は、温度上昇につれて大きくなり、剥離までの時間が短くなる。100℃では、界面に入り込んだ水が蒸気となるため、負極活物質層を持ち上げる力、剥がす力が増大し、10分程度で剥離することができる。又、攪拌を行うと剥離時間は短くなるが、これは、攪拌により、水が負極活物質層と集電体の界面(断面)に当たり物理的な剥離力を生じるためと考えられる。なお、活物質粒子同士を結着している非水系バインダは、活物質粒子表面の凹凸によるアンカー効果による強固な結合(物理的な結合)により、50℃より高い温度の水溶液に浸漬してもその結合を保持できているため、皮膜状態のままで簡単に回収することができる。また酸やアルカリではなく、水溶液を用いることができるため、負極活物質層の組成にほとんど変化無く回収できる。このため、剥離した負極活物質層を乾燥後、粘度調整溶媒(例えば、NMPなど)を加えホモジナイザイー等の撹拌、混合装置で撹拌、混合することによりスラリー化でき、負極集電体に塗布できる。これにより、負極電極として再利用できる。又、強酸、強アルカリを用いることもなく、固体廃棄物も発生しないため環境負荷が低く、安価な再生電池を供給できる。 In the negative electrode active material layer 7 containing these non-aqueous binders (organic solvent binders), the negative electrode active material layer 7 and the negative electrode current collector 5 can be peeled off using an aqueous solution having a temperature higher than 50 ° C. That is, the non-aqueous binder is bound to the surface of the negative electrode current collector 5 at the interface between the negative electrode active material layer 7 and the negative electrode current collector 5, but the negative electrode current collector is immersed in an aqueous solution having a temperature higher than 50 ° C. The bonding strength of the non-aqueous binder that is bound to the surface of the electric body 5 is reduced and can be peeled off. Conventionally, it was considered that the functional group on the surface of the negative electrode current collector 5 and the non-aqueous binder have high adhesion and are difficult to peel off (for example, a strong chemical bond by a chemical reaction). Therefore, techniques such as dissolving the current collector using a strong acid have been taken. On the other hand, the present inventors diligently immerse themselves in water heated to a predetermined temperature range without dissolving the negative electrode current collector 5 using a strong acid without being caught by conventional technical common sense. Thus, it has been found that the adhesion of the non-aqueous binder can be reduced, and the negative electrode active material layer containing the non-aqueous binder can be easily peeled off from the current collector in the form of a film. It is considered that peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) with water is caused by the following action. That is, the negative electrode active material layer is a layer having voids. The adhesion portion with the current collector is formed of a non-aqueous (organic solvent) binder, but is formed of a point and line contact aggregate. At room temperature (and the electrolyte heated at the time of charging / discharging), the current collector and the active material do not peel off, but the non-aqueous binder such as PVDF softens as the temperature rises, and the non-aqueous binder such as PVDF Adhesive strength also decreases. In addition, the surface tension of water decreases as the temperature rises, making it easy for water to enter the adhesive interface and leading to peeling. This tendency increases as the temperature rises, and the time until peeling becomes shorter. At 100 ° C., the water that has entered the interface becomes steam, so that the force to lift and peel off the negative electrode active material layer increases, and can be peeled off in about 10 minutes. In addition, when the stirring is performed, the peeling time is shortened. This is considered because the water hits the interface (cross section) between the negative electrode active material layer and the current collector to cause a physical peeling force. The non-aqueous binder that binds the active material particles to each other may be immersed in an aqueous solution at a temperature higher than 50 ° C. due to a strong bond (physical bond) due to the anchor effect due to the unevenness of the active material particle surface. Since the bond can be maintained, it can be easily recovered in the film state. In addition, since an aqueous solution can be used instead of an acid or an alkali, the composition of the negative electrode active material layer can be recovered with almost no change. For this reason, after drying the negative electrode active material layer, it can be made into a slurry by adding a viscosity adjusting solvent (for example, NMP), stirring with a homogenizer, etc., and mixing and mixing, and can be applied to the negative electrode current collector. . Thereby, it can reuse as a negative electrode. In addition, since no strong acid or strong alkali is used and no solid waste is generated, an environmentally friendly and inexpensive rechargeable battery can be supplied.
負極活物質層7中に含まれる非水系バインダ量は、活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは活物質層に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。 The amount of the non-aqueous binder contained in the negative electrode active material layer 7 is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding the active material, but is preferably 0.5 to It is 15 mass%, More preferably, it is 1-10 mass%.
正負極活物質層9、7に含まれうるその他の添加剤としては、例えば、導電助剤、電解質塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー等が挙げられる。 Examples of other additives that can be included in the positive and negative electrode active material layers 9 and 7 include a conductive additive, an electrolyte salt (lithium salt), and an ion conductive polymer.
導電助剤とは、正極活物質層9、負極活物質層7の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。 The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer 9 and the negative electrode active material layer 7. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and vapor grown carbon fiber. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.
電解質塩(リチウム塩)としては、Li(C2F5SO2)2N、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiBETI等が挙げられる。 Examples of the electrolyte salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and LiBETI.
イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。 Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.
正極活物質層および負極活物質層中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。各活物質層の厚さについても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、2〜100μm程度である。 The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion batteries. The thickness of each active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. For example, the thickness of each active material layer is about 2 to 100 μm.
(c)電解質層(電解液含浸セパレータ)
電解質層11を構成する電解質としては、電解液(液体電解質)またはポリマー電解質が用いられる。
(C) Electrolyte layer (electrolyte impregnated separator)
As the electrolyte constituting the electrolyte layer 11, an electrolytic solution (liquid electrolyte) or a polymer electrolyte is used.
液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)等のカーボネート類が例示される。また、支持塩(リチウム塩)としては、LiBETI等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。 The liquid electrolyte has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer. Examples of the organic solvent that can be used as the plasticizer include carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, and diethyl carbonate (DEC). Further, as the supporting salt (lithium salt), a compound that can be added to the active material layer of the electrode, such as LiBETI, can be similarly employed.
一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない真性ポリマー電解質に分類される。 On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and an intrinsic polymer electrolyte containing no electrolytic solution.
ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質(電解液)が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系ポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。 The gel electrolyte has a configuration in which the liquid electrolyte (electrolytic solution) is injected into a matrix polymer made of an ion conductive polymer. Examples of the ion conductive polymer used as the matrix polymer include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. In such polyalkylene oxide polymers, electrolyte salts such as lithium salts can be well dissolved.
ゲル電解質中の上記液体電解質(電解液)の割合としては、特に制限されるべきものではないが、イオン伝導度などの観点から、数質量%〜98質量%程度とするのが望ましい。本実施形態では、電解液の割合が70質量%以上の、電解液が多いゲル電解質について、特に効果がある。 The ratio of the liquid electrolyte (electrolytic solution) in the gel electrolyte is not particularly limited, but is preferably about several mass% to 98 mass% from the viewpoint of ionic conductivity. In the present embodiment, the gel electrolyte having a large amount of electrolytic solution having a ratio of the electrolytic solution of 70% by mass or more is particularly effective.
電解質層11が液体電解質やゲル電解質や真性ポリマー電解質から構成される場合には、電解質層11にセパレータ10を用いてもよい。電解質層11を構成するセパレータ10の具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。また、不織布セパレータなどを用いることもできる。さらに、表面に有機樹脂または無機粒子からなる耐熱層を設けたセパレータを用いることもできる。 When the electrolyte layer 11 is composed of a liquid electrolyte, a gel electrolyte, or an intrinsic polymer electrolyte, the separator 10 may be used for the electrolyte layer 11. Specific examples of the separator 10 constituting the electrolyte layer 11 include a microporous film made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene. Moreover, a nonwoven fabric separator etc. can also be used. Furthermore, a separator provided with a heat-resistant layer made of an organic resin or inorganic particles on the surface can also be used.
真性ポリマー電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩(リチウム塩)が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。したがって、電解質層が真性ポリマー電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。 The intrinsic polymer electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the matrix polymer, and does not include an organic solvent that is a plasticizer. Therefore, when the electrolyte layer is composed of an intrinsic polymer electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the reliability of the battery can be improved.
ゲル電解質や真性ポリマー電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。 The matrix polymer of the gel electrolyte or the intrinsic polymer electrolyte can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed.
(d)電極タブおよびリード
電池外部に電流を取り出す目的で、電極タブ3、4を用いてもよい。電極タブは集電体や集電板に電気的に接続され、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。
(D) Electrode tabs and leads The electrode tabs 3 and 4 may be used for the purpose of taking out current outside the battery. The electrode tab is electrically connected to a current collector or a current collector plate, and is taken out of the laminate sheet which is a battery exterior material.
電極タブを構成する材料は、特に制限されず、LIB用の電極タブとして従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。電極タブの構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、これらの合金等の金属材料が好ましく、より好ましくは軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム、銅などが好ましい。なお、正極タブ4と負極タブ3とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。 The material which comprises an electrode tab is not restrict | limited in particular, The well-known highly electroconductive material conventionally used as an electrode tab for LIB may be used. As a constituent material of the electrode tab, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel, and alloys thereof are preferable, and aluminum, copper, and the like are more preferable from the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity. . The positive electrode tab 4 and the negative electrode tab 3 may be made of the same material or different materials.
正極端子リードおよび負極端子リード(共に図示せず)に関しても、必要に応じて使用する。正極端子リードおよび負極端子リードの材料は、公知のLIBで用いられる端子リードを用いることができる。なお、電池外装材14から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆するのが好ましい。 A positive terminal lead and a negative terminal lead (both not shown) are also used as necessary. As the material of the positive terminal lead and the negative terminal lead, a terminal lead used in a known LIB can be used. It should be noted that the part taken out from the battery outer packaging material 14 has a heat insulation property so as not to affect a product (for example, an automobile part, particularly an electronic device, etc.) by contacting with a peripheral device or wiring and causing a leakage. It is preferable to coat with a heat shrinkable tube or the like.
(e)電池外装材
電池外装材14としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができるアルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられる。該ラミネートフィルムには、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。
(E) Battery exterior material As the battery exterior material 14, a well-known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element is used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto. A laminate film is desirable from the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for a battery for large equipment for EV and HEV.
(2)電池の外観について
図2は、以下に示すいずれの実施形態にも適用し得る使用済みのLIBとして、再生利用が可能な積層型の扁平なリチウムイオン電池の外観を模式的に表した斜視図である。図2に示すように、再生・再利用が可能な積層型電池1は、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための負極タブ3、正極タブ4が引き出されている。発電要素2は、電池の外装体14によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素2は負極タブ3および正極タブ4を引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素2は、図1に示す積層型電池1の発電要素2に相当し、負極活物質層7、電解質層11および正極活物質層9で構成される単電池層13が複数積層されたものである。
(2) Appearance of Battery FIG. 2 schematically shows the appearance of a laminated flat lithium ion battery that can be recycled as a used LIB that can be applied to any of the following embodiments. It is a perspective view. As shown in FIG. 2, the recyclable stacked battery 1 has a rectangular flat shape, and negative electrode tabs 3 and positive electrode tabs 4 for taking out electric power from both sides thereof. Has been pulled out. The power generation element 2 is wrapped by a battery outer body 14 and its periphery is heat-sealed. The power generation element 2 is sealed with the negative electrode tab 3 and the positive electrode tab 4 pulled out. Here, the power generation element 2 corresponds to the power generation element 2 of the stacked battery 1 shown in FIG. 1, and a plurality of unit cell layers 13 including the negative electrode active material layer 7, the electrolyte layer 11, and the positive electrode active material layer 9 are stacked. It has been done.
なお、再利用が可能なLIBは、図1、2に示すような扁平な形状(積層型)のものに制限されるわけではない。例えば、巻回型のLIBでは、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよい。上記円筒型の形状のものでは、その外装材に、ラミネートシートを用いてもよいし、従来の円筒缶(金属缶)を用いてもよく、特に制限はない。好ましくは、発電要素がアルミニウムラミネートフィルムで外装される。当該形態により、軽量化、および本実施形態の負極活物質の再利用方法の適用が容易である。 The reusable LIB is not limited to a flat shape (stacked type) as shown in FIGS. For example, the wound type LIB may have a cylindrical shape, or may be a flattened rectangular shape by deforming such a cylindrical shape. In the cylindrical shape, a laminate sheet or a conventional cylindrical can (metal can) may be used as the exterior material, and there is no particular limitation. Preferably, the power generation element is covered with an aluminum laminate film. With this configuration, it is easy to reduce the weight and apply the method for reusing a negative electrode active material of the present embodiment.
また、図2に示す電極タブ3、4の取り出しに関しても、特に制限されず、負極タブ3と正極タブ4とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし負極タブ3と正極タブ4をそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出すようにしてもよい。また、巻回型のLIBでは、電極タブに代えて、例えば、円筒缶(金属缶)を利用して端子を形成すればよい。 Further, the extraction of the electrode tabs 3 and 4 shown in FIG. 2 is not particularly limited, and the negative electrode tab 3 and the positive electrode tab 4 may be pulled out from the same side, or a plurality of the negative electrode tab 3 and the positive electrode tab 4 may be provided. You may make it take out from each edge. Further, in a wound LIB, instead of the electrode tab, for example, a terminal may be formed using a cylindrical can (metal can).
再利用が可能なLIBは、電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの車両駆動用電源や補助電源に好適に利用された使用済み電池を用いることができる。 The reusable LIB can be a used battery suitably used for a vehicle driving power source or an auxiliary power source of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, or the like.
以下、代表的な実施形態につき、詳しく説明する。 Hereinafter, typical embodiments will be described in detail.
本実施形態は、使用済みのLIBに対し、(1)非水系バインダを含む負極活物質層と、集電体と、を有する負極電極を50℃より高い温度の水溶液に浸漬する工程と、(2)剥離した前記負極活物質層を回収する工程と、(3)回収した前記負極活物質層を(乾燥後、スラリー化して)再び集電体に貼り付ける(塗布する)工程と、を含む負極活物質層(負極電極)の再利用方法。本再利用方法では、上記した本発明の効果を奏することができるほか、電池容量を70%以上に回復させることができるものである(実施例1〜12参照)。 In this embodiment, (1) a step of immersing a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a non-aqueous binder and a current collector in an aqueous solution having a temperature higher than 50 ° C. 2) a step of recovering the peeled negative electrode active material layer; and (3) a step of applying (applying) the recovered negative electrode active material layer to a current collector again (after drying and slurrying). Reuse method of negative electrode active material layer (negative electrode). In this recycling method, the effects of the present invention described above can be achieved, and the battery capacity can be recovered to 70% or more (see Examples 1 to 12).
本実施形態の負極電極の再利用方法では、負極電極の製造時に生じた負極電極材の塗布された端材や、組み立て工程で生じた組付け不良品などの未使用負極電極、又、実際の使用済みLIBの負極電極(以下、単に負極電極という)が対象となる。 In the method for reusing a negative electrode of the present embodiment, an unused negative electrode such as an end material coated with a negative electrode material produced during production of the negative electrode, an improper assembly produced in the assembly process, or the like Used LIB negative electrodes (hereinafter, simply referred to as negative electrodes) are targeted.
使用済みのLIBに使用可能な残存容量が残っている場合には、再生途中で、自己放電するなどの恐れがあるため、使用可能な残存容量が残らないまで、電極タブ3、4(図1、2参照)を通じて十分に放電して無害化する必要がある。具体的には、1C放電により使用済みのLIBの放電電圧が2.5V(以下)になるまで十分に放電するのが望ましい。すなわち、ここでいう、無害化とは、1C放電で、単セル当たり2.5V(以下)まで下げることを言う。また、使用可能な残存容量が残っていない場合には、上記したような放電処理(無害化処理)を行うことなく、上記の工程(1)〜(3)を行えばよい。 If usable capacity remains in the used LIB, there is a risk of self-discharge during the regeneration. Therefore, the electrode tabs 3 and 4 (FIG. 1) are used until no usable remaining capacity remains. 2), it is necessary to discharge sufficiently to make it harmless. Specifically, it is desirable that the discharged LIB is sufficiently discharged by 1C discharge until the discharge voltage of the used LIB becomes 2.5 V (or less). In other words, detoxification as used herein refers to reduction to 2.5 V (or less) per unit cell by 1 C discharge. Moreover, when there is no remaining capacity that can be used, the above steps (1) to (3) may be performed without performing the above-described discharge treatment (detoxification treatment).
また、LIBは充放電を繰り返す(使用期間が長くなる)につれて使用可能な放電容量が漸次(次第)に低下する特性を有する。そのため、使用済みLIBか否かの判断は、使用用途や使用者によっても異なることから一義的に規定することは困難である。本実施形態では、少なくとも規定電圧まで充電(満充電)させた後、使用できる放電容量が、新品の初回放電容量の半分以下になった場合とするが、この他にも使用者が不便を感じて使用済み(廃棄)と判断したLIBが全て対象となり得るものである。 In addition, LIB has a characteristic that the usable discharge capacity gradually decreases as charging and discharging are repeated (the use period becomes longer). Therefore, it is difficult to uniquely define whether or not the LIB is a used LIB because it varies depending on the intended use and the user. In the present embodiment, it is assumed that the discharge capacity that can be used after charging (full charge) to at least the specified voltage is less than half of the new initial discharge capacity, but the user also feels inconvenience. Thus, all LIBs determined to be used (discarded) can be targeted.
工程(1)について
本再利用方法では、工程(1)として、非水系バインダを含む負極活物質層と、集電体と、を有する負極電極を50℃より高い温度の水溶液に浸漬する工程を行う。
Step (1) In this recycling method, as the step (1), a step of immersing a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a non-aqueous binder and a current collector in an aqueous solution having a temperature higher than 50 ° C. Do.
ここで、使用済みのLIBの負極電極を用いる場合には、実施例12で示すような前処理工程を行ってもよい。 Here, when the used negative electrode of LIB is used, a pretreatment process as shown in Example 12 may be performed.
(前処理工程)
使用済みのLIBにつき、必要に応じて、該使用済みのLIBを放電して無害化する。その後、グローブボックス内で正負極を傷つけないようにラミネート外装材14の外周を切断して、負極電極を回収する。その後、極性溶媒(例えば、エチルアルコール)を満たしたビーカー内にこの負極電極を所定時間(例えば、30分)浸漬し、電解液と堆積物を溶解させた後、再度新鮮な極性溶媒(例えば、エチルアルコール)で所定時間(例えば、1分程度)ゆすぐ。その後、ゆすいだ負極電極を所定温度(例えば、80℃)で乾燥すればよい。
(Pretreatment process)
For the used LIB, if necessary, the used LIB is discharged to make it harmless. Thereafter, the outer periphery of the laminate exterior material 14 is cut so as not to damage the positive and negative electrodes in the glove box, and the negative electrode is collected. Thereafter, the negative electrode is immersed in a beaker filled with a polar solvent (for example, ethyl alcohol) for a predetermined time (for example, 30 minutes) to dissolve the electrolytic solution and the deposit, and then again a fresh polar solvent (for example, for example, Rinse with ethyl alcohol for a predetermined time (for example, about 1 minute). Thereafter, the rinsed negative electrode may be dried at a predetermined temperature (for example, 80 ° C.).
本前処理工程(a)
詳しは、まず、使用済みのLIBを、必要に応じて十分放電して無害化した後、当該使用済み電池の負極電極(単に使用済み負極電極という)を極性溶媒で処理する前処理工程(a)を行う。
This pretreatment process (a)
Specifically, first, the used LIB is sufficiently discharged and rendered harmless as necessary, and then the pretreatment step (a) of treating the used battery negative electrode (simply called used negative electrode) with a polar solvent (a )I do.
具体的には、使用済みの負極電極は、いずれも集電体と、該集電体上に形成された負極活物質層とで構成されている。負極活物質層は、堆積物(SEI)で表面を覆われた複数の負極活物質粒子、バインダ(必要に応じて更に導電助剤)で形成されている。 Specifically, each used negative electrode is composed of a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector. The negative electrode active material layer is formed of a plurality of negative electrode active material particles whose surfaces are covered with a deposit (SEI) and a binder (and further a conductive aid as necessary).
本前処理工程(a)では、かかる使用済みの負極電極を極性溶媒を用いて処理することで溶媒処理電極とする。詳しくは、使用済みの負極電極を極性溶媒を用いて、電解液と電負極極の活物質粒子の表面に付着した堆積物を溶解させた後、再度新鮮な極性溶媒でゆすぐ(洗浄する)。こうして極性溶媒で処理することで、最初に極性溶媒に所定時間(例えば、30〜60分間)浸漬した使用済みの負極電極内の各活物質粒子表面から堆積物が剥がれ、極性溶媒中に電解液と堆積物が溶解される。電解液と堆積物が溶解された極性溶媒は系外に取り除けばよいが、これらも回収して再利用するのが望ましい。その後、再度新鮮な極性溶媒で当該負極電極をゆすぐことで、当該極性溶媒と共に僅かに残存する電解液と堆積物が略完全に洗い流され(洗い落され)、当該負極電極から取り除かれて溶媒処理電極とすることができる。 In this pretreatment step (a), the used negative electrode is treated with a polar solvent to form a solvent-treated electrode. Specifically, the used negative electrode is dissolved with a polar solvent to dissolve deposits adhering to the surface of the active material particles of the electrolytic solution and the negative electrode, and then rinsed (washed) again with a fresh polar solvent. By treating with the polar solvent in this way, the deposits are peeled off from the surface of each active material particle in the used negative electrode first immersed in the polar solvent for a predetermined time (for example, 30 to 60 minutes), and the electrolytic solution is dissolved in the polar solvent. And the sediment is dissolved. The polar solvent in which the electrolytic solution and the deposit are dissolved may be removed from the system, but it is desirable that these are recovered and reused. After that, by rinsing the negative electrode again with a fresh polar solvent, the electrolyte and deposits that remain slightly together with the polar solvent are almost completely washed away (washed off), and are removed from the negative electrode to be treated with a solvent. It can be an electrode.
ここで、グ極電極の活物質粒子の表面に付着した堆積物、詳しくは容量劣化の主成分であるところの堆積したLi有機塩類などLiを含む劣化物を総称して、単にSEI(solid electrolyte interface)とも称する。このSEIは、以下により作られると言われている。即ち、LIBの充放電使用を繰り返す間に、Liイオンが電極(正極/負極)活物質中と電解液との間で挿入・脱離(または合金・脱合金化)を繰り返す。その際に、電解液(有機溶媒+リチウム塩)が一部還元分解される。この還元分解された有機溶媒の分解生成物などの溶媒由来有機物やLi、正極由来イオンなどの複合物が、負極電極の活物質粒子の表面でLiイオンは通すが電子は通さないという膜を作るというものである。本実施形態では、このSEIが、誘電率で5.0以上の極性溶媒に特異的に溶解することから、上記極性溶媒による優れた洗浄効果を利用することで、使用済みの電極を粉砕することなく、再利用した際に高い容量回復率を発現し得るものである。なお、いわゆるSEIの他に、セル構成成分によってはLiFなどの塩類の堆積物も生じている可能性があるが、このような塩類も極性溶媒による洗浄を受ける為、効果は同様である。以下、本実施形態では堆積物をSEIに代表させて記述する。 Here, deposits attached to the surface of the active material particles of the electrode electrode, specifically, deteriorated substances containing Li, such as deposited Li organic salts, which are the main components of capacity deterioration, are simply referred to as SEI (solid electrolyte). Also referred to as interface). This SEI is said to be made by: That is, during repeated use of LIB charge / discharge, Li ions are repeatedly inserted and desorbed (or alloyed / dealloyed) between the electrode (positive electrode / negative electrode) active material and the electrolytic solution. At that time, the electrolytic solution (organic solvent + lithium salt) is partially reduced and decomposed. The organic compound derived from the solvent such as a decomposition product of the reductively decomposed organic solvent, or a composite such as Li and positive electrode-derived ions forms a film in which Li ions pass but no electrons pass through the surface of the active material particles of the negative electrode. That's it. In this embodiment, since this SEI specifically dissolves in a polar solvent having a dielectric constant of 5.0 or more, the used electrode is pulverized by utilizing the excellent cleaning effect of the polar solvent. In addition, a high capacity recovery rate can be achieved when it is reused. In addition to so-called SEI, there is a possibility that deposits of salts such as LiF may be generated depending on the cell constituent components. However, since these salts are also washed with a polar solvent, the effect is the same. Hereinafter, in the present embodiment, the deposit is described as being representative of SEI.
本前処理工程(a)では、極性溶媒で処理する際、超音波処理を行うのが望ましい。これは、使用済みの負極電極を極性溶媒に浸漬して処理する際、超音波処理を行うことで、超音波により負極活物質層内部まで良く洗うことができるためである。即ち、負極活物質層に満遍なく洗浄溶媒(極性溶媒)が浸透して洗浄できる。そのため負極活物質層内部の電解液及び負極(活物質粒子)表面のSEIまでも満遍なく極性溶媒に効果的に溶解させて取り除くことができるためである。超音波処理による洗浄は、望ましくは10分以上60分以下である。超音波処理による洗浄時間が10分以上であれば、満遍なく浸透させることができ、負極活物質層内部まで良く洗う(電解液と堆積物を取り除く)ことができる点で優れている。一方、超音波処理による洗浄時間が60分以内であれば、超音波により熱が上がりすぎて負極活物質層を痛めることもなく、また振動により活物質層が剥離することも無く、効果的に負極活物質層内部まで良く洗う(電解液と堆積物を取り除く)ことができる点で優れている。超音波(周波数)としては、負極電極の汚れ具合(特に負極(活物質粒子)表面のSEIの付着具合)により適宜調整すればよい。通常、40KHz近辺の周波数を用いれば十分であるが、頑固な汚れは、周波数を低くし、キャビテーションの力で落とすのが効果的であり、28kHz近辺の周波数を用いるのがよい。また繊細な汚れは、周波数を高くし、洗浄ムラを少なくして落とすのが効果的であり、100kHz以上の周波数を用いるのがよい。これらは、例えば、事前に予備実験など行うなどして、最適な超音波(周波数)を適宜決定するのが望ましい。ここで、上記使用済み負極電極とは、使用済みの積層型電池の負極電極をいう。また本実施形態での「極性溶媒」とは、誘電率で5.0以上の溶媒をいうものとする。 In the pretreatment step (a), it is desirable to perform ultrasonic treatment when treating with a polar solvent. This is because when the used negative electrode is soaked in a polar solvent and treated, the inside of the negative electrode active material layer can be well washed with ultrasonic waves by performing ultrasonic treatment. That is, the cleaning solvent (polar solvent) can permeate the negative electrode active material layer evenly and can be cleaned. Therefore, even the electrolyte solution inside the negative electrode active material layer and the SEI on the surface of the negative electrode (active material particles) can be uniformly dissolved and removed effectively in a polar solvent. Cleaning by ultrasonic treatment is desirably 10 minutes or more and 60 minutes or less. If the cleaning time by ultrasonic treatment is 10 minutes or more, it is excellent in that it can be permeated evenly and the inside of the negative electrode active material layer can be washed well (electrolytic solution and deposits are removed). On the other hand, if the cleaning time by the ultrasonic treatment is within 60 minutes, the heat is not increased excessively by the ultrasonic wave, and the negative electrode active material layer is not damaged, and the active material layer is not peeled off by vibration, effectively. It is excellent in that the inside of the negative electrode active material layer can be washed well (electrolytic solution and deposits are removed). The ultrasonic wave (frequency) may be appropriately adjusted according to the degree of contamination of the negative electrode (particularly, the degree of SEI adhesion on the surface of the negative electrode (active material particles)). Usually, it is sufficient to use a frequency in the vicinity of 40 KHz. However, for stubborn dirt, it is effective to lower the frequency and remove it with the force of cavitation, and it is preferable to use a frequency in the vicinity of 28 kHz. Further, it is effective to remove the delicate dirt by increasing the frequency and reducing the cleaning unevenness, and it is preferable to use a frequency of 100 kHz or more. It is desirable to appropriately determine the optimum ultrasonic wave (frequency), for example, by conducting a preliminary experiment in advance. Here, the used negative electrode refers to a negative electrode of a used stacked battery. Further, the “polar solvent” in the present embodiment refers to a solvent having a dielectric constant of 5.0 or more.
上記極性溶媒としては、特に制限されるものではないが例えば、水、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのプロトン性の極性溶媒;ジエチルエーテル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ピリジン、ジメチルスルフォキシド、アセトニトリル、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、エチレングリコールジメチルエーテルなどの非プロトン性の極性溶媒などを用いることができる。但し、これら極性溶媒に何ら制限されるものではない。また上記に例示した極性溶媒を1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでもプロトン性の極性溶媒を用いるのが望ましい。 Although it does not restrict | limit especially as said polar solvent, For example, water, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, formic acid, acetic acid, propionic acid, ethylene glycol, propylene glycol, etc. Protic polar solvents; aprotic polar solvents such as diethyl ether, ethyl acetate, tetrahydrofuran, pyridine, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, ethylene glycol dimethyl ether A polar solvent or the like can be used. However, it is not limited to these polar solvents. Moreover, the polar solvent illustrated above may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, it is desirable to use a protic polar solvent.
前処理工程(b)について
次に、前処理工程(b)として、当該溶媒処理電極を乾燥する工程を行う。
About pre-processing process (b) Next, the process of drying the said solvent processing electrode is performed as pre-processing process (b).
かかる乾燥には、(i)電池を作製する際に電極製造過程で電極スラリーを塗布した集電体を乾燥させるのと同様の条件で乾燥を行えばよいが、かかる方法に何ら制限されるものではない。例えば、溶媒処理電極を適当な乾燥条件で乾燥して乾燥電極とすることができる。上記(i)の乾燥条件としては、真空乾燥機内で、0.1atm以下で、60〜150℃で5〜24時間乾燥を行えばよい。但し、上記(i)の乾燥条件に何ら制限されるものではなく、上記乾燥条件の範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。減圧を戻す際には、ドライボックス内でドライエアまたはアルゴンガスを用いて行うのが望ましい。あるいは(ii)溶媒処理電極をドライボックス内で、ドライエア(乾燥空気)またはArガスを用い、適当な乾燥条件で乾燥して乾燥電極とすることもできる。上記(ii)の乾燥条件としては、大気圧下で、60〜150℃で3〜24時間乾燥を行えばよい。但し、上記(ii)の乾燥条件に何ら制限されるものではなく、上記乾燥条件の範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。上記(i)の乾燥時の真空乾燥機内の圧力が0.1atm以下であれば、十分減圧(真空)状態にできるため、気化した溶媒が再度液化することなく減圧除去することができ、負極電極内部まで短時間で十分に乾燥することができる点で優れている。上記(ii)の乾燥時にドライボックス内で、ドライエアまたはArガスを用いる場合にも、気化した溶媒が再度液化することなくドライボックス外に除去することができ、負極電極内部まで短時間で十分に乾燥することができる点で優れている。上記(i)(ii)の乾燥温度が60℃以上であれば、有機溶媒を素早く蒸発させることができ、負極電極内部まで短時間で十分に乾燥することができる。乾燥温度が150℃以下では、負極活物質などの劣化を招くことなく、乾燥速度を高めることができる点で優れている。また上記(i)(ii)の乾燥時間が3時間以上であれば、有機溶媒を残留させることなく電極内部まで十分に乾燥することができる。乾燥時間が24時間以下であれば、負極電極内部まで十分に乾燥できており、乾燥コストも抑制できる点で優れている。但し、本実施形態では、上記乾燥方法に何ら制限されるものではない。上記した真空乾燥機を用いて真空加熱による乾燥を行うのが溶媒処理電極内部に極性溶媒が残留することなく、負極活物質層の内部まで満遍なく真空加熱状態とすることができ、より均一に乾燥することができる点で優れている。 The drying may be performed under the same conditions as (i) drying the current collector coated with the electrode slurry in the electrode manufacturing process when the battery is manufactured, but is not limited to such a method. is not. For example, the solvent-treated electrode can be dried under appropriate drying conditions to form a dry electrode. As the drying condition of (i) above, drying may be performed at 60 to 150 ° C. for 5 to 24 hours at 0.1 atm or less in a vacuum dryer. However, it is not limited at all to the drying conditions of (i) above, and even if it is outside the range of the drying conditions, there is no limitation as long as it does not impair the effects of the present embodiment. . When returning the pressure reduction, it is desirable to use dry air or argon gas in a dry box. Alternatively, (ii) the solvent-treated electrode can be dried in a dry box using dry air (dry air) or Ar gas under suitable drying conditions to obtain a dry electrode. The drying condition (ii) may be performed at 60 to 150 ° C. for 3 to 24 hours under atmospheric pressure. However, it is not limited at all to the drying condition of (ii), and even if it is outside the range of the drying condition, it is not limited at all as long as it does not impair the effects of this embodiment. . If the pressure in the vacuum dryer at the time of drying (i) is 0.1 atm or less, the pressure can be sufficiently reduced (vacuum), so that the vaporized solvent can be removed under reduced pressure without liquefaction again. It is excellent in that the inside can be sufficiently dried in a short time. Even when dry air or Ar gas is used in the dry box during the drying of (ii) above, the vaporized solvent can be removed outside the dry box without being liquefied again, and the inside of the negative electrode can be sufficiently removed in a short time. It is excellent in that it can be dried. If the drying temperature of said (i) and (ii) is 60 degreeC or more, an organic solvent can be evaporated quickly and it can fully dry to a negative electrode inside for a short time. A drying temperature of 150 ° C. or lower is excellent in that the drying rate can be increased without causing deterioration of the negative electrode active material or the like. Moreover, if the drying time of said (i) (ii) is 3 hours or more, it can fully dry to the inside of an electrode, without leaving an organic solvent. When the drying time is 24 hours or less, the inside of the negative electrode can be sufficiently dried, and the drying cost is excellent. However, in the present embodiment, the drying method is not limited at all. Drying by vacuum heating using the vacuum dryer described above does not leave a polar solvent inside the solvent-treated electrode, it can be uniformly heated to the inside of the negative electrode active material layer, and drying more uniformly Excellent in that it can be done.
次に、本工程(1)では、例えば、図3〜5に示すような負極剥離装置を用いることができる。 Next, in this step (1), for example, a negative electrode peeling apparatus as shown in FIGS. 3 to 5 can be used.
ここで、図3の負極剥離装置31は、剥離槽15内に剥離液である水溶液16が適量入れられ、加熱装置(ヒーターなど)17上の設けられた構成となっている。 Here, the negative electrode stripping device 31 of FIG. 3 has a configuration in which an appropriate amount of the aqueous solution 16 as a stripping solution is placed in the stripping tank 15 and provided on a heating device (such as a heater) 17.
また、図4の負極剥離装置32は、剥離槽15内に剥離液である水溶液16が適量入れられ、加熱装置(ヒーターなど)17上の設けられた構成は図3の負極剥離装置31と同様である。負極剥離装置32では、更に、水溶液16中に浸漬されたプロペラ(撹拌羽根)18が剥離槽15の上方の撹拌モーター19に連結された撹拌装置が設けられており、プロペラ(撹拌羽根)18と負極電極が接触しないように、剥離槽15内のプロペラ(撹拌羽根)18よりも高い位置にステンレス製網20が取り付けられた構成となっている。即ち、プロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ(撹拌羽根)18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網10の上の方に負極電極8を入れる(浸漬する)ようにしたものである。図4の負極剥離装置32では、撹拌装置(手段)としてプロペラ攪拌のものを使用したが、攪拌は、プロペラに限られるものではなく、エアーの吹き込みによるものや、マグネチックスターラーによる攪拌子によるもの等、攪拌できる装置であれば良いことは勿論である。また、マグネチックスターラーによる攪拌子によるもの等は、図5の負極剥離装置33にも十分に適用可能である。 Further, the negative electrode peeling device 32 in FIG. 4 has an appropriate amount of the aqueous solution 16 as a peeling solution in the peeling tank 15, and the configuration provided on the heating device (heater or the like) 17 is the same as the negative electrode peeling device 31 in FIG. 3. It is. The negative electrode stripping device 32 is further provided with a stirring device in which a propeller (stirring blade) 18 immersed in the aqueous solution 16 is connected to a stirring motor 19 above the stripping tank 15. A stainless steel net 20 is attached at a position higher than the propeller (stirring blade) 18 in the peeling tank 15 so that the negative electrode does not contact. That is, the propeller can be stirred, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless steel mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller (stirring blade) 18, and the negative electrode 8 is inserted (immersed) above the stainless steel mesh 10. It is. In the negative electrode peeling device 32 of FIG. 4, a propeller stirring device is used as the stirring device (means), but the stirring is not limited to the propeller, but by air blowing or by a magnetic stirrer stirrer Of course, any device capable of stirring can be used. Moreover, the thing by the stirring bar by a magnetic stirrer etc. can fully be applied also to the negative electrode peeling apparatus 33 of FIG.
更に、図5の負極剥離装置33は、ステンレス製耐圧容器21とステンレス製耐圧容器蓋22とを備えており、耐圧容器21内に剥離液である水溶液16が適量入れられ、加熱装置(ヒーターなど)17上の設けられた構成は図3の負極剥離装置31と同様である。負極剥離装置33では、更に、ステンレス製耐圧容器蓋22には耐圧容器21内の圧力を調整するための調圧弁23が設けられている。またステンレス製耐圧容器蓋22を閉じた際に耐圧容器内が密閉(シール)可能なように、耐圧容器21と耐圧容器蓋22との周縁接合部のフランジ部分(耐圧容器21側又は耐圧容器蓋22側)にシール部材24が設けられた構成となっている。図5の負極剥離装置33は、100℃を超える温度の水溶液に浸漬する場合に適している。 Furthermore, the negative electrode peeling apparatus 33 of FIG. 5 includes a stainless steel pressure vessel 21 and a stainless steel pressure vessel lid 22, and an appropriate amount of the aqueous solution 16 as a peeling solution is placed in the pressure vessel 21, and a heating device (such as a heater). ) The structure provided on 17 is the same as that of the negative electrode peeling apparatus 31 of FIG. In the negative electrode peeling device 33, the stainless pressure vessel 22 is further provided with a pressure regulating valve 23 for adjusting the pressure in the pressure vessel 21. Further, the flange portion (the pressure vessel 21 side or the pressure vessel lid) of the peripheral joint portion between the pressure vessel 21 and the pressure vessel lid 22 so that the inside of the pressure vessel can be sealed when the stainless pressure vessel lid 22 is closed. 22 side) is provided with a seal member 24. The negative electrode peeling apparatus 33 of FIG. 5 is suitable when immersed in an aqueous solution having a temperature exceeding 100 ° C.
上記した負極剥離装置31〜33の加熱装置(ヒーターなど)17は、剥離液(水溶液)16の温度(液温ないし水温)が、設定温度(実施例参照のこと)に制御し得るものを用いればよい。すなわち、剥離液(水溶液)16の温度(液温ないし水温)が、負極電極を浸漬した際に、所定温度範囲(50℃より高い温度)になるように温度を設定すればよい。また負極電極を浸漬前後で水溶液16の水温が急激に変化しないように、浸漬前に予め50℃程度まで負極電極を温風等を用いて加温していてもよい。 As the heating device (heater or the like) 17 of the negative electrode stripping devices 31 to 33 described above, a device in which the temperature (liquid temperature or water temperature) of the stripping solution (aqueous solution) 16 can be controlled to a set temperature (see Examples) is used. That's fine. That is, the temperature may be set so that the temperature (liquid temperature or water temperature) of the stripping solution (aqueous solution) 16 falls within a predetermined temperature range (temperature higher than 50 ° C.) when the negative electrode is immersed. In addition, the negative electrode may be preheated to about 50 ° C. using warm air or the like before immersion so that the water temperature of the aqueous solution 16 does not change suddenly before and after the immersion of the negative electrode.
本工程(1)では、非水系バインダを含む負極活物質層と集電体とを有する負極電極8を、上記した負極剥離装置31ないし33の加熱装置(ヒーターなど)17により50℃より高い温度に加温された剥離液(水溶液)16中に浸漬する。 In this step (1), the negative electrode 8 having a negative electrode active material layer containing a non-aqueous binder and a current collector is heated to a temperature higher than 50 ° C. by the heating device (heater or the like) 17 of the negative electrode peeling devices 31 to 33 described above. It is immersed in a stripping solution (aqueous solution) 16 that has been heated.
負極電極を浸漬した際の浸漬温度(剥離液(水溶液)16の温度)は、50℃より高い温度、好ましくは60℃以上である。これは、浸漬温度が50℃では剥離できないのに対し、60℃以上であれば剥離でき、尚且つ負極活物質層の構成部材の劣化を抑えることができる。その結果、この剥離した負極活物質層を再利用して得られた負極電極を用いた再生電池において、高い容量回復率(表1参照)を発現することができるためである。 The immersion temperature when the negative electrode is immersed (the temperature of the stripping solution (aqueous solution) 16) is higher than 50 ° C., preferably 60 ° C. or higher. This can be peeled off at an immersion temperature of 50 ° C., but can be peeled off at 60 ° C. or higher, and can suppress deterioration of the constituent members of the negative electrode active material layer. As a result, a high capacity recovery rate (see Table 1) can be exhibited in the rechargeable battery using the negative electrode obtained by reusing the peeled negative electrode active material layer.
負極電極を浸漬した際の浸漬時間は、浸漬温度(水溶液16の水温)により異なることから、特に制限されるものではなく、負極電極8を構成する負極活物質層7が集電体5(+負極タブ3)から剥離するまで浸漬すればよい(実施例1〜12参照)。実施例の実験結果を参酌すれば、浸漬時間は、浸漬温度に応じて、0.05〜10時間の範囲、好ましくは0.1〜6時間の範囲で適宜選択すればよい。なお、図3、5の負極剥離装置31、33では、図4のような撹拌装置は備えていないが、加熱装置(ヒーターなど)の加熱により剥離槽15ないし耐圧容器21内の水溶液16の対流を起こさせるができる。この対流現象により、特に撹拌装置を備えなくとも、負極電極8を構成する負極活物質層7を集電体5(+負極タブ3)から剥離させることができる。好ましくは、図4に示すような撹拌装置を備えた負極剥離装置32を用いて、本工程(1)において、攪拌する工程を含むのが望ましい。攪拌により剥離時間が短縮することができるためである(実施例参照のこと)。 Since the immersion time when the negative electrode is immersed varies depending on the immersion temperature (water temperature of the aqueous solution 16), it is not particularly limited, and the negative electrode active material layer 7 constituting the negative electrode 8 has the current collector 5 (+ What is necessary is just to immerse until it peels from the negative electrode tab 3) (refer Examples 1-12). In consideration of the experimental results of the examples, the immersion time may be appropriately selected in the range of 0.05 to 10 hours, preferably in the range of 0.1 to 6 hours, depending on the immersion temperature. 3 and 5 are not provided with the stirring device as shown in FIG. 4, but the convection of the aqueous solution 16 in the peeling tank 15 or the pressure vessel 21 is caused by heating by a heating device (such as a heater). Can be awakened. Due to this convection phenomenon, the negative electrode active material layer 7 constituting the negative electrode 8 can be peeled off from the current collector 5 (+ the negative electrode tab 3) without particularly providing a stirring device. Preferably, it is desirable to include a step of stirring in this step (1) using the negative electrode peeling device 32 provided with a stirring device as shown in FIG. It is because peeling time can be shortened by stirring (refer an Example).
また、本工程(1)で用いられる水溶液16としては、水が好ましく、詳しくは純水、イオン交換水、上水(水道水)、井戸水(地下水)、雨水(貯留水)、工業用水、海水から淡水化した水、下水処理した水などを用いることができる。また、水には、本発明の作用効果を妨げない範囲内であれば、乾燥により揮発する水溶性溶剤(例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノールなど)や各種の添加剤(例えば、界面活性剤など)が適量混入されていてもよい。 The aqueous solution 16 used in this step (1) is preferably water. Specifically, pure water, ion exchange water, tap water (tap water), well water (ground water), rain water (reserved water), industrial water, sea water From the above, desalted water, sewage-treated water and the like can be used. In addition, water is a water-soluble solvent (for example, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, etc.) or various additives (for example, an interface) that volatilizes by drying as long as it does not interfere with the effects of the present invention. An appropriate amount of an activator or the like may be mixed.
また、本再利用方法において、非水系バインダを含む負極活物質層としたのは、実施例に示すように、SBRのような水分散系バインダ(水系バインダ)を含む負極活物質層では、工程(1)により集電体から負極活物質層を剥離することができない為である。一方、PVDFのような有機溶剤系バインダ(非水系バインダ)を含む負極活物質層では、工程(1)により集電体から負極活物質層を剥離することができることを見出したものである。更に、工程(3)により、剥離、回収した負極活物質層を、通常の粘度調整溶媒(例えば、NMPなど)によりスラリー化することができ、集電体に塗布し、負極活物質層を形成することで、負極電極として再利用し得ることを見出し得たものである。なお、非水系バインダについては、電池の構成要件の説明のうち、(1)(b)活物質層の欄の負極活物質層7に用いられる非水系バインダの欄で説明したものが挙げられる。 In the reuse method, the negative electrode active material layer containing a non-aqueous binder is used in the negative electrode active material layer containing an aqueous dispersion binder (aqueous binder) such as SBR, as shown in the examples. This is because the negative electrode active material layer cannot be peeled from the current collector by (1). On the other hand, it has been found that in a negative electrode active material layer containing an organic solvent binder (non-aqueous binder) such as PVDF, the negative electrode active material layer can be peeled off from the current collector by the step (1). Furthermore, the negative electrode active material layer peeled and recovered in step (3) can be slurried with a normal viscosity adjusting solvent (for example, NMP) and applied to a current collector to form a negative electrode active material layer. By doing so, it has been found that it can be reused as a negative electrode. As for the non-aqueous binder, those described in the column of the non-aqueous binder used for the negative electrode active material layer 7 in the column of (1) (b) active material layer in the description of the constituent requirements of the battery can be given.
工程(2)について
本再利用方法では、工程(2)として、剥離した前記負極活物質層を回収する工程を行う。
Step (2) In this recycling method, as the step (2), a step of collecting the peeled negative electrode active material layer is performed.
工程(2)では、例えば、(a)剥離槽15や耐圧容器21から負極集電体(+負極タブ)を磁石などを用いて回収した後、剥離槽15や耐圧容器21内の残留物(水溶液16+負極活物質層)を濾過することで、負極活物質層を回収することができる。あるいは(b)前記残留物(水溶液16+負極活物質層)から網などを用いて負極活物質層を掬い取って回収してもよい。この場合には、加温された水溶液16を、上記工程(1)に再利用することで、水溶液を加熱するのに用いるエネルギー量を低減でき、CO2の排出削減にも寄与し、経済的でもある点で優れている。あるいは(c)剥離槽15や耐圧容器21の内容物(水溶液16+剥離した負極活物質層+負極集電体(+負極タブ))を濾過することで、剥離した負極活物質層+負極集電体(+負極タブ)を回収する。その後、濾過物(剥離した負極活物質層+負極集電体(+負極タブ))から磁石などを用いて負極集電体(+負極タブ)を回収することで、剥離した負極活物質層を単離、回収してもよいなど、特に制限されるものではない。 In step (2), for example, (a) after collecting the negative electrode current collector (+ negative electrode tab) from the peeling tank 15 or the pressure vessel 21 using a magnet or the like, the residue in the peeling tank 15 or the pressure vessel 21 ( The negative electrode active material layer can be recovered by filtering the aqueous solution 16 + the negative electrode active material layer. Alternatively, (b) the negative electrode active material layer may be scraped and collected from the residue (aqueous solution 16 + negative electrode active material layer) using a net or the like. In this case, by reusing the heated aqueous solution 16 in the above step (1), the amount of energy used to heat the aqueous solution can be reduced, contributing to the reduction of CO 2 emissions, and economical. But it ’s good in some ways. Or (c) The contents of the peeling tank 15 and the pressure vessel 21 (aqueous solution 16 + peeled negative electrode active material layer + negative electrode current collector (+ negative electrode tab)) are filtered to remove the peeled negative electrode active material layer + negative electrode current collector. Collect body (+ negative electrode tab). Thereafter, the negative electrode current collector (+ negative electrode tab) is recovered from the filtrated material (peeled negative electrode active material layer + negative electrode current collector (+ negative electrode tab)) using a magnet or the like. There is no particular limitation such as isolation and recovery.
回収した負極活物質層は、適当な方法で乾燥すればよい。ここで、回収した前記負極活物質層の乾燥では、負極活物質層の構成成分が劣化しない範囲内で行えばよい。乾燥方法としては、自然乾燥、熱風乾燥、真空乾燥など、特に制限されるものではない。例えば、真空乾燥の場合、乾燥条件としては、真空乾燥機内で、0.1atm以下で、60〜150℃で0.5〜5時間程度、乾燥を行えばよい。但し、かかる乾燥条件に何ら制限されるものではなく、上記乾燥条件の範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。減圧に戻す際には、ドライボックス内でドライエアまたはArガスを用いて行うのが望ましい。また、熱風乾燥の場合、乾燥条件としては、熱風乾燥機内で、大気圧下で、60〜150℃で0.5〜5時間程度乾燥を行えばよい。但し、かかる乾燥条件に何ら制限されるものではなく、上記乾燥条件の範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。真空乾燥時の真空乾燥機内の圧力が0.1atm以下であれば、負極活物質層内部まで短時間で十分に乾燥することができる点で優れている。熱風乾燥時にドライボックス内でドライエアまたはArガスを用いる場合にも、負極活物質層内部まで短時間で十分に乾燥することができる点で優れている。熱風乾燥や真空乾燥の乾燥温度が60℃以上、好ましくは100℃以上であれば、水溶液を素早く蒸発させることができ、負極活物質層内部まで短時間で十分に乾燥することができる。乾燥温度が150℃以下、好ましくは120℃以下では、負極活物質などの劣化を招くことなく、乾燥速度を高めることができる点で優れている。また上記熱風乾燥や真空乾燥の乾燥時間が0.5時間以上であれば、水溶液を残留させることなく負極活物質層内部まで十分に乾燥することができる。乾燥時間が5時間以下であれば、負極活物質層内部まで十分に乾燥できており、乾燥コストも抑制できる点で優れている。但し、本実施形態では、上記乾燥方法に何ら制限されるものではない。上記した真空乾燥機を用いて真空加熱による乾燥を行うのが、負極活物質層内部に水溶液が残留することなく、負極活物質層の内部まで満遍なく真空加熱状態とすることができる。その結果、より均一に乾燥することができる点で優れている。そして、熱風乾燥よりも真空乾燥を用いれば、上記した乾燥時間を短縮可能である。 The collected negative electrode active material layer may be dried by an appropriate method. Here, the recovered negative electrode active material layer may be dried within a range in which the constituent components of the negative electrode active material layer do not deteriorate. The drying method is not particularly limited, such as natural drying, hot air drying, and vacuum drying. For example, in the case of vacuum drying, as drying conditions, drying may be performed at 60 to 150 ° C. for about 0.5 to 5 hours at 0.1 atm or less in a vacuum dryer. However, the drying conditions are not limited at all, and are not limited as long as the operational effects of the present embodiment are not impaired even if they are outside the range of the drying conditions. When returning to a reduced pressure, it is desirable to use dry air or Ar gas in a dry box. In the case of hot air drying, as drying conditions, drying may be performed at 60 to 150 ° C. for about 0.5 to 5 hours under atmospheric pressure in a hot air dryer. However, the drying conditions are not limited at all, and are not limited as long as the operational effects of the present embodiment are not impaired even if they are outside the range of the drying conditions. If the pressure in the vacuum dryer at the time of vacuum drying is 0.1 atm or less, it is excellent in that the inside of the negative electrode active material layer can be sufficiently dried in a short time. Even when dry air or Ar gas is used in a dry box during hot air drying, the inside of the negative electrode active material layer can be sufficiently dried in a short time. If the drying temperature of hot air drying or vacuum drying is 60 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, the aqueous solution can be quickly evaporated, and the inside of the negative electrode active material layer can be sufficiently dried in a short time. A drying temperature of 150 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower, is excellent in that the drying rate can be increased without causing deterioration of the negative electrode active material or the like. Moreover, if the drying time of the said hot air drying or vacuum drying is 0.5 hour or more, it can fully dry to the negative electrode active material layer inside, without leaving aqueous solution. When the drying time is 5 hours or less, the inside of the negative electrode active material layer can be sufficiently dried, which is excellent in that the drying cost can be suppressed. However, in the present embodiment, the drying method is not limited at all. Drying by vacuum heating using the above-described vacuum dryer can uniformly bring the inside of the negative electrode active material layer into a vacuum heated state without any aqueous solution remaining inside the negative electrode active material layer. As a result, it is excellent in that it can be dried more uniformly. And if vacuum drying is used rather than hot air drying, the above-mentioned drying time can be shortened.
工程(3)について
本再利用方法では、工程(3)として、回収(乾燥)した前記負極活物質層を再び集電体に貼り付ける工程を行う。
Step (3) In this reuse method, as the step (3), a step of attaching the recovered (dried) negative electrode active material layer to the current collector again is performed.
工程(3)では、回収(乾燥)した前記負極活物質層を、例えば、スラリー化し、このスラリーを、集電体に塗布、乾燥することで、再び負極活物質層を形成する(貼り付ける)工程である。こうして得られた負極電極は、再生電池(LIB)の負極電極として再利用することができる(実施例参照)。 In the step (3), for example, the recovered (dried) negative electrode active material layer is made into a slurry, and this slurry is applied to a current collector and dried to form (attach) the negative electrode active material layer again. It is a process. The negative electrode thus obtained can be reused as a negative electrode for a regenerative battery (LIB) (see Examples).
ここで、回収(乾燥)した前記負極活物質層をスラリー化するには、例えば、撹拌・混合装置(混練装置)に乾燥した負極活物質層と粘度調整溶媒とを入れて、所定温度で撹拌、混合すればよい。 Here, in order to make the recovered (dried) negative electrode active material layer into a slurry, for example, the dried negative electrode active material layer and the viscosity adjusting solvent are put into a stirring / mixing device (kneading device) and stirred at a predetermined temperature. , Mix.
撹拌・混合装置(混練装置)としては特に制限されるものではなく、従来公知の電極スラリーを調製するのに用いた装置を利用することができる。具体的には、実施例で用いたようなホモジナイザー等を用いることができるが、かかる装置に何ら制限されるものではない。 The stirring / mixing device (kneading device) is not particularly limited, and a device used to prepare a conventionally known electrode slurry can be used. Specifically, a homogenizer or the like as used in the examples can be used, but the apparatus is not limited to this.
粘度調整溶媒は、LIBを製造する際の負極スラリーを形成するのに用いられる粘度調整溶媒(例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)など)を使用することができる。また、その使用量もLIBを製造する際の負極スラリーを同程度の粘度となるように、適宜調整すればよい。 As the viscosity adjusting solvent, a viscosity adjusting solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)) used for forming a negative electrode slurry for producing LIB can be used. Further, the amount used thereof may be appropriately adjusted so that the negative electrode slurry used in the production of LIB has the same viscosity.
上記所定温度としては、乾燥した負極活物質層中の非水系バインダを粘度調整溶媒に溶解させるのに適した温度であって、該負極活物質層の構成成分を劣化させない程度の温度であればよい。具体的には、60〜120℃の範囲が望ましいが、上記温度範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。 The predetermined temperature is a temperature that is suitable for dissolving the non-aqueous binder in the dried negative electrode active material layer in the viscosity adjusting solvent, and is a temperature that does not deteriorate the components of the negative electrode active material layer. Good. Specifically, a range of 60 to 120 ° C. is desirable, but even if outside the above temperature range, there is no limitation as long as it does not impair the effects of the present embodiment.
また、得られたスラリーを集電体に塗布、乾燥して負極活物質層を形成する方法としては、特に制限されるものではなく、LIBを製造する際に、負極スラリーを集電体に塗布、乾燥して負極活物質層を形成する方法を適用することができる(実施例参照のこと)。 In addition, the method of applying the obtained slurry to a current collector and drying to form a negative electrode active material layer is not particularly limited, and the negative electrode slurry is applied to the current collector when LIB is produced. A method of forming a negative electrode active material layer by drying can be applied (see Examples).
上記集電体としては、新品の集電体を用いてもよいし、回収後の状態がよければ工程(1)で回収した集電体を再利用してもよい。 As the current collector, a new current collector may be used, or the current collected in step (1) may be reused if the state after collection is good.
また、得られたスラリーを集電体に塗布するには、従来公知の塗布方法を適用し得るものであり、例えば、実施例に示すようにダイコート等を用いて塗布することができるが、かかる塗布方法に何ら制限されるものではない。 In addition, in order to apply the obtained slurry to the current collector, a conventionally known application method can be applied. For example, as shown in the examples, it can be applied using a die coat or the like. The application method is not limited at all.
得られたスラリーを集電体に塗布後、乾燥する方法としてもして、従来公知の乾燥方法を適用し得るものであり、真空乾燥や熱風乾燥などを用いることができる。真空乾燥条件としては、真空乾燥機内で、0.1atm以下で、110〜150℃で5〜24時間乾燥を行えばよい。但し、上記真空乾燥条件に何ら制限されるものではなく、上記乾燥条件の範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。減圧を戻す際には、ドライボックス内でドライエアまたはアルゴンガスを用いて行うのが望ましい。あるいはドライボックス内で、ドライエア(乾燥空気)またはArガスを用い、適当な乾燥条件で熱風乾燥することもできる。熱風乾燥条件としては、大気圧下で、110〜150℃で3〜24時間乾燥を行えばよい。但し、上記熱風乾燥条件に何ら制限されるものではなく、上記乾燥条件の範囲を外れていても、本実施形態の作用効果を損なわない範囲であれば、何ら制限されるものではない。上記真空乾燥時の真空乾燥機内の圧力が0.1atm以下であれば、十分減圧(真空)状態にできるため、気化した溶媒が再度液化することなく減圧除去することができ、負極電極内部まで短時間で十分に乾燥することができる点で優れている。上記熱風乾燥時にドライボックス内で、ドライエアまたはArガスを用いる場合にも、気化した溶媒が再度液化することなくドライボックス外に除去することができ、負極電極内部まで短時間で十分に乾燥することができる点で優れている。上記乾燥温度が110℃以上であれば、粘度調整溶媒を素早く蒸発させることができ、負極電極内部まで短時間で十分に乾燥することができる。乾燥温度が150℃以下では、負極活物質などの劣化を招くことなく、乾燥速度を高めることができる点で優れている。また上記乾燥時間が3時間以上であれば、粘度調整溶媒を残留させることなく負極電極内部まで十分に乾燥することができる。乾燥時間が24時間以下であれば、負極電極内部まで十分に乾燥できており、乾燥コストも抑制できる点で優れている。但し、本実施形態では、上記乾燥方法に何ら制限されるものではない。上記した真空乾燥機を用いて真空加熱による乾燥を行うのが粘度調整溶媒が残留することなく、負極活物質層の内部まで満遍なく真空加熱状態とすることができ、より均一に乾燥することができる点で優れている。 As a method of drying the obtained slurry after applying it to the current collector, a conventionally known drying method can be applied, and vacuum drying or hot air drying can be used. As vacuum drying conditions, drying may be performed at 110 to 150 ° C. for 5 to 24 hours at 0.1 atm or less in a vacuum dryer. However, it is not limited at all to the above vacuum drying conditions, and even if it is outside the range of the above drying conditions, it is not limited at all as long as it does not impair the effects of the present embodiment. When returning the pressure reduction, it is desirable to use dry air or argon gas in a dry box. Alternatively, dry air (dry air) or Ar gas may be used in a dry box to dry with hot air under suitable drying conditions. As hot air drying conditions, drying may be performed at 110 to 150 ° C. for 3 to 24 hours under atmospheric pressure. However, it is not limited to the hot air drying conditions, and even if it is outside the range of the drying conditions, there is no limitation as long as it does not impair the effects of the present embodiment. If the pressure in the vacuum dryer at the time of the vacuum drying is 0.1 atm or less, a sufficiently reduced pressure (vacuum) state can be obtained, so that the evaporated solvent can be removed under reduced pressure without liquefaction again, and the inside of the negative electrode can be shortened. It is excellent in that it can be sufficiently dried in time. Even when dry air or Ar gas is used in the dry box during hot air drying, the vaporized solvent can be removed outside the dry box without being liquefied again, and the inside of the negative electrode can be sufficiently dried in a short time. It is excellent in that it can. When the drying temperature is 110 ° C. or higher, the viscosity adjusting solvent can be quickly evaporated, and the inside of the negative electrode can be sufficiently dried in a short time. A drying temperature of 150 ° C. or lower is excellent in that the drying rate can be increased without causing deterioration of the negative electrode active material or the like. When the drying time is 3 hours or longer, the inside of the negative electrode can be sufficiently dried without leaving the viscosity adjusting solvent. When the drying time is 24 hours or less, the inside of the negative electrode can be sufficiently dried, and the drying cost is excellent. However, in the present embodiment, the drying method is not limited at all. Drying by vacuum heating using the vacuum dryer described above can be uniformly heated to the inside of the negative electrode active material layer without leaving the viscosity adjusting solvent, and can be dried more uniformly. Excellent in terms.
なお、本工程(3)では、集電体に負極活物質層を形成したもの(負極電極)を、実施例に示すように、所定サイズに切断後、負極活物質層を形成していない集電体の端部に負極タブを取りつけて、負極電極を形成する工程までを含めてもよい。但し、当該工程は、集電体に負極活物質層を形成したもの(負極電極)を用いて再利用電池を製造する工程の一部に含めてもよい。 In this step (3), a current collector in which a negative electrode active material layer is formed (negative electrode) is cut into a predetermined size and a negative electrode active material layer is not formed as shown in the examples. Up to the step of attaching the negative electrode tab to the end of the electric body and forming the negative electrode may be included. However, this step may be included in a part of the step of manufacturing a reusable battery using a current collector in which a negative electrode active material layer is formed (negative electrode).
また、本実施形態では、上記した負極活物質層の再利用方法により得られた負極電極を用いて再利用電池の製造することができる。 In the present embodiment, a reusable battery can be manufactured using the negative electrode obtained by the above-described method for reusing a negative electrode active material layer.
かかる再利用電池の製造方法としては、特に制限されるものではなく、従来公知のLIBの電池の製造方法を用いて行うことができる。即ち、上記した負極活物質層の再利用方法により得られた負極電極と、従来公知のLIBの製造方法により得られた正極電極と、従来公知のセパレータを用いて、図1に示すように積層して発電要素を組み立てる。この発電要素を電池外装材(例えば、ラミネートフィルム外装材)内に収納した電池に、新品の電池と同様にして電解液を注液することで、再利用電池を得ることができる。詳しくは、上記した負極活物質層の再利用方法により得られた負極電極、さらに既存の方法で得られた正極電極及び未使用セパレータを複数用いて組み立てて発電要素とする。この発電要素を未使用の電池外装材(ラミネートフィルム外装材)に収納し、新品の電池と同様にして電解液を注液することで、再利用電池を得ることができる。ここで、注液することでセパレータに電解液が含浸され、電解質層が形成される(この時点で発電要素が完成するともいえる。)。 The method for producing such a reusable battery is not particularly limited, and can be performed using a conventionally known method for producing a LIB battery. That is, the negative electrode obtained by the above-described method for reusing the negative electrode active material layer, the positive electrode obtained by the conventionally known LIB manufacturing method, and the conventionally known separator are laminated as shown in FIG. Assemble the power generation element. A reusable battery can be obtained by injecting an electrolytic solution into a battery in which the power generation element is housed in a battery exterior material (for example, a laminate film exterior material) in the same manner as a new battery. Specifically, a negative electrode obtained by the above-described method for reusing a negative electrode active material layer, a positive electrode obtained by an existing method, and a plurality of unused separators are assembled into a power generation element. A reusable battery can be obtained by storing this power generation element in an unused battery outer packaging material (laminate film outer packaging material) and injecting an electrolytic solution in the same manner as a new battery. Here, by injecting the liquid, the separator is impregnated with the electrolytic solution to form an electrolyte layer (it can be said that the power generation element is completed at this point).
本実施形態の作用効果としては、以下の通りである。 The effects of the present embodiment are as follows.
本実施形態によれば、水溶液を用いて、非水系バインダを含む負極活物質層と集電体とを(界面)剥離できる。そのため、負極活物質層の組成にほとんど変化なく回収できる。このため、剥離した負極活物質層を乾燥後、粘度調整溶媒(例えば、N−メチル−2−ピロリドン)を加えホモジナイザイーで撹拌、混合することによりスラリー化でき、負極集電体に塗布できる。これにより、高い容量回復率を有する負極電極として再利用できる(実施例参照)。 According to this embodiment, the negative electrode active material layer containing a non-aqueous binder and the current collector can be separated (interface) using an aqueous solution. Therefore, the composition of the negative electrode active material layer can be recovered with almost no change. For this reason, after drying the negative electrode active material layer which peeled, it can be made into a slurry by adding a viscosity adjustment solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone), and stirring and mixing by a homogenizer, and can apply | coat to a negative electrode collector. Thereby, it can reuse as a negative electrode which has a high capacity | capacitance recovery rate (refer an Example).
その結果、強酸、強アルカリを用いることもなく、固体廃棄物も発生しないため環境負荷が低く、安価な再生電池を供給できる。 As a result, no strong acid or strong alkali is used, and no solid waste is generated. Therefore, an environmentally friendly and inexpensive rechargeable battery can be supplied.
実施形態の効果を、以下の実施例を用いて説明する。ただし、実施形態の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。 The effects of the embodiment will be described using the following examples. However, the technical scope of the embodiment is not limited to the following examples.
[実施例1]
図1の正極集電体6にアルミニウム箔、正極活物質にマンガン酸リチウム(LiMn2O4)、ニッケル酸リチウム(LiNi0.8Co0.18Al0.05O2)、負極集電体5に銅箔、負極活物質に天然グラファイトを用いた図1、2に示すラミネート型リチウムイオン二次電池1を作製した。詳しくは、以下のようにして、図1、2に示すラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
[Example 1]
The positive electrode current collector 6 in FIG. 1 is an aluminum foil, the positive electrode active material is lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium nickelate (LiNi 0.8 Co 0.18 Al 0.05 O 2 ), and the negative electrode current collector. A laminated lithium ion secondary battery 1 shown in FIGS. 1 and 2 using copper foil 5 and natural graphite as the negative electrode active material was prepared. Specifically, the laminate type lithium ion secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 was produced as follows.
<正極の作製>
正極集電体6には、32mm×42mmの大きさ(面積)で厚さ20μmのアルミニウム箔(Al箔)を用い、正極活物質には平均粒子径5μmのマンガン酸リチウム(LiMn2O4)ニッケル酸リチウム(LiNi0.8Co0.18Al0.05O2)を用いた。バインダにはPVDFを用い、導電助剤としてカーボンブラックとグラファイトを用いた。正極12の作製は、電極組成比(質量比)が、活物質(マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム)、導電助剤(カーボンブラック、グラファイト)、バインダ(PVDF)の比率が、69:23:2:2:4になるようにした。まず、活物質、導電助剤及びバインダを計量し、これに適量のNMPを加えてホモジナイザーの容器に入れ、よく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを正極集電体6(Al箔;200mm×290mm)の片面に正極活物質層9部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。正極集電体(Al箔)6のもう一方の片面にも、正極活物質層9部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥しロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した正極12の正極活物質層15の厚さ(片面)は、出来上り時点で、80μmであった。この塗工された正極集電体から30mm×40mmの大きさになるように切り出した。当該正極活物質層9が形成されてない正極集電体6の片面の端部に正極タブ(集電板)4としてアルミニウムタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して正極(正極電極)12を得た。
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode current collector 6 is an aluminum foil (Al foil) having a size (area) of 32 mm × 42 mm and a thickness of 20 μm. The positive electrode active material is lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) having an average particle diameter of 5 μm. Lithium nickelate (LiNi 0.8 Co 0.18 Al 0.05 O 2 ) was used. PVDF was used as a binder, and carbon black and graphite were used as conductive aids. Preparation of the positive electrode 12 has an electrode composition ratio (mass ratio) of an active material (lithium manganate, lithium nickelate), a conductive assistant (carbon black, graphite), and a binder (PVDF) of 69: 23: 2. : 2: 4. First, an active material, a conductive additive, and a binder were weighed, an appropriate amount of NMP was added thereto, and the mixture was placed in a homogenizer container, and thoroughly stirred and mixed to prepare a slurry. Thereafter, using a die coater, a certain amount of this slurry is applied on one side of the positive electrode current collector 6 (Al foil; 200 mm × 290 mm) so that the positive electrode active material layer 9 has a size of 80 mm × 170 mm and dried. did. On the other side of the positive electrode current collector (Al foil) 6, a certain amount was applied so that the portion of the positive electrode active material layer 9 was 80 mm × 170 mm, dried, and pressed with a roll press. . It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. Thus, the thickness (single side | surface) of the positive electrode active material layer 15 of the positive electrode 12 produced was 80 micrometers at the time of completion. The coated positive electrode current collector was cut out to have a size of 30 mm × 40 mm. An aluminum tab as a positive electrode tab (current collector plate) 4 is joined (electrically connected) to one end of the positive electrode current collector 6 where the positive electrode active material layer 9 is not formed by ultrasonic welding (positive connection). Positive electrode) 12 was obtained.
<負極の作製>
負極集電体には、32mm×45mmの大きさ(面積)で厚さ10μmの銅箔を用いた。
<Production of negative electrode>
As the negative electrode current collector, a copper foil having a size (area) of 32 mm × 45 mm and a thickness of 10 μm was used.
(回収用負極電極の作製)
負極の作製は、電極組成比(質量比)が、活物質(天然グラファイト)、導電助剤(カーボンブラック)、バインダ(PVDF)の比率が、94.5:0.5:5になるようにした。まず、活物質、導電助剤及びバインダを計量し、これに適量のNMPを加えてホモジナイザーの容器に入れ、よく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。この負極の塗工部分(80mm×170mm)を切り出した。この塗工切出し品を大量に作り回収用負極電極(負極)として用いた。回収用負極電極(負極)の塗工量(負極活物質層重量)は負極重量の51.82質量%であった。
(Preparation of collection negative electrode)
The negative electrode is produced so that the electrode composition ratio (mass ratio) is such that the ratio of the active material (natural graphite), the conductive additive (carbon black), and the binder (PVDF) is 94.5: 0.5: 5. did. First, an active material, a conductive additive, and a binder were weighed, an appropriate amount of NMP was added thereto, and the mixture was placed in a homogenizer container, and thoroughly stirred and mixed to prepare a slurry. Thereafter, a predetermined amount of this slurry was applied to one side of a negative electrode current collector (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the negative electrode active material layer portion had a size of 80 mm × 170 mm and dried. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. A coating portion (80 mm × 170 mm) of this negative electrode was cut out. A large amount of this coated cut-out product was made and used as a recovery negative electrode (negative electrode). The coating amount (negative electrode active material layer weight) of the recovery negative electrode (negative electrode) was 51.82% by mass of the negative electrode weight.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が100℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。0.2時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚。銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)はすべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から0.2時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は100℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode peeling apparatus 31 of FIG. 3 was used. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 100 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 0.2 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2) )). The weight of the recovered product was 25.41 g. still. The negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 100 ° C. until 0.2 hours after peeling (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<再利用電池の作製>
図1に示すように、上記で作製した正極12と負極18の間に、セパレータ10を介して最外側が負極8になるようにして1枚の正極12と2枚の負極8を交互に積層して発電要素(積層体)2とした。この発電要素2の各集電体5、6に取り付けた正極タブ4及び負極タブ3を外部に取り出す構造となるように、外装材14であるAlのラミネートフィルムバックに挿入した。これを再度80℃の真空乾燥機で8時間乾燥した。その後、該フィルムバック14の開口部より該バック14内部に注液機により電解液を注液し、減圧下、該開口部を熱融着により密封(シール)して、2つの単電池層(単セル)13で構成されたラミネート型リチウムイオン二次電池1を作製した。
<Production of reusable batteries>
As shown in FIG. 1, one positive electrode 12 and two negative electrodes 8 are alternately stacked between the positive electrode 12 and the negative electrode 18 manufactured as described above, with the separator 10 serving as the outermost electrode. Thus, a power generation element (laminate) 2 was obtained. The positive electrode tab 4 and the negative electrode tab 3 attached to the current collectors 5 and 6 of the power generation element 2 were inserted into an Al laminate film back as an exterior material 14 so as to have a structure for taking out to the outside. This was again dried with a vacuum dryer at 80 ° C. for 8 hours. Thereafter, an electrolytic solution is injected into the back 14 through an opening from the opening of the film back 14, and the opening is sealed (sealed) by heat-sealing under reduced pressure to form two unit cell layers ( A laminate type lithium ion secondary battery 1 composed of (single cell) 13 was produced.
上記セパレータ10には36mm×50mmの大きさ(面積)で厚さが25μmのポリプロピレンの微孔膜を使用した。上記電解液としては、1MのLiPF6を含有するECとDECとの混合溶液(EC:DEC=3:7の体積比)を用いた。ここでECはエチレンカーボネート、DECはジエチルカーボネートである。上記電解液の注液によりセパレータに電解液を含浸し、電解質層11を形成した。 As the separator 10, a polypropylene microporous film having a size (area) of 36 mm × 50 mm and a thickness of 25 μm was used. As the electrolytic solution, a mixed solution of EC and DEC (EC: DEC = 3: 7 volume ratio) containing 1M LiPF 6 was used. Here, EC is ethylene carbonate, and DEC is diethyl carbonate. The electrolyte layer 11 was formed by impregnating the separator with the electrolytic solution by injecting the electrolytic solution.
<新品電池の作製>
正極には上記で作製した正極を使用した。負極には、回収用負極電極で作製した負極を使用し、負極活物質層7部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)した。図1に示すように、上記で作製した正極12と負極8の間に、セパレータ10を介して最外側が負極8になるようにして1枚の正極12と2枚の負極8を交互に積層して発電要素(積層体)2とした。この発電要素2の各集電体5、6に取り付けた正極タブ4及び負極タブ3を外部に取り出す構造となるように、外装材14であるAlのラミネートフィルムバックに挿入した。これを再度80℃の真空乾燥機で8時間乾燥した。その後、該フィルムバック14の開口部より該バック14内部に注液機により電解液を注液し、減圧下、該開口部を熱融着により密封(シール)して、2つの単電池層(単セル)13で構成されたラミネート型リチウムイオン二次電池1を作製した。上記セパレータ10には36mm×50mmの大きさ(面積)で厚さが25μmのポリプロピレンの微孔膜を使用した1MのLiPF6を含有するECとDECとの混合溶液(EC:DEC=3:7の体積比)を用いた。ここでECはエチレンカーボネート、DECはジエチルカーボネートである。上記電解液の注液によりセパレータに電解液を含浸し、電解質層11を形成した。
<Production of new battery>
The positive electrode produced above was used as the positive electrode. As the negative electrode, a negative electrode made of a collecting negative electrode was used, and the negative electrode active material layer 7 portion was cut out to a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). Connected). As shown in FIG. 1, one positive electrode 12 and two negative electrodes 8 are alternately laminated between the positive electrode 12 and the negative electrode 8 manufactured as described above, with the separator 10 serving as the outermost side. Thus, a power generation element (laminate) 2 was obtained. The positive electrode tab 4 and the negative electrode tab 3 attached to the current collectors 5 and 6 of the power generation element 2 were inserted into an Al laminate film back as an exterior material 14 so as to have a structure for taking out to the outside. This was again dried with a vacuum dryer at 80 ° C. for 8 hours. Thereafter, an electrolytic solution is injected into the back 14 through an opening from the opening of the film back 14, and the opening is sealed (sealed) by heat-sealing under reduced pressure to form two unit cell layers ( A laminate type lithium ion secondary battery 1 composed of (single cell) 13 was produced. The separator 10 is a mixed solution of EC and DEC containing 1M LiPF 6 using a polypropylene microporous membrane having a size (area) of 36 mm × 50 mm and a thickness of 25 μm (EC: DEC = 3: 7). Volume ratio) was used. Here, EC is ethylene carbonate, and DEC is diethyl carbonate. The electrolyte layer 11 was formed by impregnating the separator with the electrolytic solution by injecting the electrolytic solution.
<電池容量>
(新品電池の容量)
上記で作製した新品ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は45.78mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は34.36mAhであった。容量維持率は75.05%であった。
<Battery capacity>
(New battery capacity)
The initial capacity of the new laminate-type lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 45.78 mAh. When this battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 34.36 mAh. The capacity retention rate was 75.05%.
(再利用電池の容量)
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.42mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.50mAhであった。容量維持率は71.9%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、88.77%(=30.50mAh÷34.36mAh×100)であった。
(Recycled battery capacity)
The initial capacity of the negative electrode reuse laminate-type lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.42 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.50 mAh. The capacity retention rate was 71.9%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 88.77% (= 30.50 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
ここで初回充放電を含む300回の充放電条件のうち、まず充電条件は、45℃で定電流定電圧方式(CCCV、電流:1C、単電池電圧:4.2V)でトータル2.5時間充電処理を行なった。放電条件は、45℃で定電流方式(CC、電流:1C)で単電池電圧2.5Vまで放電処理を行なった。 Of the 300 charge / discharge conditions including the initial charge / discharge, the charge condition is 45 ° C. and constant current / constant voltage method (CCCV, current: 1 C, cell voltage: 4.2 V) for a total of 2.5 hours. The charging process was performed. The discharge conditions were 45 ° C. and a constant current method (CC, current: 1 C).
[実施例2]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 2]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を使用した。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が90℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。2時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から2時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は90℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling apparatus 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 90 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 2 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2)). . The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 90 ° C. until 2 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.55mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.71mAhであった。容量維持率は72.17%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.38%(=30.71mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminate type lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.55 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.71 mAh. The capacity retention rate was 72.17%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 89.38% (= 30.71 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例3]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 3]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)は、図3の負極剥離装置31を使用した。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が80℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。3時間後、負負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から3時間後(剥離する)まで水(イオン交換水)16の温度は80℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) used the negative electrode peeling apparatus 31 of FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 80 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 3 hours, since the negative negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2)). ). The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 80 ° C. until 3 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作成した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.78mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.86mAhであった。容量維持率は72.14%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.81%(=30.86mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reusable laminate-type lithium ion secondary battery 1 created above was 42.78 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.86 mAh. The capacity retention rate was 72.14%. The capacity recovery rate compared to the new deteriorated capacity was 89.81% (= 30.86 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例4]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 4]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を使用した。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が70℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。4時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1)、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では浸漬から4時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は70℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling apparatus 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 70 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 4 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2)). The weight of the recovered product was 25.41 g, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) was not observed on the copper foil current collector, and all the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 70 ° C. until 4 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極の活物質層の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the active material layer of the negative electrode thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製したラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.80mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.89mAhであった。容量維持率は72.17%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.90%(=30.89mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.80 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.89 mAh. The capacity retention rate was 72.17%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 89.90% (= 30.89 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例5]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 5]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を使用した。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が60℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。6時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から6時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は60℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling apparatus 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 60 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 6 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2)). . The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 60 ° C. until 6 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.85mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.92mAhであった。容量維持率は72.16%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.99%(=30.92mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.85 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.92 mAh. The capacity retention rate was 72.16%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 89.99% (= 30.92 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例6]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 6]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が100℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。0.1時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から0.1時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は100℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 32 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless metal mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller 18, and the negative electrode 8 is inserted above the stainless metal mesh 20. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 100 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 0.1 hour, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), this negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2) )). The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 100 ° C. until 0.1 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.45mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.52mAhであった。容量維持率は71.90%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、88.82%(=30.52mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reusable laminate-type lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.45 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.52 mAh. The capacity retention rate was 71.90%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 88.82% (= 30.52 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例7]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 7]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が90℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。1.5時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から1.5時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は90℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 32 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless metal mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller 18, and the negative electrode 8 is inserted above the stainless metal mesh 20. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 90 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 1.5 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2) )). The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 90 ° C. until 1.5 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.60mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.91mAhであった。容量維持率は72.56%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.96%(=30.91mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.60 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.91 mAh. The capacity retention rate was 72.56%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 89.96% (= 30.91 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例8]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 8]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が80℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。2時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から2時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は80℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 32 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless metal mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller 18, and the negative electrode 8 is inserted above the stainless metal mesh 20. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 80 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 2 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2)). . The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 80 ° C. until 2 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.81mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.88mAhであった。容量維持率は72.13%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.87%(=30.88mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.81 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.88 mAh. The capacity retention rate was 72.13%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 89.87% (= 30.88 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例9]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 9]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が70℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。2.5時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から2.5時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は70℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 32 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless metal mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller 18, and the negative electrode 8 is inserted above the stainless metal mesh 20. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 70 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 2.5 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), this negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2) )). The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 70 ° C. until 2.5 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.85mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.91mAhであった。容量維持率は72.14%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、89.96%(=30.91mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.85 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.91 mAh. The capacity retention rate was 72.14%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 89.96% (= 30.91 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例10]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 10]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が60℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。5時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から5時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は60℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 32 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless metal mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller 18, and the negative electrode 8 is inserted above the stainless metal mesh 20. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 60 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. After 5 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour (step (2)). . The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was kept at 60 ° C. until 5 hours after immersing (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.89mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.95mAhであった。容量維持率は72.16%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、90.08%(=30.95mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.89 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.95 mAh. The capacity retention rate was 72.16%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 90.08% (= 30.95 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例11]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 11]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製において、回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
In the production of the negative electrode, the same negative electrode as in Example 1 was used as the negative electrode for recovery.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図5の負極剥離装置33を使用した。負極剥離装置33の耐圧容器21は5Lのステンレス製耐圧容器である。これに3Lの水(イオン交換水)を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が100℃になるように加熱した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え耐圧容器蓋22をし、加圧下で加熱し(加圧加熱水温度)110℃で10分放置した。直ちに圧力を抜き、耐圧容器蓋22を取ったところ、負極活物質層部分が皮膜状に剥離していたので(工程(1))、この負極材(負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、負極材(負極活物質層)の付着は見られず、負極材(負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling apparatus 33 shown in FIG. The pressure vessel 21 of the negative electrode peeling apparatus 33 is a 5 L stainless steel pressure vessel. 3 L of water (ion-exchanged water) was added thereto, and the heater 17 was heated so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 100 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovered negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm), covered with a pressure vessel lid 22 and heated under pressure (pressure heating water temperature) at 110 ° C. Left for a minute. Immediately after the pressure was released and the pressure vessel lid 22 was removed, the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), so this negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and 110 ° C. And dried for 1 hour (step (2)). The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%.
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の負極材(負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like negative electrode material (negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and well stirred and mixed at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.31mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.32mAhであった。容量維持率は71.66%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、88.24%(=30.32mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.31 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.32 mAh. The capacity retention rate was 71.66%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 88.24% (= 30.32 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[実施例12]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Example 12]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
負極の作製は、電極組成比(質量比)が、活物質(天然グラファイト)、導電助剤(カーボンブラック)、バインダ(PVDF)の比率が、94.5:0.5:5:になるようにした。まず、活物質、導電助剤及びバインダを計量し、これに適量のNMPを加えてホモジナイザーの容器に入れ、よく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極の塗工量(負極活物質層重量)は負極重量の51.82質量%であった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た。なお、負極集電体には、32mm×45mmの大きさ(面積)で厚さ10μmの銅箔を用いた。
<Production of negative electrode>
The anode composition is such that the electrode composition ratio (mass ratio) is 94.5: 0.5: 5: active material (natural graphite), conductive assistant (carbon black), and binder (PVDF) ratio. I made it. First, an active material, a conductive additive, and a binder were weighed, an appropriate amount of NMP was added thereto, and the mixture was placed in a homogenizer container, and thoroughly stirred and mixed to prepare a slurry. Thereafter, a predetermined amount of this slurry was applied to one side of a negative electrode current collector (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the negative electrode active material layer portion had a size of 80 mm × 170 mm and dried. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer thus produced was 60 μm at the time of completion. The coating amount of the negative electrode (negative electrode active material layer weight) was 51.82% by mass of the negative electrode weight. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8. Note that a copper foil having a size (area) of 32 mm × 45 mm and a thickness of 10 μm was used for the negative electrode current collector.
<電池の作製>
新品電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
A new battery was produced in the same manner as in Example 1.
<劣化処理>
上記で作製したラミネート型リチウムイオン二次電池1は新品である。実施例1で作製したものと同一のものである。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させ、劣化試料とした。充放電条件は実施例1と同様である。
<Deterioration treatment>
The laminated lithium ion secondary battery 1 produced above is a new article. This is the same as that produced in Example 1. The battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C. to obtain a deteriorated sample. The charge / discharge conditions are the same as in Example 1.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
上記劣化処理を行った電池を放電して無害化した。ここで、無害化のための放電は、常温(25℃)、1C放電で単電池電圧を2.5V(以下)まで下げる処理を行った。その後、グローブボックス内で正負極を傷つけないようにラミネート外装材14の外周を切断して、負極電極8を回収した。エチルアルコールを満たしたビーカー内にこの負極電極8を30分浸し、電解液と堆積物を溶解させた後、再度新鮮なエチルアルコールで1分程度ゆすいだ。これを80℃で乾燥した。この劣化負極材(使用済み負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極(劣化負極材)8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極(使用済み負極電極)8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)を16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が100℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(15mm×40mmに切断した回収用劣化負極電極(使用済み負極電極))を50g加え放置した。0.2時間後、負極活物質層部分が皮膜状に剥離してきたので(工程(1))、この劣化負極材(使用済み負極活物質層)を回収し、110℃で1時間乾燥した(工程(2))。回収品の重量は25.41gであった。尚、銅箔の集電体には、劣化負極材(使用済み負極活物質層)の付着は見られず、劣化負極材(使用済み負極活物質層)は、すべて回収され回収率は100%であった。また、工程(1)では、浸漬から0.2時間後(剥離する)まで、水(イオン交換水)16の温度は100℃に保持した。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The battery subjected to the above deterioration treatment was discharged and rendered harmless. Here, the discharge for detoxification performed the process which reduces a cell voltage to 2.5V (below) by normal temperature (25 degreeC) and 1C discharge. Thereafter, the outer periphery of the laminate outer packaging material 14 was cut so as not to damage the positive and negative electrodes in the glove box, and the negative electrode 8 was collected. The negative electrode 8 was immersed in a beaker filled with ethyl alcohol for 30 minutes to dissolve the electrolytic solution and the deposit, and then rinsed again with fresh ethyl alcohol for about 1 minute. This was dried at 80 ° C. The negative electrode stripping device 32 shown in FIG. 4 was used to collect the deteriorated negative electrode material (used negative electrode active material layer). The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode (deteriorated negative electrode material) 8 is partitioned by a stainless wire mesh 20 so that it does not hit the propeller 18. ) 8 is inserted. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 100 ° C. To this, 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovered deteriorated negative electrode cut to 15 mm × 40 mm (used negative electrode)) was added and allowed to stand. After 0.2 hours, since the negative electrode active material layer portion was peeled off (step (1)), this deteriorated negative electrode material (used negative electrode active material layer) was recovered and dried at 110 ° C. for 1 hour ( Step (2)). The weight of the recovered product was 25.41 g. In addition, the negative electrode material (used negative electrode active material layer) did not adhere to the copper foil current collector, and all of the deteriorated negative electrode material (used negative electrode active material layer) was recovered and the recovery rate was 100%. Met. In step (1), the temperature of water (ion-exchanged water) 16 was maintained at 100 ° C. until 0.2 hours after peeling (peeling).
(負極回収材を用いた負極の作製)
この回収した皮膜状の劣化負極材(使用済み負極活物質層)とNMPを計量し、ホモジナイザーの容器に入れ、70℃でよく撹拌・混合してスラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこのスラリーを負極集電体5(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層7部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。負極活物質層7の部分が32mm×45mmの大きさになるよう切り出した。図1に示すように、当該負極活物質層7が形成されていない負極集電体5の片面の端部に負極タブ(集電板)3としてニッケルタブを超音波溶接にて接合(電気的に接続)して負極(負極電極)8を得た(工程(3))。
(Preparation of negative electrode using negative electrode recovery material)
The recovered film-like deteriorated negative electrode material (used negative electrode active material layer) and NMP were weighed, placed in a homogenizer container, and stirred and mixed well at 70 ° C. to prepare a slurry. Then, a certain amount of this slurry was applied to one side of the negative electrode current collector 5 (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the portion of the negative electrode active material layer 7 was 80 mm × 170 mm in size and dried. did. Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. The portion of the negative electrode active material layer 7 was cut out to have a size of 32 mm × 45 mm. As shown in FIG. 1, a nickel tab as a negative electrode tab (current collector plate) 3 is joined by ultrasonic welding to one end of a negative electrode current collector 5 where the negative electrode active material layer 7 is not formed (electrical). To the negative electrode (negative electrode) 8 was obtained (step (3)).
<電池の作製>
再利用電池の作製は、実施例1と同様にして行った。
<Production of battery>
The reusable battery was produced in the same manner as in Example 1.
<電池容量>
新品電池の容量は、実施例1の容量を適用した。
<Battery capacity>
The capacity of Example 1 was applied as the capacity of the new battery.
上記で作製した負極再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.25mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は29.955mAhであった。容量維持率は70.89%であった。新品の劣化後容量と比較した容量回復率は、87.17%(=29.955mAh÷34.36mAh×100)であった。 The initial capacity of the negative electrode reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced above was 42.25 mAh. When this battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 29.955 mAh. The capacity retention rate was 70.89%. The capacity recovery rate compared with the new capacity after deterioration was 87.17% (= 29.955 mAh ÷ 34.36 mAh × 100).
[比較例1]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 1]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
(回収用負極電極の作製)
負極の作製は、電極組成比(質量比)が、活物質(天然グラファイト)、導電助剤(カーボンブラック)、水系(水分散系)バインダ(SBR)、添加剤(CMC)の比率が、96.7:0.3:2:1になるようにした。まず、活物質、導電助剤及び水系(水分散系)バインダ、添加剤を計量し、水を加えてホモジナイザーの容器に入れ、よく撹拌・混合して水系スラリーを調製した。その後、ダイコーターを用いてこの水系スラリーを負極集電体(Cu箔;200mm×290mm)の片面に負極活物質層部分が80mm×170mmの大きさになるように、一定量塗布して乾燥した。この後、ロールプレスにてプレスをかけた。130℃の真空乾燥機にて8時間乾燥した。このようにして作製した負極活物質層7の厚さ(片面)は、出来上り時点で、60μmであった。この負極の塗工部分(80mm×170mm)を切り出した。この塗工切出し品を回収用負極電極(負極)として用いた。回収用負極電極(負極)は負極重量の51.82質量%であった。
(Preparation of collection negative electrode)
The anode composition is such that the electrode composition ratio (mass ratio) is an active material (natural graphite), a conductive additive (carbon black), an aqueous (water dispersion) binder (SBR), and an additive (CMC). .7: 0.3: 2: 1. First, an active material, a conductive additive, an aqueous (water dispersion) binder, and an additive were weighed, added with water, placed in a homogenizer container, and stirred and mixed well to prepare an aqueous slurry. Thereafter, a certain amount of this aqueous slurry was applied to one side of a negative electrode current collector (Cu foil; 200 mm × 290 mm) using a die coater so that the negative electrode active material layer portion was 80 mm × 170 mm in size and dried. . Then, it pressed with the roll press. It dried for 8 hours with the 130 degreeC vacuum dryer. The thickness (one side) of the negative electrode active material layer 7 thus produced was 60 μm at the time of completion. A coating portion (80 mm × 170 mm) of this negative electrode was cut out. This coated cut-out product was used as a negative electrode for recovery (negative electrode). The recovery negative electrode (negative electrode) was 51.82% by mass of the negative electrode weight.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が100℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながら100℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 100 ° C. To this was added 50 g of the above-described negative electrode recovery coating cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature at 100 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例2]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 2]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、比較例1と同様に、水系(水分散系)バインダ(SBR)を用いた水系スラリーを使用して、作製した。
<Production of negative electrode>
The recovery negative electrode was prepared using an aqueous slurry using an aqueous (aqueous dispersion) binder (SBR), as in Comparative Example 1.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が90℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);比較例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながら90℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 90 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Comparative Example 1) and left to stand. However, no peeling of the (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature at 90 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例3]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 3]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、比較例1と同様に、水系(水分散系)バインダ(SBR)を用いた水系スラリーを使用して、作製した。
<Production of negative electrode>
The recovery negative electrode was prepared using an aqueous slurry using an aqueous (aqueous dispersion) binder (SBR), as in Comparative Example 1.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が80℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);比較例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながら80℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 80 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Comparative Example 1) and left to stand. However, no peeling of the (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature at 80 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例4]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 4]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、比較例1と同様に、水系(水分散系)バインダ(SBR)を用いた水系スラリーを使用して、作製した。
<Production of negative electrode>
The recovery negative electrode was prepared using an aqueous slurry using an aqueous (aqueous dispersion) binder (SBR), as in Comparative Example 1.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が70℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);比較例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながら70℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 70 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Comparative Example 1) and left to stand. However, no peeling of the (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature at 70 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例5]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 5]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lのエチルアルコールを入れ、ヒーター17により、エチルアルコールの温度が78℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);実施例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながらエチルアルコールの温度を78℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of ethyl alcohol was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the ethyl alcohol was 78 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Example 1) and allowed to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while the temperature of the ethyl alcohol was maintained at 78 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例6]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 6]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lのエチルアルコールを入れ、ヒーター17により、エチルアルコールの温度が70℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);実施例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながらエチルアルコールの温度を70℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of ethyl alcohol was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the ethyl alcohol was 70 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Example 1) and allowed to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while the temperature of the ethyl alcohol was maintained at 70 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), it was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例7]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 7]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lのn−プロパノールを入れ、ヒーター17により、n−プロパノールの温度が97℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);実施例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながらn−プロパノールの温度を97℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of n-propanol was added, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of n-propanol was 97 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Example 1) and allowed to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature of n-propanol at 97 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例8]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 8]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lのn−プロパノールを入れ、ヒーター17により、n−プロパノールの温度が80℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);実施例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながらn−プロパノールの温度を80℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of n-propanol was added, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of n-propanol was 80 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Example 1) and allowed to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature of n-propanol at 80 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例9]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 9]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lのイソプロパノールを入れ、ヒーター17により、イソプロパノールの温度が80℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);実施例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながらイソプロパノールの温度を80℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of isopropanol was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of isopropanol was 80 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Example 1) and allowed to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature of isopropanol at 80 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), heating was continued for 8 hours in the same manner, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例10]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 10]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図3の負極剥離装置31を用いた。負極剥離装置31の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。3Lのイソプロパノールを入れ、ヒーター17により、イソプロパノールの温度が70℃になるように加熱、保持した。これに上記負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極);実施例1参照)を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながらイソプロパノールの温度を70℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 31 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 31 is a 5 L glass container. 3 L of isopropanol was added and heated and held by the heater 17 so that the temperature of isopropanol was 70 ° C. To this was added 50 g of the above-mentioned negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm; see Example 1) and allowed to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature of isopropanol at 70 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), heating was continued for 8 hours in the same manner, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
[比較例11]
<正極の作製>
正極は実施例1と同様のものを使用した。
[Comparative Example 11]
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode was the same as in Example 1.
<負極の作製>
回収用負極電極は、実施例1と同様のものを使用した。
<Production of negative electrode>
The same recovery negative electrode as in Example 1 was used.
(再利用のための負極材(負極活物質層)の回収)
負極材(負極活物質層)の回収は、図4の負極剥離装置32を使用した。負極剥離装置32の剥離槽15は5Lのガラスの容器である。撹拌装置の攪拌モーター19を通じてプロペラ撹拌が出来るようにし、負極電極8がプロペラ18にぶつからないようにステンレス金網20で仕切りステンレス金網20の上の方に負極電極8を入れるようにしたものである。これに3Lの水(イオン交換水)16を入れ、ヒーター17により、水(イオン交換水)16の温度が50℃になるように加熱、保持した。これに負極回収用塗工切出し品(17mm×40mmに切断した回収用負極電極(負極))を50g加え放置した。しかし、8時間でも負極材(負極活物質層)の剥離は見られなかった。(途中、ヒーター17により温度制御しながら水(イオン交換水)16の温度を50℃に保持しながら実施)続けて同様に8時間加熱、保持したが剥離は見られなかった。合計120時間浸漬加熱したが剥離はせず、負極材(負極活物質層)の回収はできなかった。このため、負極回収材(皮膜状の負極活物質層)を用いた負極の作製、電池の作製、電池の容量の確認は実施できなかった。
(Recovery of negative electrode material (negative electrode active material layer) for reuse)
The negative electrode material (negative electrode active material layer) was collected using the negative electrode peeling device 32 shown in FIG. The peeling tank 15 of the negative electrode peeling apparatus 32 is a 5 L glass container. Propeller stirring can be performed through the stirring motor 19 of the stirring device, and the negative electrode 8 is partitioned by a stainless metal mesh 20 so that the negative electrode 8 does not hit the propeller 18, and the negative electrode 8 is inserted above the stainless metal mesh 20. 3 L of water (ion-exchanged water) 16 was added thereto, and heated and held by the heater 17 so that the temperature of the water (ion-exchanged water) 16 was 50 ° C. To this was added 50 g of a negative electrode recovery coated cut-out product (recovery negative electrode (negative electrode) cut to 17 mm × 40 mm) and left to stand. However, no peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was observed even after 8 hours. (Intermediately, while maintaining the temperature of water (ion-exchanged water) 16 at 50 ° C. while controlling the temperature with the heater 17), the sample was continuously heated and held for 8 hours, but no peeling was observed. Although it was immersed and heated for a total of 120 hours, peeling did not occur, and the negative electrode material (negative electrode active material layer) could not be recovered. For this reason, production of a negative electrode using a negative electrode collection material (film-like negative electrode active material layer), production of a battery, and confirmation of the capacity of the battery could not be carried out.
これら実施例1〜12及び比較例1〜11の結果を表1に示す。 The results of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 11 are shown in Table 1.
実施例1の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the first embodiment are as follows.
実施例1では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図3の剥離装置31を用いて、100℃の水(イオン交換水)16に浸漬し負極電極材(負極活物質層)を剥離(0.2時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMP(N−メチル−2−ピロリドン:以下NMPと記す)を加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.42mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.5mAhであった。容量維持率は71.9%であった。又、新品の負極電極と新品の正極電極で作製したラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は45.78mAhであった。これを45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は34.36mAhであった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は88.77%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 1, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed in water (ion-exchanged water) 16 at 100 ° C. using the peeling device 31 of FIG. The (negative electrode active material layer) is peeled (peeled in 0.2 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. Thereafter, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put in a homogenizer, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone: hereinafter referred to as NMP) is added, and the mixture is stirred and slurried to form a current collector. It is applied to a current collector of copper foil and is again made into a negative electrode. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.42 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.5 mAh. The capacity retention rate was 71.9%. The initial capacity of the laminate type lithium ion secondary battery 1 made of a new negative electrode and a new positive electrode was 45.78 mAh. When this was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 34.36 mAh. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 88.77%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
ここで初回充放電を含む300回の充放電条件のうち、まず充電条件は、45℃で定電流定電圧方式(CCCV、電流:1C、単電池電圧:4.2V)でトータル2.5時間充電処理を行なった。放電条件は、45℃で定電流方式(CC、電流:1C)で単電池電圧2.5Vまで放電処理を行なった。 Of the 300 charge / discharge conditions including the initial charge / discharge, the charge condition is 45 ° C. and constant current / constant voltage method (CCCV, current: 1 C, cell voltage: 4.2 V) for a total of 2.5 hours. The charging process was performed. The discharge conditions were 45 ° C. and a constant current method (CC, current: 1 C).
実施例2の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the second embodiment are as follows.
実施例2では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図3の剥離装置31を用いて90℃の水(イオン交換水)16に浸漬し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(2時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.55mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.71mAhであった。容量維持率は72.17%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.38%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 2, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed in water (ion-exchanged water) 16 at 90 ° C. using the peeling device 31 of FIG. The (negative electrode active material layer) is peeled off (peeled in 2 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.55 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.71 mAh. The capacity retention rate was 72.17%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.38%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例3の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the third embodiment are as follows.
実施例3では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図3の剥離装置31を用いて80℃の水(イオン交換水)16に浸漬し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(3時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.78mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.86mAhであった。容量維持率は72.147%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.81%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 3, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed in water (ion-exchanged water) 16 at 80 ° C. using the peeling device 31 of FIG. The (negative electrode active material layer) is peeled (peeled in 3 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.78 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.86 mAh. The capacity retention rate was 72.147%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.81%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例4の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the fourth embodiment are as follows.
実施例4では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図3の剥離装置31を用いて70℃の水(イオン交換水)16に浸漬し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(4時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.80mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.89mAhであった。容量維持率は72.17%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.90%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 4, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed in water (ion-exchanged water) 16 at 70 ° C. using the peeling device 31 of FIG. The (negative electrode active material layer) is peeled off (peeled in 4 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.80 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.89 mAh. The capacity retention rate was 72.17%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.90%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例5の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the fifth embodiment are as follows.
実施例5では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図3の剥離装置31を用いて60℃の水(イオン交換水)16に浸漬し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(6時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.85mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.92mAhであった。容量維持率は72.16%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.99%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 5, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed in water (ion-exchanged water) 16 at 60 ° C. using the peeling device 31 of FIG. The (negative electrode active material layer) is peeled off (peeled in 6 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.85 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.92 mAh. The capacity retention rate was 72.16%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.99%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例6の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the sixth embodiment are as follows.
実施例6では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図4の剥離装置32を用いて100℃の水(イオン交換水)16に浸漬撹拌し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(0.1時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.45mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.52mAhであった。容量維持率は71.90%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.82%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 6, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed and stirred in 100 ° C. water (ion-exchanged water) 16 using the peeling device 32 of FIG. The material (negative electrode active material layer) is peeled (peeled in 0.1 hour), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.45 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.52 mAh. The capacity retention rate was 71.90%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.82%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例7の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the seventh embodiment are as follows.
実施例7では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図4の剥離装置32を用いて90℃の水(イオン交換水)16に浸漬撹拌し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(1.5時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.60mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.91mAhであった。容量維持率は72.56%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.96%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 7, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed and stirred in 90 ° C. water (ion-exchanged water) 16 using the peeling device 32 of FIG. The material (negative electrode active material layer) is peeled off (peeled in 1.5 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a copper foil current collector as a current collector, and again the negative electrode It has become. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.60 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.91 mAh. The capacity retention rate was 72.56%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.96%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例8の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the eighth embodiment are as follows.
実施例8では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図4の剥離装置32を用いて80℃の水(イオン交換水)16に浸漬撹拌し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(2時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.81mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.88mAhであった。容量維持率は72.13%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.87%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 8, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed and stirred in 80 ° C. water (ion-exchanged water) 16 using the peeling device 32 of FIG. The material (negative electrode active material layer) is peeled off (peeled in 2 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.81 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.88 mAh. The capacity retention rate was 72.13%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.87%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例9の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the ninth embodiment are as follows.
実施例9では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図4の剥離装置32を用いて70℃の水(イオン交換水)16に浸漬撹拌し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(2.5時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.85mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.91mAhであった。容量維持率は72.14%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は89.96%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 9, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed and stirred in 70 ° C. water (ion-exchanged water) 16 using the peeling device 32 of FIG. The material (negative electrode active material layer) was peeled off (peeled in 2.5 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.85 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.91 mAh. The capacity retention rate was 72.14%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 89.96%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例10の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the tenth embodiment are as follows.
実施例10では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図4の剥離装置32を用いて60℃の水(イオン交換水)16に浸漬撹拌し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(5時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.89mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.95mAhであった。容量維持率は72.16%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は90.08%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 10, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed and stirred in 60 ° C. water (ion-exchanged water) 16 using the peeling device 32 of FIG. The material (negative electrode active material layer) was peeled (peeled in 5 hours), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.89 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.95 mAh. The capacity retention rate was 72.16%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 90.08%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例11の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of Example 11 are as follows.
実施例11では、未使用の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を図5の剥離装置33を用いて110℃の(加圧加熱)水(イオン交換水)16に浸漬し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(0.1時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.31mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は30.32mAhであった。容量維持率は71.66%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は88.24%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 In Example 11, an unused negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was immersed in water (ion-exchanged water) 16 at 110 ° C. (pressure heating) using the peeling device 33 of FIG. Then, the negative electrode material (negative electrode active material layer) is peeled (peeled in 0.1 hour), collected, and dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.31 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 30.32 mAh. The capacity retention rate was 71.66%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 88.24%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例12の作用効果としては、以下の通りである。 The operational effects of the twelfth embodiment are as follows.
実施例12では、使用済品の負極電極(バインダ:非水系(有機溶剤系)PVDFバインダ)を用いた。 In Example 12, a used negative electrode (binder: non-aqueous (organic solvent) PVDF binder) was used.
使用済品の負極電極は、ラミネート型リチウムイオン二次電池1の新品を45℃にて300回充放電して劣化させた。この処理を行った電池を放電して無害化した。ここで、無害化のための放電は、常温(25℃)、1C放電で単電池電圧を2.5V(以下)まで下げる処理を行った。その後、グローブボックス内で正負極を傷つけないようにラミネート外装材14の外周を切断して、負極電極を回収した。エチルアルコールを満たしたビーカー内にこの負極を30分浸し、電解液と堆積物を溶解させた後、再度新鮮なエチルアルコールで1分程度ゆすいだ。これを80℃で乾燥した。上記負極電極を図4の剥離装置32を用いて100℃の水(イオン交換水)16に浸漬撹拌し、負極電極材(負極活物質層)を剥離(0.2時間で剥離)させ、回収し、乾燥したものである。負極電極材(負極活物質層)は皮膜として剥離し、負極電極材(負極活物質層)の回収率は100%であった。この後、回収負極電極材(皮膜状の負極活物質層)をホモジナイザーに入れ、NMPを加え、撹拌混合し、スラリー化して集電材である銅箔の集電体に塗布し、再び負極電極化したものである。この再利用負極電極と新品の正極電極を用いて電池を組み立てた。上記で作製した再利用ラミネート型リチウムイオン二次電池1の初期容量は42.25mAhであった。本電池1を45℃にて300回充放電して劣化させたところ、容量は29.95mAhであった。容量維持率は70.89%であった。前記再利用電池の劣化後の容量回復率は87.17%であり、高い容量回復率が得られることが確認できた。 The used negative electrode was deteriorated by charging and discharging a new laminate-type lithium ion secondary battery 1 at 45 ° C. 300 times. The battery subjected to this treatment was discharged and rendered harmless. Here, the discharge for detoxification performed the process which reduces a cell voltage to 2.5V (below) by normal temperature (25 degreeC) and 1C discharge. Thereafter, the outer periphery of the laminate outer package 14 was cut so as not to damage the positive and negative electrodes in the glove box, and the negative electrode was collected. This negative electrode was immersed in a beaker filled with ethyl alcohol for 30 minutes to dissolve the electrolytic solution and the deposit, and then rinsed again with fresh ethyl alcohol for about 1 minute. This was dried at 80 ° C. The negative electrode is immersed and stirred in water (ion-exchanged water) 16 at 100 ° C. using the peeling device 32 of FIG. And dried. The negative electrode material (negative electrode active material layer) peeled off as a film, and the recovery rate of the negative electrode material (negative electrode active material layer) was 100%. After that, the recovered negative electrode material (film-like negative electrode active material layer) is put into a homogenizer, NMP is added, mixed with stirring, slurried, applied to a current collector of copper foil as a current collector, and again converted into a negative electrode It is a thing. A battery was assembled using the reused negative electrode and a new positive electrode. The initial capacity of the reuse laminated lithium ion secondary battery 1 produced as described above was 42.25 mAh. When the battery 1 was deteriorated by charging and discharging 300 times at 45 ° C., the capacity was 29.95 mAh. The capacity retention rate was 70.89%. The capacity recovery rate after deterioration of the reused battery was 87.17%, and it was confirmed that a high capacity recovery rate was obtained.
実施例では、負極電極材(負極活物質層)の活物質には天然グラファイトを用い、導電助剤には、カーボンブラックを用いたが、これ以外の負極活物質や導電助剤が用いられてもよいことは勿論である。 In the examples, natural graphite was used as the active material of the negative electrode material (negative electrode active material layer), and carbon black was used as the conductive aid, but other negative electrode active materials and conductive aids were used. Of course, it is also good.
又、実施例5から実施例10では剥離装置としてプロペラ攪拌のものを使用したが、攪拌は、プロペラに限られるものではなく、エアーの吹き込みによるものや、マグネチックスターラーによる攪拌子によるもの等、攪拌できる装置であれば良いことは勿論である。 Further, in Example 5 to Example 10, a propeller stirring device was used as a peeling device, but stirring is not limited to a propeller, such as by blowing air or by a stirrer using a magnetic stirrer, etc. Of course, any device capable of stirring can be used.
比較例1から比較例4では、回収用負極電極材のバインダに水系(水分散系)SBRバインダを使用したものを作製した。これらの負極電極を図3の剥離装置31に入れ、水を加えて100℃で加熱放置した。又、水を加えて90℃で加熱放置したもの、水を加えて80℃で加熱放置したもの、水を加えて70℃で加熱放置したものを実施したが、いずれも120時間でも剥離は見られなかった。 In Comparative Example 1 to Comparative Example 4, those using an aqueous (water dispersion) SBR binder as the binder of the negative electrode material for recovery were prepared. These negative electrodes were placed in the peeling device 31 of FIG. 3, water was added, and the mixture was left to stand at 100 ° C. In addition, water was added and left to stand at 90 ° C, water was added and left to stand at 80 ° C, and water was added and left to stand at 70 ° C. I couldn't.
比較例5から比較例6では、回収用負極電極材には実施例1と同じものを使用した。 In Comparative Examples 5 to 6, the same negative electrode material as in Example 1 was used as the recovery negative electrode material.
これらの負極電極を図3の剥離装置31に入れ、エチルアルコールを加えて78℃で加熱放置した。又、エチルアルコールを加えて70℃で加熱放置したものも実施した。しかし、いずれも120時間でも剥離は見られなかった。 These negative electrodes were placed in the peeling apparatus 31 shown in FIG. Moreover, what added ethyl alcohol and was left to heat at 70 degreeC was implemented. However, no peeling was observed even in 120 hours.
比較例7から比較例8では、回収用負極電極材には実施例1と同じものを使用した。 In Comparative Examples 7 to 8, the same negative electrode material for recovery as that of Example 1 was used.
これらの負極電極を図3の剥離装置31に入れ、n−プロパノールを加えて97℃で加熱放置した。又、n−プロパノールを加えて80℃で加熱放置したものも実施した。しかし、いずれも120時間でも剥離は見られなかった。 These negative electrodes were put into the peeling apparatus 31 of FIG. 3, n-propanol was added, and it was left to heat at 97 ° C. Moreover, what added n-propanol and was left to heat at 80 degreeC was implemented. However, no peeling was observed even in 120 hours.
比較例9から比較例10では、回収用負極電極材には実施例1と同じものを使用した。 In Comparative Examples 9 to 10, the same negative electrode material as in Example 1 was used as the recovery negative electrode material.
これらの負極電極を図3の剥離装置31に入れ、イソプロパノールを加えて80℃で加熱放置した。又、イソプロパノールを加えて70℃で加熱放置したものも実施した。しかし、いずれも120時間でも剥離は見られなかった。 These negative electrodes were placed in the peeling device 31 of FIG. 3, isopropanol was added, and the mixture was left standing at 80 ° C. Moreover, the thing which added isopropanol and left to heat at 70 degreeC was also implemented. However, no peeling was observed even in 120 hours.
比較例11では、回収用負極電極材には実施例1と同じものを使用した。 In Comparative Example 11, the same negative electrode material for recovery as in Example 1 was used.
これらの負極電極を図4の剥離装置32に入れ、水(イオン交換水)16を加えて50℃で加熱撹拌した。しかし、120時間でも剥離は見られなかった。 These negative electrodes were put into the peeling apparatus 32 of FIG. 4, water (ion exchange water) 16 was added, and it heated and stirred at 50 degreeC. However, no peeling was observed even after 120 hours.
実施例での負極電極材(負極活物質層)の水による剥離は下記のような作用により生じていると考えられる。すなわち、負極活物質層は空隙を有する層となっている。集電体との接着部は、非水系(有機溶剤系)バインダ(PVDF)によるものであるが、点及び、線接触の集合体により形成されている。常温においては、集電体と活物質は剥がれないが、PVDFは温度の上昇と共に軟化し、PVDFの接着力も低下する。又、水は温度の上昇と共に表面張力が低下し、水が接着界面に入り込み易くなり、剥離に至る。この傾向は、温度上昇につれて大きくなり、剥離までの時間が短くなる。100℃では、界面に入り込んだ水が蒸気となるため、負極活物質層を持ち上げる力、剥がす力が増大し、10分程度で剥離することとなる。 It is considered that peeling of the negative electrode material (negative electrode active material layer) with water in the examples is caused by the following action. That is, the negative electrode active material layer is a layer having voids. The adhesion portion with the current collector is formed by a non-aqueous (organic solvent) binder (PVDF), but is formed by an aggregate of points and line contacts. At room temperature, the current collector and the active material are not peeled off, but PVDF softens as the temperature rises, and the adhesive strength of PVDF also decreases. In addition, the surface tension of water decreases as the temperature rises, making it easy for water to enter the adhesive interface and leading to peeling. This tendency increases as the temperature rises, and the time until peeling becomes shorter. At 100 ° C., the water that has entered the interface becomes steam, so that the force to lift and peel off the negative electrode active material layer increases, and the separation takes place in about 10 minutes.
又、攪拌を行うと剥離時間は短くなるが、これは、攪拌により、水が負極電極層と集電体の界面(断面)に当たり物理的な剥離力を生じるためと考えられる。 Further, when the stirring is performed, the peeling time is shortened. This is considered to be because the water hits the interface (cross section) between the negative electrode layer and the current collector to cause a physical peeling force.
比較例11では、剥離しなかったが、水溶液の温度が50℃であるため、非水系(有機溶剤系)バインダ(PVDF)の軟化が十分でなく、水の界面への入り込みが出来ないため、剥離に至らにものと考えられる。 In Comparative Example 11, it did not peel off, but because the temperature of the aqueous solution was 50 ° C., the non-aqueous (organic solvent) binder (PVDF) was not sufficiently softened and could not enter the water interface. It is thought that it will lead to peeling.
比較例1から比較例4では、バンダとして水系(水分散系)SBRバインダを用いた負極電極材(負極活物質層)を使用したが、剥離しなかった。これは、バインダの水系(水分散系)バインダ(SBR)が架橋し、三次元構造となり、水が入り込めない状態になっていることが考えられる。又、非水系(有機溶剤系)バインダ(PVDF)に比べ接着力も大きいためと考えられる。このため、SBR系バインダでは、新たな、剥離方法の発明が必要である。 In Comparative Examples 1 to 4, a negative electrode material (negative electrode active material layer) using an aqueous (water-dispersed) SBR binder as a bander was used, but it did not peel off. It is considered that this is because the water-based (water-dispersed) binder (SBR) of the binder is cross-linked to form a three-dimensional structure so that water cannot enter. Further, it is considered that the adhesive strength is larger than that of a non-aqueous (organic solvent) binder (PVDF). For this reason, the invention of a new peeling method is required for the SBR binder.
比較例5から比較例10では、回収用負極電極材には実施例1と同じものを使用した。 In Comparative Examples 5 to 10, the same negative electrode material as in Example 1 was used as the recovery negative electrode material.
これらの負極電極を図3の剥離装置31に入れ、エチルアルコール、n−プロパノールi−プロパノールを加えて各種温度で加熱放置した。しかし、いずれも120時間でも剥離は見られなかった。これは、エチルアルコール、n−プロパノール、i−プロパノールは、水に比べ、分子が大きく、接着界面に入り込めないなどの影響と考えられる。 These negative electrodes were put in the peeling apparatus 31 of FIG. 3, and ethyl alcohol and n-propanol i-propanol were added and left to stand at various temperatures. However, no peeling was observed even in 120 hours. This is probably because ethyl alcohol, n-propanol, and i-propanol have larger molecules than water and cannot enter the adhesion interface.
1 積層型電池(LIB、ラミネート型リチウム二次電池)、
2 発電要素、
3 負極タブ(集電板)、
4 正極タブ(集電板)、
5 負極集電体、
6 正極集電体、
7 負極活物質層、
8 負極(=負極電極;負極集電体+負極活物質層(+負極タブ))、
9 正極活物質層、
10 セパレータ、
11 電解質層(セパレータ+電解液(質))、
12 正極(=正極電極;正極集電体+正極活物質層(+正極タブ))、
13 単電池層、
14 外装体(ラミネートシート)、
15 剥離槽、
16 剥離液(水溶液)、
17 ヒーター(加熱装置)、
18 プロペラ(撹拌根羽)、
19 攪拌モーター、
20 ステンレス製網、
21 ステンレス製耐圧容器、
22 ステンレス製耐圧容器蓋、
23 調圧弁、
24 シール部材、
31、32、33 負極剥離装置。
1 laminated battery (LIB, laminated lithium secondary battery),
2 power generation elements,
3 Negative electrode tab (current collector plate),
4 Positive electrode tab (current collector plate),
5 negative electrode current collector,
6 positive current collector,
7 negative electrode active material layer,
8 negative electrode (= negative electrode; negative electrode current collector + negative electrode active material layer (+ negative electrode tab)),
9 positive electrode active material layer,
10 separator,
11 Electrolyte layer (separator + electrolyte solution (quality)),
12 positive electrode (= positive electrode; positive electrode current collector + positive electrode active material layer (+ positive electrode tab)),
13 cell layer,
14 exterior body (laminate sheet),
15 peeling tank,
16 Stripping solution (aqueous solution),
17 Heater (heating device),
18 propellers (stirring roots),
19 stirring motor,
20 stainless steel mesh,
21 stainless steel pressure vessel,
22 Stainless steel pressure vessel lid,
23 Pressure regulating valve,
24 sealing member,
31, 32, 33 Negative electrode peeling apparatus.
Claims (4)
剥離した前記負極活物質層を回収する工程(2)と、
回収した前記負極活物質層を再び集電体に貼り付ける工程(3)と、を含むリチウムイオン電池の負極活物質層の再利用方法。 A step (1) of immersing a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a non-aqueous binder and a current collector in an aqueous solution having a temperature higher than 50 ° C .;
Recovering the peeled negative electrode active material layer (2);
A step (3) of attaching the recovered negative electrode active material layer to the current collector again, and a method of reusing the negative electrode active material layer of the lithium ion battery.
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