JP2017131795A - Treatment equipment and treatment method for discarded lithium ion battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably treat a discarded large-sized lithium ion secondary battery in large quantity by simple work.SOLUTION: Treatment equipment 1 for a discarded lithium ion battery is provided that comprises: a heat-resistant container 2 for storing a lithium ion battery and having an obliquely upward projecting exhaust pipe 2g; a heat treatment furnace 3 having a cylindrical furnace wall 7 and comprising a burner 8 jetting fuel in the horizontal direction along an inner surface of the furnace wall, an exhaust pipe 28 in a central part of a top-view circular ceiling part and a thermometer 13 in the vicinity of a top-view circular hearth 17; and a container conveyance device 4 capable of charging and discharging the heat-resistant container to and from the heat treatment furnace. The treatment equipment 1 can comprises a damper 33 for adjusting internal pressure of the heat treatment furnace, inside the exhaust pipe in the vicinity of the ceiling part of the heat treatment furnace.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電源として使用された廃リチウムイオン電池の処理装置及び処理方法に関する。   The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for a waste lithium ion battery used as a power source for a hybrid vehicle or an electric vehicle.

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両用の電源として用いられるリチウムイオン電池は、リチウムイオン電池セルとして電池モジュールに複数配列され、電池モジュールを樹脂製や金属製の箱型筐体内に複数収納した電池パックとして車両に搭載される。この電池パックにおいて、複数の電池モジュールはワイヤーハーネス等で電気的に接続され、電池パックには、さらに電池制御システムや強電回路を遮断する回路やスイッチ等が搭載されている。   A lithium ion battery used as a power source for an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is arranged in a plurality of battery modules as lithium ion battery cells, and a battery in which a plurality of battery modules are housed in a resin or metal box-shaped housing. Mounted on the vehicle as a pack. In this battery pack, a plurality of battery modules are electrically connected by a wire harness or the like, and the battery pack is further mounted with a circuit, a switch, and the like for cutting off the battery control system and the high-power circuit.

リチウムイオン電池は、アルミ箔にリチウム、コバルト、ニッケル等を塗布した正極材と、銅箔に黒鉛等を塗布した負極材と、電解液と、セパレーター等からなるため、リチウム、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム等の有価物を含む。そのため、廃棄されたリチウム電池からこれらの有価物を回収することは、資源に乏しいわが国にとって極めて有益である。   A lithium ion battery is composed of a positive electrode material in which lithium, cobalt, nickel or the like is applied to an aluminum foil, a negative electrode material in which graphite or the like is applied to a copper foil, an electrolytic solution, a separator, and the like, so that lithium, cobalt, nickel, copper Including valuable materials such as aluminum. Therefore, recovering these valuable materials from discarded lithium batteries is extremely beneficial for Japan, which is scarce of resources.

廃リチウムイオン電池から上記有価物を回収するため、焙焼、破砕又は粉砕、篩い分け、選別等による分離回収が行われている。焙焼処理は、電解液に含まれるプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の有機溶媒、六フッ化リン酸リチウムの支持塩、ポリエチレンやポリプロピレン等のセパレーターを熱分解し、除去することを目的としている。リチウムイオン二次電池の焙焼処理については、特許文献1〜5等に記載されている。   In order to recover the valuable materials from the waste lithium ion battery, separation and recovery are performed by roasting, crushing or crushing, sieving, sorting, and the like. The purpose of the roasting treatment is to thermally decompose and remove an organic solvent such as propylene carbonate and ethylene carbonate, a supporting salt of lithium hexafluorophosphate, and a separator such as polyethylene and polypropylene contained in the electrolytic solution. The roasting treatment of the lithium ion secondary battery is described in Patent Documents 1 to 5 and the like.

特開平6−346160号公報JP-A-6-346160 特開平7−245126号公報JP 7-245126 A 特開2012−79630号公報JP 2012-79630 A 特開昭55−152138号公報JP 55-152138 A 特開2012−112027号公報JP 2012-112027 A

特許文献1及び特許文献2に記載の技術では、焙焼は大気雰囲気で行われ、特許文献3では、大気雰囲気、酸化雰囲気、不活性雰囲気、還元性雰囲気等が例示され、この中から炉内雰囲気を制御し易い大気雰囲気(空気雰囲気)が好ましいとされている。大気雰囲気で焙焼処理を行うと、電解液やセパレーターの有機物が分解されて着火し、燃焼するため、炉内の温度が急激に上昇する。   In the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, roasting is performed in an air atmosphere, and in Patent Document 3, an air atmosphere, an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere, a reducing atmosphere, and the like are exemplified. An air atmosphere (air atmosphere) that allows easy control of the atmosphere is preferred. When the roasting process is performed in an air atmosphere, the organic matter in the electrolyte and separator is decomposed, ignited, and burned, so the temperature in the furnace rises rapidly.

そこで、上記急激な温度上昇を抑えるため、特許文献4に記載の発明では、窒素ガス、アルゴンガス、CO、CO2等のガスを炉に通風し、炉内を非酸化雰囲気、すなわち還元性雰囲気にすることで急激な燃焼による温度上昇を防いでいる。 Therefore, in order to suppress the rapid temperature rise, in the invention described in Patent Document 4, a gas such as nitrogen gas, argon gas, CO, CO 2 or the like is passed through the furnace, and the inside of the furnace is non-oxidizing atmosphere, that is, reducing atmosphere. This prevents the temperature from rising due to sudden combustion.

また、特許文献5には、木材、木炭、石炭、コークス、活性炭等のカーボン源を使用して炉内を還元雰囲気とすることが記載されている。しかし、カーボン源も可燃性であるため、炉内を還元性雰囲気にしてリチウム電池の着火、燃焼を抑えるには大量のカーボン源が必要となる。   Patent Document 5 describes that the inside of the furnace is made a reducing atmosphere using a carbon source such as wood, charcoal, coal, coke, and activated carbon. However, since the carbon source is also flammable, a large amount of carbon source is required in order to suppress ignition and combustion of the lithium battery in a reducing atmosphere inside the furnace.

小型のリチウムイオン二次電池の少量の処理であれば、急激な燃焼による温度変化も生じ難く、処理炉を大きくしたり、通風速度を制御して急激な燃焼による温度の上昇を抑制することにより変動を小さくすることが可能である。しかし、大量処理や大型のリチウムイオン二次電池の大量処理の場合には、焙焼雰囲気を調整するのが容易ではなく、例えば、大型ユニットの場合には、有機化合物を大量に含むため、激しく燃焼して急激な温度上昇が起こる。特に未放電のリチウムイオン二次電池を燃焼させた場合、電極より酸素も同時に生じるため、より燃焼が激しくなる。そうすると品質の安定した処理物を得ることができずに、有価物の回収率が低下することになる。   With a small amount of treatment of a small lithium ion secondary battery, temperature changes due to rapid combustion are unlikely to occur, and by increasing the processing furnace or controlling the ventilation speed to suppress temperature rise due to rapid combustion It is possible to reduce the fluctuation. However, it is not easy to adjust the roasting atmosphere in the case of mass treatment or mass treatment of a large lithium ion secondary battery. For example, in the case of a large unit, it contains a large amount of organic compounds, so Burning causes a rapid temperature rise. In particular, when an undischarged lithium ion secondary battery is burned, oxygen is simultaneously generated from the electrode, so that burning becomes more intense. As a result, a processed product with stable quality cannot be obtained, and the recovery rate of valuable materials is lowered.

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、廃棄されたリチウムイオン二次電池を簡易な作業で安定して大量に処理する装置及び方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and provides an apparatus and method for stably processing a large amount of discarded lithium ion secondary batteries with a simple operation. With the goal.

上記目的を達成するため、本発明は、廃リチウムイオン電池の処理装置であって、リチウムイオン電池を格納し、斜め上方に突出する排気管を有する耐熱容器と、円筒状の炉壁を有し、該炉壁の内面に沿って水平方向に燃料を噴出するバーナーと、上面視円形の天井部の中心部に排気管と、上面視円形の炉床の近傍に温度計を有する熱処理炉と、該熱処理炉に前記耐熱容器を投入及び排出可能な容器搬送装置とを備えることを特徴とする。ここで、耐熱容器に対し、廃リチウムイオン電池単体を複数投入してもよいし、ハイブリッド自動車等に使用された後の、複数個のリチウムイオン電池セルが配列された電池モジュールが箱型筐体内に複数収納されてなる電池パック又は前記電池モジュールを投入してもよい。   In order to achieve the above object, the present invention is a treatment apparatus for waste lithium ion batteries, comprising a heat-resistant container that houses a lithium ion battery and has an exhaust pipe that projects obliquely upward, and a cylindrical furnace wall. A burner that jets fuel in a horizontal direction along the inner surface of the furnace wall, an exhaust pipe at the center of the circular ceiling when viewed from above, and a heat treatment furnace having a thermometer near the circular hearth when viewed from above. The heat treatment furnace includes a container transfer device capable of charging and discharging the heat-resistant container. Here, a plurality of waste lithium ion batteries may be introduced into the heat-resistant container, or a battery module in which a plurality of lithium ion battery cells are arranged after being used in a hybrid vehicle or the like is placed in a box-type housing. A plurality of battery packs or battery modules stored in the battery pack may be inserted.

本発明によれば、電池パック又は電池モジュールに対して電池セルを個々に取外すことなく加熱処理を施すことで電池パック又は電池モジュールを乾留して炭化混合物を分離するようにしたので、電池パックの樹脂製の筐体や、あるいは電池モジュールの各電池セルを挟み込む樹脂製のフレームや、リチウムイオン電池の負極材料に使用されるカーボン等が炭化混合物として有用金属が含まれる金属から分離される。   According to the present invention, the battery pack or battery module is subjected to heat treatment without individually removing the battery cells, so that the battery pack or battery module is dry-distilled to separate the carbonized mixture. The resin casing, the resin frame sandwiching each battery cell of the battery module, the carbon used for the negative electrode material of the lithium ion battery, and the like are separated from the metal containing the useful metal as a carbonized mixture.

また、電池パック又は電池モジュールを排気管が設けられた耐熱容器に格納した後、熱処理炉に投入して耐熱容器の外側から加熱するため、耐熱容器内部を還元雰囲気とし、内部の電池パック又は電池モジュールを乾留して炭化混合物を分離することができる。このとき、電池内の低沸点の電解液は揮発し、耐熱容器の排気管から熱処理炉内に排出されると共に耐熱容器内の空気が排出され、電池パック又は電池モジュールは還元雰囲気の耐熱容器によって保護されるので、炉内で廃リチウムイオン電池が爆発する危険性を抑えることができる。   In addition, after storing the battery pack or battery module in a heat-resistant container provided with an exhaust pipe, it is put into a heat treatment furnace and heated from the outside of the heat-resistant container. The module can be carbonized to separate the carbonized mixture. At this time, the low-boiling electrolyte in the battery volatilizes and is discharged from the exhaust pipe of the heat-resistant container into the heat treatment furnace and the air in the heat-resistant container is discharged, and the battery pack or the battery module is placed in a heat-resistant container in a reducing atmosphere. Since it is protected, the risk of explosion of the waste lithium ion battery in the furnace can be suppressed.

さらに、耐熱容器の排気管からは、電解液が揮発することによって発生したガスと、プラスチック等の可燃性物質が熱分解することによって発生したガスの2種類の有機ガスが熱処理炉内に排気され、これらは加熱処理用の燃料として使用されるので燃料コストを削減することができる。尚、これらの有機ガスを炉内で燃焼して温度を調節するにあたっては、酸素量をコントロールすることで温度の制御が容易になる。   Furthermore, from the exhaust pipe of the heat-resistant container, two types of organic gases, gas generated by volatilization of the electrolyte and gas generated by pyrolysis of combustible materials such as plastic, are exhausted into the heat treatment furnace. Since these are used as fuel for heat treatment, the fuel cost can be reduced. In adjusting the temperature by burning these organic gases in the furnace, the temperature can be easily controlled by controlling the amount of oxygen.

そして、加熱処理を還元雰囲気で実施することによれば、プラスチック等の可燃性物質を燃焼させることはないのでダイオキシン類も生成され難く、しかも金属の酸化によるスラグ化も抑えるものであるので、廃リチウムイオン電池を無害化することができる。また、プラスチック等が燃焼することによる温度暴走を防止することができ、極めて簡易な作業でリサイクル処理を実施することができる。   When the heat treatment is performed in a reducing atmosphere, combustible materials such as plastic are not burned, so that dioxins are not easily generated, and slag formation due to metal oxidation is also suppressed. The lithium ion battery can be rendered harmless. Further, temperature runaway due to burning of plastic or the like can be prevented, and the recycling process can be carried out with extremely simple work.

また、耐熱容器が斜め上方に突出する排気管を有するため、リチウムイオン二次電池の乾留時に有機化合物が激しく燃焼して燃焼ガスが排気管から噴出しても、燃焼ガスが斜め上方に噴出するため、燃焼ガスによって熱処理炉の内部の安定した渦燃焼が阻害されることがなく、炉床近傍に設置した温度計によって炉全体の代表的な温度を測定することができるため、大量の廃リチウムイオン電池を安定して処理することができ、安定した品質の処理物が得られる。   In addition, since the heat-resistant container has an exhaust pipe projecting obliquely upward, even if the organic compound burns violently during dry distillation of the lithium ion secondary battery and the combustion gas is ejected from the exhaust pipe, the combustion gas is ejected obliquely upward Therefore, stable vortex combustion inside the heat treatment furnace is not hindered by the combustion gas, and a typical temperature of the entire furnace can be measured with a thermometer installed in the vicinity of the hearth. An ion battery can be processed stably, and a processed product of stable quality can be obtained.

上記処理装置は、前記熱処理炉の天井部の近傍の排気管の内部に、該熱処理炉の内部の圧力を調整するためのダンパーを備えることができる。これによって、リチウムイオン二次電池の有機化合物が激しく燃焼して熱処理炉の内部の圧力が急激に上昇したような場合でも、ダンパーによって迅速に圧力を逃がすことなどが可能となり熱処理炉内の負圧を安定して維持することができる。   The said processing apparatus can be equipped with the damper for adjusting the pressure inside this heat processing furnace inside the exhaust pipe of the vicinity of the ceiling part of the said heat processing furnace. As a result, even if the organic compound in the lithium ion secondary battery burns violently and the pressure inside the heat treatment furnace suddenly rises, the pressure can be quickly released by the damper, and the negative pressure inside the heat treatment furnace becomes possible. Can be maintained stably.

上記処理装置は、前記熱処理炉の炉床を水平回転させる炉床回転装置を備え、前記容器搬送装置を介して、前記耐熱容器を連続的に投入して複数の耐熱容器を前記炉床上に環状に載置すると共に、一回りした前記耐熱容器を前記炉床上から連続的に排出することができる。熱処理炉を連続式回転炉とすることで熱ガスが旋回しながら炉内を循環し、これにより炉内温度の均一化が図れるので、温度ムラに起因して安全上処理温度を低めに設定する必要はなく、処理温度をより高く設定して効率的に加熱することができる。また、連続処理により、熱処理炉から排気される未燃焼ガスの種類や量が安定するため、その後、未燃焼ガスを処理するための制御を容易に行うことができる。   The processing apparatus includes a hearth rotating device for horizontally rotating a hearth of the heat treatment furnace, and the heat-resistant container is continuously charged through the container conveying device so that a plurality of heat-resistant containers are annularly arranged on the hearth. It is possible to continuously discharge the heat-resistant container that has been turned around from the hearth. By making the heat treatment furnace into a continuous rotary furnace, the hot gas circulates in the furnace while swirling, thereby making the furnace temperature uniform, so the processing temperature is set lower for safety due to temperature unevenness There is no need, and the treatment temperature can be set higher and heated efficiently. Moreover, since the kind and quantity of the unburned gas exhausted from the heat treatment furnace are stabilized by the continuous treatment, control for treating the unburned gas can be easily performed thereafter.

また、本発明は、廃リチウムイオン電池の処理方法であって、リチウムイオン電池を格納し、斜め上方に突出する排気管を有する耐熱容器と、円筒状の炉壁を有し、該炉壁の内面に沿って水平方向に燃料を噴出するバーナーと、上面視円形の天井部の中心部に排気管と、上面視円形の炉床の近傍に温度計を有する熱処理炉と、該熱処理炉に前記耐熱容器を投入及び排出可能な容器搬送装置とを備える処理装置を用い、前記熱処理炉に投入された前記耐熱容器をその外側からアルミニウムの融点よりも低い温度で前記バーナーで加熱して前記耐熱容器内部の前記リチウムイオン電池の負極材料を乾留して炭化混合物を分離すると共に、該電池内の電解液を揮発させて前記耐熱容器の排気管から前記熱処理炉内に排出させ、前記温度計を用いて該熱処理炉の内部の温度を調節することを特徴とする。   The present invention also relates to a method for treating a waste lithium ion battery, comprising a heat-resistant container that houses a lithium ion battery and has an exhaust pipe projecting obliquely upward, and a cylindrical furnace wall. A burner that jets fuel in a horizontal direction along the inner surface, an exhaust pipe at the center of a circular ceiling when viewed from above, a heat treatment furnace having a thermometer near the circular hearth when viewed from above, and the heat treatment furnace The heat-resistant container is heated by the burner at a temperature lower than the melting point of aluminum from the outside using a processing apparatus including a container transfer device capable of loading and discharging the heat-resistant container. The inside of the negative electrode material of the lithium ion battery is dry-distilled to separate the carbonized mixture, and the electrolyte in the battery is volatilized and discharged from the exhaust pipe of the heat-resistant container into the heat treatment furnace, using the thermometer The And adjusting the temperature inside of the processing furnace.

さらに、本発明は、廃リチウムイオン電池の処理方法であって、複数個のリチウムイオン電池セルが配列された電池モジュールが箱型筐体内に複数収納されてなる電池パック又は前記電池モジュールを格納し、斜め上方に突出する排気管を有する耐熱容器と、円筒状の炉壁を有し、該炉壁の内面に沿って水平方向に燃料を噴出するバーナーと、上面視円形の天井部の中心部に排気管と、上面視円形の炉床の近傍に温度計を有する熱処理炉と、該熱処理炉に前記耐熱容器を投入及び排出可能な容器搬送装置とを備える処理装置を用い、前記熱処理炉に投入された前記耐熱容器をその外側からアルミニウムの融点よりも低い温度で前記バーナーで加熱して前記耐熱容器内部の前記電池パック又は前記電池モジュールを乾留して炭化混合物を分離すると共に、該電池内の電解液を揮発させて前記耐熱容器の排気管から前記熱処理炉内に排出させ、前記温度計を用いて該熱処理炉の内部の温度を調節することを特徴とする。   Furthermore, the present invention is a method for treating a waste lithium ion battery, wherein a battery pack in which a plurality of battery modules in which a plurality of lithium ion battery cells are arranged is housed in a box-shaped housing or the battery module is stored. A heat-resistant container having an exhaust pipe projecting obliquely upward, a burner having a cylindrical furnace wall, and jetting fuel in a horizontal direction along the inner surface of the furnace wall, and a central part of a circular ceiling part when viewed from above A heat treatment furnace having a thermometer in the vicinity of a circular hearth when viewed from above, and a container transport device capable of loading and unloading the heat-resistant container into the heat treatment furnace. The charged heat-resistant container is heated from the outside at a temperature lower than the melting point of aluminum by the burner, and the battery pack or the battery module inside the heat-resistant container is dry-distilled to separate the carbonized mixture. With, an electrolytic solution of the electrolyte Ikeuchi is evaporated is discharged to the heat treatment furnace through the exhaust pipe of the heat-resistant container, and adjusting the temperature inside the heat treatment furnace using the thermometer.

上記両発明によれば、大量の廃リチウムイオン電池を安定して極めて簡易な作業でリサイクル処理することができると共に、加熱温度は、変動がないようにされているので、その後の処理として有用金属が含まれる処理物から有用金属を分離する処理を容易に行うことができ、回収率が高まる。   According to both the above inventions, a large amount of waste lithium ion batteries can be stably recycled with extremely simple operations, and the heating temperature is not changed. Thus, it is possible to easily separate the useful metal from the treated product, and the recovery rate is increased.

上記処理方法において、前記熱処理炉の天井部の近傍の排気管の内部に配置されたダンパーを用い、該熱処理炉の内部の圧力を調整することができ、リチウムイオン二次電池の有機化合物が激しく燃焼して熱処理炉の内部の圧力が急激に上昇したような場合でも、ダンパーによって迅速に圧力を逃がすことなどが可能となり熱処理炉内の負圧を安定して維持することができる。   In the above processing method, using a damper disposed inside the exhaust pipe near the ceiling of the heat treatment furnace, the pressure inside the heat treatment furnace can be adjusted, and the organic compound of the lithium ion secondary battery is intense Even when the pressure inside the heat treatment furnace suddenly increases due to combustion, the pressure can be quickly released by the damper, and the negative pressure in the heat treatment furnace can be stably maintained.

上記処理方法において、前記熱処理炉の内部の温度を400℃以上650℃以下に調節することができる。これにより、プラスチックの分解温度(300℃)以上で樹脂製材料を分解し金属から分離しやすい状態と、650℃以下にすることによりアルミニウムが溶融しない状態となり、処理時間を短縮することができ、かつ品質の安定した有価物の回収が容易な処理物を得ることができる。   In the said processing method, the temperature inside the said heat processing furnace can be adjusted to 400 degreeC or more and 650 degrees C or less. Thereby, the resin material is easily decomposed and separated from the metal at a plastic decomposition temperature (300 ° C.) or higher, and the aluminum is not melted by setting the temperature to 650 ° C. or lower. In addition, it is possible to obtain a processed product that is easy to collect valuables with stable quality.

上記処理方法において、前記熱処理炉の排気管を介して排出されたガスをセメント調整装置のプレヒータの350℃以上の領域に導入することができる。これによって、二次燃焼室として新規な施設を設ける必要がなく、廃リチウムイオン電池の電解質に含まれるフッ素化合物が熱分解して生じた、燃焼ガス中のフッ化物をセメント調合原料に捕捉させたり、廃リチウムイオン電池のプラスチック等の可燃性物質が熱分解することによって発生したVOC(揮発性有機化合物)も燃焼させることができ、未燃焼ガスを無害化することもできる。   In the above processing method, the gas discharged through the exhaust pipe of the heat treatment furnace can be introduced into a region of 350 ° C. or higher of the preheater of the cement adjusting device. As a result, there is no need to provide a new facility as a secondary combustion chamber, and the fluoride in the combustion gas generated by the thermal decomposition of the fluorine compound contained in the electrolyte of the waste lithium ion battery can be captured by the cement preparation raw material. VOCs (volatile organic compounds) generated by thermal decomposition of combustible materials such as plastics of waste lithium ion batteries can be burned, and unburned gas can be made harmless.

以上のように、本発明によれば、廃棄されたリチウムイオン二次電池を簡易な作業で安定して大量に処理することができる。   As described above, according to the present invention, a discarded lithium ion secondary battery can be stably processed in a large amount by a simple operation.

本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理装置の一実施の形態を示す全体横断面図である。1 is an overall cross-sectional view showing an embodiment of a treatment apparatus for a waste lithium ion battery according to the present invention. 本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理装置の一実施の形態を示す全体縦断面図である。1 is an overall longitudinal sectional view showing an embodiment of a processing apparatus for a waste lithium ion battery according to the present invention. 図1及び図2の処理装置に用いられる耐熱容器の容器本体を示す図であって、(a)は正面図、(b)は上面図、(c)は底面図である。It is a figure which shows the container main body of the heat-resistant container used for the processing apparatus of FIG.1 and FIG.2, (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a bottom view. 図1及び図2の処理装置に用いられる耐熱容器の蓋を示す図であって、(a)は正面図、(b)は上面図である。It is a figure which shows the lid | cover of the heat-resistant container used for the processing apparatus of FIG.1 and FIG.2, Comprising: (a) is a front view, (b) is a top view. 図3の容器本体及び図4の蓋を組み合わせて耐熱容器を構成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which comprised the container main body of FIG. 3, and the lid | cover of FIG. 4 and comprised the heat-resistant container. 図1及び図2の処理装置における熱処理炉に投入される直前の耐熱容器を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the heat-resistant container just before thrown into the heat treatment furnace in the processing apparatus of FIG.1 and FIG.2. 図1及び図2の処理装置における熱処理炉に投入される直前の耐熱容器を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heat-resistant container just before thrown into the heat treatment furnace in the processing apparatus of FIG.1 and FIG.2. 比較例の実験結果を示すグラフであって、縦軸は炉内温度(℃)、横軸は運転時間を表している。It is a graph which shows the experimental result of a comparative example, Comprising: A vertical axis | shaft represents the furnace temperature (degreeC), and the horizontal axis represents the operation time. 実施例の実験結果を示すグラフであって、縦軸は炉内温度(℃)、横軸は運転時間を表している。It is a graph which shows the experimental result of an Example, Comprising: A vertical axis | shaft represents the furnace temperature (degreeC), and the horizontal axis represents the operation time.

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細にする。   Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理装置1は、複数個のリチウムイオン電池セルが配列された電池モジュールが箱型筐体内に複数収納された電池パック50に加熱処理を施して有用金属を回収するものであって、主に電池パック50を格納する複数の耐熱容器2と、熱処理炉3と、熱処理炉3に耐熱容器2を投入及び排出する容器搬送装置4を備える。この処理装置1は、特に電池から生じる発熱量が高くなる容器一つ(1バッチ)当たり投入量が50kg以上の場合に有用であり、さらに、激しく燃焼が生じる2次電池に特に有用である。   As shown in FIGS. 1 and 2, a waste lithium ion battery processing apparatus 1 according to the present invention includes a battery pack 50 in which a plurality of battery modules in which a plurality of lithium ion battery cells are arranged are housed in a box-shaped housing. The heat treatment is performed to recover useful metals, mainly a plurality of heat-resistant containers 2 for storing the battery pack 50, a heat treatment furnace 3, and a container transport for charging and discharging the heat-resistant containers 2 to and from the heat treatment furnace 3. A device 4 is provided. This processing apparatus 1 is particularly useful when the input amount per container (one batch) in which the calorific value generated from the battery is high is 50 kg or more, and is particularly useful for a secondary battery in which intense combustion occurs.

耐熱容器2は、図3〜図5に示すように、容器本体2Aと蓋2Bとで構成される。容器本体2A及び蓋2Bの材質は、ステンレス鋼(SUS304)等であって、少なくとも650℃の耐熱温度を有する。   As shown in FIGS. 3 to 5, the heat resistant container 2 includes a container body 2 </ b> A and a lid 2 </ b> B. The material of the container body 2A and the lid 2B is stainless steel (SUS304) or the like, and has a heat resistant temperature of at least 650 ° C.

図3に示すように、容器本体2Aは、上方に開口して円筒状に形成された内筒2aと、内筒2aよりも大径で内筒2aを囲繞するように配置された外筒2bと、内筒2a及び外筒2bの底面に配置された複数の車輪2cと、外筒2bの周面2dに固定された2本の取っ手2eと、外筒2bの周面2dから突出するハンガー2fとで構成される。   As shown in FIG. 3, the container main body 2A includes an inner cylinder 2a that is open upward and is formed in a cylindrical shape, and an outer cylinder 2b that is larger in diameter than the inner cylinder 2a and is disposed so as to surround the inner cylinder 2a. A plurality of wheels 2c disposed on the bottom surfaces of the inner cylinder 2a and the outer cylinder 2b, two handles 2e fixed to the peripheral surface 2d of the outer cylinder 2b, and a hanger protruding from the peripheral surface 2d of the outer cylinder 2b 2f.

一方、図4に示すように、蓋2Bは、下方に開口する円筒状に形成された本体2nと、本体2nの周面に開口して斜め上方に突出する排気管2gと、本体2nの天井面2hに設けられた取っ手2mとで構成される。尚、排気管2gと水平面とのなす角は、45°程度に設定されるが、これに限定されるものではない。また、排気管2gの向きは、排気管2gから噴出する燃焼ガスの速度ベクトルの水平成分が熱処理炉3の渦燃焼の方向と同方向になるように設定される。また、排気管2gの設置位置は、図2に示す通り、4本のガスバーナー8(8A〜8D)より低く、排気管28の先端28aより高い位置であればよい。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the lid 2B includes a main body 2n formed in a cylindrical shape that opens downward, an exhaust pipe 2g that opens in the peripheral surface of the main body 2n and protrudes obliquely upward, and a ceiling of the main body 2n. And a handle 2m provided on the surface 2h. The angle formed by the exhaust pipe 2g and the horizontal plane is set to about 45 °, but is not limited to this. The direction of the exhaust pipe 2g is set so that the horizontal component of the velocity vector of the combustion gas ejected from the exhaust pipe 2g is in the same direction as the vortex combustion direction of the heat treatment furnace 3. Moreover, the installation position of the exhaust pipe 2g should just be a position lower than the four gas burners 8 (8A-8D) and higher than the front-end | tip 28a of the exhaust pipe 28, as shown in FIG.

上記容器本体2Aと蓋2Bとで耐熱容器2を構成するには、図5に示すように、容器本体2Aの内筒2aと外筒2bの間の溝部2jに蓋2Bの本体2nの下端2kが嵌め込まれると共に、溝部2jに砂が充填されてサンドシールが構成され、蓋2Bは容器本体2Aに対して一定の距離L分だけ浮き上がり可能な状態で取り付けられる。サンドシール構造によって容器本体2Aに対して蓋2Bを浮き上がり可能としたことで、加熱処理時の反応によって耐熱容器2の内部の圧力が高まったとしても、蓋2Bが浮き上がることで高まった圧力を逃がし、耐熱容器2の損傷等を防止することができる。   In order to configure the heat-resistant container 2 with the container body 2A and the lid 2B, as shown in FIG. 5, the lower end 2k of the body 2n of the lid 2B is formed in the groove 2j between the inner cylinder 2a and the outer cylinder 2b of the container body 2A. Is inserted, and the groove 2j is filled with sand to form a sand seal, and the lid 2B is attached to the container body 2A in a state where it can be lifted by a certain distance L. Since the lid 2B can be lifted with respect to the container main body 2A by the sand seal structure, even if the pressure inside the heat-resistant container 2 is increased due to a reaction during the heat treatment, the pressure increased by lifting the lid 2B is released. Further, damage to the heat-resistant container 2 can be prevented.

尚、耐熱容器2の構造は、上記のものに限定されず、容器本体2Aに対して蓋2Bが浮き上がり高まった圧力を逃がす構造を有するものであれば、例えば、緩衝機構を設けたものなどを用いることができる。   In addition, the structure of the heat-resistant container 2 is not limited to the above-described one. For example, a structure provided with a buffer mechanism may be used as long as the cover 2B has a structure that releases the increased pressure with respect to the container body 2A. Can be used.

また、複数個の電池パック50を格納することができ、耐熱性に優れ、上部に排気管2gが設けられたものであれば、特に分割されていなくともよい。   In addition, the battery pack 50 need not be divided as long as it can store a plurality of battery packs 50, has excellent heat resistance, and is provided with the exhaust pipe 2g on the top.

さらに、耐熱容器2の容器本体2Aに、加熱処理時にプラスチック等の溶解物を受けて溜め込む凹部(不図示)を形成し、プラスチック等の溶解物が耐熱容器2から外にこぼれ出すことを防止してもよい。   Furthermore, a recess (not shown) is formed in the container main body 2A of the heat-resistant container 2 to receive and accumulate a melted material such as plastic during heat treatment, thereby preventing the melted material such as plastic from spilling out of the heat-resistant container 2. May be.

図1及び図2に示すように、熱処理炉3は、耐火材で覆われた鋼板で炉壁7が構成された円筒状の縦型炉であり、4本のガスバーナー8(8A〜8D)によって加熱される。ガスバーナー8の近傍にはノズル11(11A〜11D)が設けられ、ファン(不図示)を介して送られる、燃焼用及び冷却用の空気Aが炉内に供給される。炉内の温度及び圧力を測定するために温度計13及び圧力計14が設けられる。温度計13はガスバーナー8や排気管2gの影響を受けないように、後述する熱処理炉3の炉床17付近に設置される。尚、ガスバーナー8及びノズル11の設置本数は、4本に限定されることなく、3本以下であっても5本以上であってもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment furnace 3 is a cylindrical vertical furnace in which a furnace wall 7 is formed of a steel plate covered with a refractory material, and four gas burners 8 (8A to 8D). Heated by. In the vicinity of the gas burner 8, nozzles 11 (11A to 11D) are provided, and combustion and cooling air A sent through a fan (not shown) is supplied into the furnace. A thermometer 13 and a pressure gauge 14 are provided for measuring the temperature and pressure in the furnace. The thermometer 13 is installed near the hearth 17 of the heat treatment furnace 3 to be described later so as not to be affected by the gas burner 8 and the exhaust pipe 2g. The number of gas burners 8 and nozzles 11 installed is not limited to four, and may be three or less or five or more.

熱処理炉3の炉床17は、炉壁7と同様に耐火材で覆われた鋼板からなり、電動モータ(不図示)を備えた炉床回転装置19によって鉛直軸回りに回転し、位置決めセンサ(不図示)によって所定の位置に位置決めされる。   The hearth 17 of the heat treatment furnace 3 is made of a steel plate covered with a refractory material in the same manner as the furnace wall 7, and is rotated around a vertical axis by a hearth rotating device 19 equipped with an electric motor (not shown). (Not shown).

熱処理炉3の炉壁7の一部には、上下に開閉式の炉体扉7bで外部と仕切られた開口部7aが形成される。開口部7aに対向する位置に、開口部7aから熱処理炉3内に耐熱容器2を投入すると共に、熱処理炉3内を一周した後の耐熱容器2を熱処理炉3から排出する容器搬送装置4が設けられる。   An opening 7a is formed in a part of the furnace wall 7 of the heat treatment furnace 3 so as to be separated from the outside by an openable / closable furnace body door 7b. A container transfer device 4 that puts the heat-resistant container 2 into the heat treatment furnace 3 from the opening 7 a at a position facing the opening 7 a and discharges the heat-resistant container 2 after making a round in the heat treatment furnace 3 from the heat treatment furnace 3. Provided.

容器搬送装置4は、図1、図2、図6及び図7に示すように、熱処理炉3の開口部7aと熱処理炉3の中心を結ぶ線上の方向(図1では左右方向)に延びると共に、モーター18の正回転によって耐熱容器2に当接して耐熱容器2を熱処理炉3内に押し入れるプッシャー部4aと、耐熱容器2の容器本体2Aの外周に設けられたハンガー2fを係止する爪4cが先端に設けられ、モーター18の負回転によって耐熱容器2を熱処理炉3内から引っ張り出すプルアウト部4bを備えている。プッシャー部4aはプルアウト部4bの真上に配置される。   As shown in FIGS. 1, 2, 6, and 7, the container transfer device 4 extends in the direction (the left-right direction in FIG. 1) on the line connecting the opening 7 a of the heat treatment furnace 3 and the center of the heat treatment furnace 3. The pusher portion 4a that abuts the heat-resistant container 2 by pushing the motor 18 in the forward direction and pushes the heat-resistant container 2 into the heat treatment furnace 3, and a nail that holds the hanger 2f provided on the outer periphery of the container body 2A of the heat-resistant container 2 4c is provided at the tip, and includes a pull-out portion 4b that pulls the heat-resistant container 2 out of the heat treatment furnace 3 by negative rotation of the motor 18. The pusher portion 4a is disposed immediately above the pull-out portion 4b.

また、耐熱容器2は、熱処理炉3内に投入される直前には、すなわち、開閉式の炉体扉7bの外側に位置する際には、熱処理炉3の接線方向(図1では上下方向)に移動自在のスライドベース21上に載置され、スライドベース21の端部に接続されたベース移動装置22によってスライドベース21は、炉体扉7bの前位置に設けられた炉前室23(図1の位置)と、開閉式の炉前室扉24を隔てて外側に位置するスタンド25の間を移動可能にされている。炉前室23は、外部に対しては炉前室扉24で隔てられると共に、熱処理炉3に対しては炉体扉7bで隔てられ、炉体扉7bを開放したときの温度変化を抑えるようにしている。また、炉前室23を設けることで熱処理炉3内の雰囲気が保持されると共に、危険なガスの漏洩や熱風の吹き出しを防止することができる。   Further, immediately before the heat-resistant container 2 is put into the heat treatment furnace 3, that is, when it is located outside the openable furnace body door 7b, the tangential direction of the heat treatment furnace 3 (vertical direction in FIG. 1). The slide base 21 is placed on a slide base 21 that is freely movable and connected to an end of the slide base 21. The slide base 21 is provided in a furnace front chamber 23 (see FIG. 1) and a stand 25 positioned outside the open / close type furnace front chamber door 24. The furnace front chamber 23 is separated from the outside by a furnace front chamber door 24, and is separated from the heat treatment furnace 3 by a furnace body door 7 b so as to suppress a temperature change when the furnace body door 7 b is opened. I have to. Moreover, by providing the furnace front chamber 23, the atmosphere in the heat treatment furnace 3 can be maintained, and dangerous gas leakage and hot air blowing can be prevented.

スライドベース21がスタンド25上に移動したときに、クレーン(不図示)で加熱される前の耐熱容器2がスライドベース21上に載せられ、その後、炉前室23までベース移動装置22によって運ばれ、加熱された後の耐熱容器2は炉前室23からスタンド25まで同じくベース移動装置22によって運ばれ、その後、冷却室(不図示)まで自動的に移動するように構成されている。ベース移動装置22は、モーター22aの駆動によってシャフト22bを伸縮させることでシャフト22bの先端に接続されたスライドベース21を移動させる。   When the slide base 21 moves onto the stand 25, the heat-resistant container 2 before being heated by a crane (not shown) is placed on the slide base 21 and then carried to the furnace front chamber 23 by the base moving device 22. The heat-resistant container 2 after being heated is similarly transported from the furnace front chamber 23 to the stand 25 by the base moving device 22 and then automatically moved to the cooling chamber (not shown). The base moving device 22 moves the slide base 21 connected to the tip of the shaft 22b by expanding and contracting the shaft 22b by driving the motor 22a.

図1及び図2に示すように、熱処理炉3より離れた位置に二次燃焼室27が設けられ、二次燃焼室27と熱処理炉3との間は排気管28によって連結されている。また排気管28には、排気管28を介して熱処理炉3内の未燃焼ガスを二次燃焼室27に送るファン29が設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a secondary combustion chamber 27 is provided at a position away from the heat treatment furnace 3, and the secondary combustion chamber 27 and the heat treatment furnace 3 are connected by an exhaust pipe 28. The exhaust pipe 28 is provided with a fan 29 that sends unburned gas in the heat treatment furnace 3 to the secondary combustion chamber 27 through the exhaust pipe 28.

二次燃焼室27もガスバーナー34によって加熱され、二次燃焼室27内で未燃焼ガスの燃焼用空気がファン30を介して二次燃焼室27内に供給される。また、二次燃焼室27内の温度は温度計32によって測定される。二次燃焼室27には排気用の煙突31が設けられる。   The secondary combustion chamber 27 is also heated by the gas burner 34, and uncombusted gas combustion air is supplied into the secondary combustion chamber 27 through the fan 30 in the secondary combustion chamber 27. The temperature in the secondary combustion chamber 27 is measured by a thermometer 32. The secondary combustion chamber 27 is provided with an exhaust chimney 31.

排気管28の熱処理炉3側は、図2に示すように、熱処理炉3の天井部の中央から熱処理炉3内に導かれ、その先端28aの位置は、耐熱容器2内の電池パック50の上面位置より低くなるように設定されている。ここでは、排気管28の先端(下端)28aの位置を耐熱容器2内で4段重ねにされた電池パック50の上から3段目と4段目の間の高さと同じ位置にしている。このように、排気管28の熱処理炉側先端28aを、耐熱容器2内の電池パック50の上面位置より低く設定することで、熱処理炉3内で熱風は上方から下方へまた下方から上方へ大きく対流するので、内部の電池パック50は効率的に乾留される。従って、電池パック50を耐熱容器2内において複数積層(本実施形態では4段)しても十分リサイクル処理することができるので、仮に処理すべき電池パック50の数が大量であっても短時間で処理することができる。また、電池パック50内のリチウムイオン電池が放電しているか否かに関わらず処理することができる。   As shown in FIG. 2, the heat treatment furnace 3 side of the exhaust pipe 28 is led into the heat treatment furnace 3 from the center of the ceiling portion of the heat treatment furnace 3, and the position of the tip 28 a of the battery pack 50 in the heat resistant container 2. It is set to be lower than the upper surface position. Here, the position of the front end (lower end) 28a of the exhaust pipe 28 is set to the same position as the height between the third and fourth stages from the top of the battery pack 50 stacked in four stages in the heat-resistant container 2. In this way, by setting the heat treatment furnace side tip 28a of the exhaust pipe 28 to be lower than the upper surface position of the battery pack 50 in the heat-resistant container 2, the hot air is greatly increased from above to below and from below to above in the heat treatment furnace 3. Due to the convection, the internal battery pack 50 is efficiently dry-distilled. Accordingly, even if a plurality of battery packs 50 are stacked in the heat-resistant container 2 (four stages in the present embodiment), the battery pack 50 can be sufficiently recycled, so even if the number of battery packs 50 to be processed is large, a short time is required. Can be processed. Moreover, it can process regardless of whether the lithium ion battery in the battery pack 50 is discharged.

排気管28内の熱処理炉3の直上には、熱処理炉3の内部の圧力を調整するためのダンパー33が設けられ、例えば、熱処理炉3内の圧力が高まるとダンパー33を開き、熱処理炉3の内部の負圧が維持される。ダンパー33には、図示のバタフライバルブ等を用いることができる。   A damper 33 for adjusting the pressure inside the heat treatment furnace 3 is provided immediately above the heat treatment furnace 3 in the exhaust pipe 28. For example, when the pressure in the heat treatment furnace 3 increases, the damper 33 is opened and the heat treatment furnace 3 is opened. The negative pressure inside is maintained. As the damper 33, the illustrated butterfly valve or the like can be used.

上記構成を有する廃リチウムイオン電池の処理装置1を用いた廃リチウムイオン電池の処理方法について説明する。尚、以下の説明では、処理装置1によってハイブリッド自動車や電気自動車等から取外されたままの電池パック50を処理する場合を例示する。   A waste lithium ion battery processing method using the waste lithium ion battery processing apparatus 1 having the above-described configuration will be described. In the following description, a case where the processing device 1 processes the battery pack 50 that has been removed from the hybrid vehicle, the electric vehicle, or the like will be exemplified.

(1)熱処理炉3の内部の残留ガスを炉外に排出するプレパージを行った後、ガスバーナー8に点火して炉温を制御範囲の温度上限が650℃を超えないよう620℃程度まで昇温して温度を一定に保持する。   (1) After performing a pre-purge for discharging the residual gas inside the heat treatment furnace 3 to the outside of the furnace, the gas burner 8 is ignited and the furnace temperature is raised to about 620 ° C. so that the upper limit of the control range does not exceed 650 ° C. Warm to keep temperature constant.

(2)炉前室扉24を開放してベース移動装置22を介してスライドベース21を炉前室23の外側に設けられたスタンド25の位置まで前進させる。そして、クレーン(不図示)を使用して、図6及び図7に示したように使用済みの8個の電池パック50が格納された(4段重ねのものが2組突き合わされた状態で格納)耐熱容器2をスタンド25の位置に移動したスライドベース21上に載置する。   (2) The furnace front chamber door 24 is opened, and the slide base 21 is advanced to the position of the stand 25 provided outside the furnace front chamber 23 via the base moving device 22. Then, using a crane (not shown), eight used battery packs 50 are stored as shown in FIGS. 6 and 7 (stored in a state in which two sets of four-tiered ones are butted together) ) Place the heat-resistant container 2 on the slide base 21 moved to the position of the stand 25.

(3)ベース移動装置22を介してスライドベース21をスタンド25の位置から炉前室23内まで後退させ、炉前室扉24を閉鎖する。   (3) The slide base 21 is retracted from the position of the stand 25 into the furnace front chamber 23 via the base moving device 22 and the furnace front chamber door 24 is closed.

(4)炉体扉7bを開放した後、容器搬送装置4のプッシャー部4aを前進させて耐熱容器2を熱処理炉3内に投入する。これにより、耐熱容器2は熱処理炉3の炉床17上、図1では9時の位置に載置される。   (4) After opening the furnace body door 7 b, the pusher portion 4 a of the container transport device 4 is advanced to put the heat-resistant container 2 into the heat treatment furnace 3. As a result, the heat-resistant container 2 is placed on the hearth 17 of the heat treatment furnace 3, at the 9 o'clock position in FIG.

(5)容器搬送装置4のプッシャー部4aを後退させた後、炉体扉7bを閉鎖し、炉床回転装置19を介して炉床17を45゜左回転させる。この45゜の回転は、特に限定されるものではないが、例えば、37.5分毎に炉床17を45゜ずつ回転させることで、5時間で炉床17が1回転するように設定している。   (5) After retracting the pusher portion 4a of the container transfer device 4, the furnace body door 7b is closed, and the hearth 17 is rotated 45 ° counterclockwise via the hearth rotating device 19. The 45 ° rotation is not particularly limited. For example, the hearth 17 is set to rotate once every 57.5 by rotating the hearth 17 by 45 ° every 37.5 minutes. ing.

(6)上記(1)〜(5)の処理を7回繰り返すことで、熱処理炉3の炉床17上には、図1に示したように、隣接する耐熱容器2が一定の間隔を開けた状態で8個の耐熱容器2が環状に載置される。   (6) By repeating the processes (1) to (5) seven times, adjacent heat-resistant containers 2 are spaced apart on the hearth 17 of the heat treatment furnace 3 as shown in FIG. In this state, eight heat-resistant containers 2 are placed in a ring shape.

上記動作の間、耐熱容器2は熱処理炉3内で1周する間に外側から加熱されることで、耐熱容器2内は還元雰囲気となり、耐熱容器2に格納された電池パック50の樹脂製の筐体等のプラスチック類は乾留により炭化混合物としてリチウム、コバルト、ニッケル、マンガン等の有用金属が含まれた材料から分離された状態となっている。尚、耐熱容器2はアルミニウムの融点(660℃)よりも低い温度(620℃)で加熱されるので電池パック50内で使用されたアルミニウム成分が溶け出すことはない。また、電池内の電解液は揮発し、プラスチック等の可燃性物質が熱分解することによって発生したガスと共に、耐熱容器2の排気管2gから熱処理炉3内に排出される。耐熱容器2の排気管2gから排出された2種類のガスは可燃性ガスであり熱処理炉3内で燃焼し、熱源として再利用される。   During the above operation, the heat-resistant container 2 is heated from the outside during one round in the heat treatment furnace 3, so that the inside of the heat-resistant container 2 becomes a reducing atmosphere, and the battery pack 50 stored in the heat-resistant container 2 is made of resin. Plastics such as housings are separated from materials containing useful metals such as lithium, cobalt, nickel, and manganese as carbonized mixtures by dry distillation. The heat-resistant container 2 is heated at a temperature (620 ° C.) lower than the melting point of aluminum (660 ° C.), so that the aluminum component used in the battery pack 50 does not melt out. Further, the electrolyte in the battery volatilizes and is discharged into the heat treatment furnace 3 from the exhaust pipe 2g of the heat-resistant container 2 together with a gas generated by thermal decomposition of a combustible substance such as plastic. The two types of gases discharged from the exhaust pipe 2g of the heat-resistant container 2 are combustible gases, burn in the heat treatment furnace 3, and are reused as heat sources.

上記熱処理の際に、熱処理炉3内の温度は、ノズル11を介して供給される空気の酸素量を調整することにより、耐熱容器2の排気管2gから熱処理炉3内に放出される可燃性ガスの燃焼量を制御し、温度計13による測定値が所望の値又は範囲となるように制御する。この際、耐熱容器2の蓋2Bは、本体2nの周面に開口して斜め上方に突出する排気管2gを備えるため、電池パック50の乾留時に有機化合物が激しく燃焼して燃焼ガスが排気管2gから噴出しても燃焼ガスが斜め上方に噴出するため、燃焼ガスによって熱処理炉3の内部の安定した渦燃焼が阻害されることがなく、炉床17の近傍に設置した温度計13によって炉全体の代表的な温度を測定することができ、熱処理炉3の安定運転を維持することができる。   During the heat treatment, the temperature in the heat treatment furnace 3 is such that the flammability released into the heat treatment furnace 3 from the exhaust pipe 2g of the heat-resistant container 2 by adjusting the oxygen amount of the air supplied through the nozzle 11. The amount of gas combustion is controlled so that the measured value by the thermometer 13 becomes a desired value or range. At this time, the lid 2B of the heat-resistant container 2 includes an exhaust pipe 2g that opens on the peripheral surface of the main body 2n and protrudes obliquely upward, so that the organic compound burns violently during the dry distillation of the battery pack 50 and the combustion gas is exhausted. Even if it is ejected from 2 g, the combustion gas is ejected obliquely upward, so that stable vortex combustion inside the heat treatment furnace 3 is not hindered by the combustion gas, and the thermometer 13 installed in the vicinity of the hearth 17 The overall representative temperature can be measured, and the stable operation of the heat treatment furnace 3 can be maintained.

一方、熱処理炉3の内部が正圧になると、熱処理炉3の開口部7aから炉外に熱ガスが噴出し、熱処理炉3への耐熱容器2の投入及び排出が困難になるため、熱処理炉3の内部を負圧に維持する必要がある。そこで、圧力計14の測定値に応じてダンパー33を開閉して熱処理炉3の内部を所望の値又は範囲に維持する。例えば、電池パック50の乾留時にリチウムイオン二次電池の有機化合物が激しく燃焼して熱処理炉の内部の圧力が急激に上昇したような場合でも、ダンパー33を開いて迅速に圧力を逃がし、熱処理炉3の内部の負圧を維持する。ダンパー33が熱処理炉3の天井部の近傍の排気管28の内部に配置されているため、熱処理炉3の内部の圧力変化に迅速に対応することができる。   On the other hand, when the inside of the heat treatment furnace 3 becomes a positive pressure, hot gas is ejected from the opening 7a of the heat treatment furnace 3 to the outside of the furnace, and it becomes difficult to charge and discharge the heat-resistant container 2 to the heat treatment furnace 3. It is necessary to maintain the inside of 3 at a negative pressure. Therefore, the damper 33 is opened and closed according to the measured value of the pressure gauge 14 to maintain the inside of the heat treatment furnace 3 at a desired value or range. For example, even when the organic compound of the lithium ion secondary battery burns violently during the dry distillation of the battery pack 50 and the pressure inside the heat treatment furnace suddenly rises, the damper 33 is opened to quickly release the pressure, and the heat treatment furnace 3 maintains the negative pressure inside. Since the damper 33 is disposed inside the exhaust pipe 28 in the vicinity of the ceiling portion of the heat treatment furnace 3, it is possible to quickly cope with a pressure change inside the heat treatment furnace 3.

尚、熱処理炉3内の未燃焼ガスは二次燃焼室27に導かれ、熱処理炉3の温度よりも高い温度(800℃)で燃焼する。   The unburned gas in the heat treatment furnace 3 is guided to the secondary combustion chamber 27 and burns at a temperature (800 ° C.) higher than the temperature of the heat treatment furnace 3.

(7)耐熱容器2が熱処理炉3内で1周すると、炉体扉7bを開放して容器搬送装置4のプルアウト部4bを耐熱容器2の位置まで前進させ、図7に示すように、プルアウト部4b先端に設けられた爪4cを、耐熱容器2に設けられたハンガー2fに係止させる。そして、プルアウト部4bを後退させて耐熱容器2を熱処理炉3から引き出してスライドベース21上に載置し、炉体扉7bを閉鎖する。   (7) When the heat-resistant container 2 makes one round in the heat treatment furnace 3, the furnace body door 7b is opened and the pull-out portion 4b of the container transport device 4 is advanced to the position of the heat-resistant container 2, and as shown in FIG. The claw 4c provided at the tip of the part 4b is engaged with the hanger 2f provided in the heat-resistant container 2. Then, the pull-out portion 4b is retracted, the heat-resistant container 2 is pulled out from the heat treatment furnace 3 and placed on the slide base 21, and the furnace body door 7b is closed.

(8)次に、炉前室扉24を開放した後、ベース移動装置22を介して加熱処理済みの耐熱容器2が載置されたスライドベース21をスタンド25の位置まで前進させる。そして、この状態で炉前室扉24を半分閉鎖し、スライドベース21を元の位置に戻すと耐熱容器2は半分閉鎖状態の炉前室扉24に当接してスタンド25上に載せられる。そして、炉前室扉24は全閉される。   (8) Next, after opening the furnace chamber door 24, the slide base 21 on which the heat-treated heat-resistant container 2 is placed is advanced to the position of the stand 25 via the base moving device 22. In this state, when the furnace front chamber door 24 is half closed and the slide base 21 is returned to the original position, the heat-resistant container 2 comes into contact with the furnace front chamber door 24 in the half closed state and is placed on the stand 25. The furnace chamber door 24 is fully closed.

(9)その後、スタンド25の位置まで移動させられたスライドベース21上の加熱処理済みの耐熱容器2は、移送コンベア(不図示)に載せられて冷却室(不図示)に運ばれる。尚、(8)で耐熱容器2が半分閉鎖状態の炉前室扉24に当接することによって、移送コンベア上に載せられ自動的に搬送されるようにすることもできる。そして、その加熱処理済みの耐熱容器2の代わりにスライドベース21上には、(2)で示したものと同様に、クレーン(不図示)を使用し、使用済みの8個の電池パック50が格納された新たな耐熱容器2が設置され、(3)以下の処理が繰り返して行われる。   (9) Thereafter, the heat-treated heat-resistant container 2 on the slide base 21 that has been moved to the position of the stand 25 is placed on a transfer conveyor (not shown) and carried to a cooling chamber (not shown). In (8), the heat-resistant container 2 can be placed on the transfer conveyor and automatically conveyed by contacting the half-closed furnace front chamber door 24. Then, instead of the heat-treated heat-resistant container 2, on the slide base 21, a crane (not shown) is used similarly to the one shown in (2), and eight used battery packs 50 are provided. The stored new heat-resistant container 2 is installed, and (3) the following processes are repeated.

尚、熱処理炉3の炉床回転装置19は正転、逆転が自由にできるため、炉床17上にある8つの耐熱容器2は、投入した順序に限らず、外部に排出可能である。つまり熱処理炉3の壁面に複数のサイトホールを設置して炉内部の状態を確認しながら運転することにより、所定の処理時間が経過しても耐熱容器2の排気管2gより火炎が見えるような場合は、その次に投入した耐熱容器2を先に排出することにより滞りなく処理が行える。今後も新規に開発される様々な種類のリチウム電池は、熱処理時の挙動が異なることが予想されるが、出し入れが自由に行える熱処理炉3の機構により、挙動が不明なリチウム電池にも対応した、細かく処理時間を調整した運転方法も可能である。   Since the hearth rotating device 19 of the heat treatment furnace 3 can freely rotate forward and backward, the eight heat-resistant containers 2 on the hearth 17 can be discharged to the outside without being limited to the order of loading. That is, by installing a plurality of site holes on the wall surface of the heat treatment furnace 3 and operating while checking the state of the inside of the furnace, a flame can be seen from the exhaust pipe 2g of the heat-resistant container 2 even after a predetermined treatment time has elapsed. In this case, the next heat-resistant container 2 can be discharged without any delay by discharging it first. It is expected that various types of lithium batteries newly developed in the future will behave differently during heat treatment. However, the behavior of the heat treatment furnace 3 that can be taken in and out freely also supports lithium batteries whose behavior is unknown. An operation method in which the processing time is finely adjusted is also possible.

冷却室に運ばれた加熱処理済みの耐熱容器2は、内部の電池パック50を破砕、分級して炭化混合物を取り除いた後、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガン等の有用金属をさらに分離する処理が行われる。また、電池パック50の破砕物を磁選機にかけて、鉄筐体、ねじ等の磁着物と、銅とアルミニウムからなるミックメタルに分離し、ミックメタルを比重選別してアルミ塊及び銅塊と、銅箔及びアルミ箔の積層物とに分けた後、選別機でさらに銅箔とアルミ箔とに分けることができる。   The heat-resistant container 2 that has been heated to the cooling chamber is subjected to a process of further separating useful metals such as lithium, cobalt, nickel, and manganese after crushing and classifying the internal battery pack 50 to remove the carbonized mixture. Done. Moreover, the crushed material of the battery pack 50 is subjected to a magnetic separator, and separated into magnetic deposits such as iron housings and screws, and Mick metal composed of copper and aluminum, and the Mick metal is subjected to specific gravity selection to obtain aluminum lump, copper lump, and copper. After dividing into a foil and a laminate of aluminum foil, it can be further divided into copper foil and aluminum foil by a sorter.

以上のように構成された廃リチウムイオン電池の処理装置及び処理方法によれば、複数個のリチウムイオン電池セルが配列された電池モジュールが箱型筐体内に複数収納されてなる電池パック50を、排気管2gが設けられた耐熱容器2に格納した後、熱処理炉3に投入して耐熱容器2の外側から加熱することで耐熱容器2内部の電池パック50を乾留して炭化混合物を分離するので、電池パック50の樹脂製の筐体やリチウムイオン電池の負極材料に使用されるカーボン等が炭化混合物として有用金属が含まれる金属から分離される。また、そのときの加熱温度は、炉温の制御範囲の上限が650℃を超えないよう620℃程度で、アルミニウムの融点(660℃)よりも低い温度でアルミニウムは溶けないように設定されているので、アルミニウムが溶け出した場合と比較して、その後の処理として有用金属が含まれる金属から有用金属を分離する処理を容易に行うことができる。   According to the processing apparatus and the processing method of the waste lithium ion battery configured as described above, the battery pack 50 in which a plurality of battery modules in which a plurality of lithium ion battery cells are arranged is housed in a box-shaped housing, After storing in the heat-resistant container 2 provided with the exhaust pipe 2g, the battery pack 50 inside the heat-resistant container 2 is dry-distilled by putting it in the heat treatment furnace 3 and heating from the outside of the heat-resistant container 2, so that the carbonized mixture is separated. The resin casing of the battery pack 50 and the carbon used for the negative electrode material of the lithium ion battery are separated from the metal containing the useful metal as the carbonized mixture. Moreover, the heating temperature at that time is set to be about 620 ° C. so that the upper limit of the furnace temperature control range does not exceed 650 ° C., and the aluminum is not melted at a temperature lower than the melting point of aluminum (660 ° C.). Therefore, compared with the case where aluminum melts, the process which isolate | separates a useful metal from the metal in which a useful metal is contained as a subsequent process can be performed easily.

このとき、電池内の電解液は揮発し、耐熱容器2の排気管2gから揮発ガスが熱処理炉3内に排出されることで、耐熱容器2の内部は自然に還元雰囲気となり、従来技術のように還元ガスやカーボン源を導入しなくてもよいと共に、電池パック50は還元雰囲気にした耐熱容器2によって保護されるので、熱処理炉3内で廃リチウムイオン電池が爆発する危険性を抑えることができる。また、プラスチック等の可燃性物質を燃焼させることはないので、温度暴走を防止することができ、しかも金属の酸化によるスラグ化も抑えるので、廃リチウムイオン電池を無害化することができる。   At this time, the electrolytic solution in the battery is volatilized, and the volatile gas is discharged from the exhaust pipe 2g of the heat-resistant container 2 into the heat treatment furnace 3, so that the inside of the heat-resistant container 2 naturally becomes a reducing atmosphere. It is not necessary to introduce a reducing gas or a carbon source into the battery pack 50 and the battery pack 50 is protected by the heat-resistant container 2 in a reducing atmosphere, so that it is possible to suppress the risk of the waste lithium ion battery exploding in the heat treatment furnace 3. it can. Further, since combustible materials such as plastic are not burned, temperature runaway can be prevented, and slag formation due to metal oxidation is also suppressed, so that the waste lithium ion battery can be rendered harmless.

また、熱処理炉3から未燃焼ガスを二次燃焼室27に導いて、熱処理炉3の温度よりも高い温度(800℃)で燃焼させるようにしたので、臭気の発生を抑えることができる。   Further, since the unburned gas is introduced from the heat treatment furnace 3 to the secondary combustion chamber 27 and burned at a temperature (800 ° C.) higher than the temperature of the heat treatment furnace 3, the generation of odor can be suppressed.

尚、本実施形態では、炉床17が回転する熱処理炉3を使用することで均一的な加熱処理を行ったが、耐熱容器2をその外側からアルミニウムの融点よりも低い温度で加熱することで内部の電池パック50を乾留して炭化混合物を分離することが可能な熱処理炉であれば、必ずしも炉床17が回転するものでなくてもよい。また、熱処理炉3内に複数の耐熱容器2を連続して投入・排出するようにしたがバッチ式のものでも適用可能である。   In the present embodiment, the uniform heat treatment is performed by using the heat treatment furnace 3 in which the hearth 17 rotates. However, by heating the heat-resistant container 2 from the outside at a temperature lower than the melting point of aluminum. If the heat treatment furnace is capable of separating the carbonized mixture by dry distillation of the internal battery pack 50, the hearth 17 may not necessarily rotate. Further, a plurality of heat-resistant containers 2 are continuously charged and discharged into the heat treatment furnace 3, but a batch type can also be applied.

また、熱処理炉3内の炉温は、制御できる範囲を考慮してアルミニウムが溶融しない範囲で極力高温である650℃にして処理時間を短くするようにできるが、加熱処理の温度は、プラスチックの分解温度(300℃)以上であれば樹脂製材料は分解され金属から分離されるので特に限定されるものではない。但し、処理時間の関係から400℃以上、より好ましくは500℃以上が処理に適している。   In addition, the furnace temperature in the heat treatment furnace 3 can be set to 650 ° C., which is as high as possible within a range in which aluminum does not melt in consideration of the controllable range, so that the treatment time can be shortened. Since it will decompose | disassemble and isolate | separate from a metal if it is more than decomposition temperature (300 degreeC), it will not specifically limit. However, 400 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher is suitable for the processing because of the processing time.

さらに、電池パック50を格納した耐熱容器2を酸化雰囲気下の熱処理炉3に投入して加熱処理するようしたが、還元雰囲気下あるいは不活性雰囲気下としても適用可能である。   Furthermore, although the heat-resistant container 2 storing the battery pack 50 is put into the heat treatment furnace 3 in an oxidizing atmosphere and heat-treated, it can be applied in a reducing atmosphere or an inert atmosphere.

また、加熱処理用の熱源としてガスを使用した熱処理炉3を使用したが、熱源として電気や重油を使用した各種炉を使用することもできる。また、既存の製造設備、例えば、セメント焼成装置からの排ガスを熱源として用いることなどで熱エネルギーの有効利用を図ることができる。   Moreover, although the heat processing furnace 3 which uses gas as a heat source for heat processing was used, the various furnaces which use electricity and heavy oil as a heat source can also be used. Moreover, effective use of thermal energy can be achieved by using exhaust gas from an existing production facility, for example, a cement baking apparatus, as a heat source.

さらに、熱処理炉3の排気管28を介して排出されたガスを二次燃焼室27に導入せずに、セメント調整装置のプレヒータの350℃以上の領域に導入することができる。これによって、二次燃焼室27が不要となると共に、燃焼ガス中のフッ化物をセメント調合原料に捕捉させたり、VOC(揮発性有機化合物)も燃焼させることができ、未燃焼ガスを無害化することもできる。電気炉での実験によれば、セメント調合原料によって燃焼ガス中のフッ化物濃度を約0.4%に、フッ化水素濃度を約0.45%に低減することができ、炭化カルシウムを乾式処理剤として用いた場合の20倍程度の低減効果がある。   Furthermore, the gas exhausted through the exhaust pipe 28 of the heat treatment furnace 3 can be introduced into the secondary heater chamber 27 in the region of 350 ° C. or higher of the preheater of the cement adjusting device. As a result, the secondary combustion chamber 27 becomes unnecessary, and the fluoride in the combustion gas can be captured by the cement preparation raw material, or VOC (volatile organic compound) can be burned, thereby making the unburned gas harmless. You can also. According to experiments in an electric furnace, the concentration of fluoride in the combustion gas can be reduced to about 0.4% and the concentration of hydrogen fluoride can be reduced to about 0.45% by the cement preparation raw material, and the calcium carbide can be dry-treated. When used as an agent, there is a reduction effect of about 20 times.

また、電池セルを個々に取外すことなく電池パック50をそのままの状態で加熱処理したが、電池パック50から分解した電池モジュール(この場合も電池セルを個々に取外したものではない)単位のものを格納した耐熱容器2を熱処理炉3に投入して加熱処理してもよく、これにより電池モジュールを乾留して炭化混合物を分離すると共に、電池内の電解液を揮発させることができる。さらに、個々に取外した電池セルを加熱処理することもできる。   Moreover, although the battery pack 50 was heat-processed as it was without removing the battery cells individually, a battery module disassembled from the battery pack 50 (in this case, the battery cells were not individually removed) The stored heat-resistant container 2 may be put into the heat treatment furnace 3 and subjected to heat treatment, whereby the battery module is dry-distilled to separate the carbonized mixture and the electrolyte in the battery can be volatilized. Furthermore, the battery cell removed individually can also be heat-processed.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to this Example.

比較例として、上記斜め上方に突出する排気管2g(図4等参照)及び上記ダンパー33(図2参照)が設けられていない従来の処理装置において、熱処理炉3内の温度を500℃に設定し、耐熱容器2の一つ当たりに、放電したリチウムイオン二次電池を100kg投入すると共に、37分30秒毎に耐熱容器2を4つ処理装置1に投入する実験を行った。その結果、図8に示すように、投入後1時間程度で耐熱容器より激しく火炎が発生し、炉温は設定温度より50℃以上上昇した。   As a comparative example, the temperature in the heat treatment furnace 3 is set to 500 ° C. in a conventional processing apparatus not provided with the exhaust pipe 2g projecting obliquely upward (see FIG. 4 and the like) and the damper 33 (see FIG. 2). Then, an experiment was conducted in which 100 kg of discharged lithium ion secondary batteries were charged per one heat-resistant container 2 and four heat-resistant containers 2 were charged into the processing apparatus 1 every 37 minutes and 30 seconds. As a result, as shown in FIG. 8, a flame was generated violently from the heat-resistant container about 1 hour after the addition, and the furnace temperature rose by 50 ° C. or more from the set temperature.

一方、実施例として、上記構成を有する処理装置1において、熱処理炉3内の温度を450℃に設定し、耐熱容器2の一つ当たりに未放電のリチウムイオン二次電池を100kg投入すると共に、37分30秒毎に耐熱容器2を連続的に投入する実験を行った。その結果、図9に示すように、投入後1時間程度で耐熱容器2より激しく火炎が発生したが、12時間経過後も設定温度に対して±25℃程度の範囲で炉温は安定して推移した。   On the other hand, as an example, in the processing apparatus 1 having the above-described configuration, the temperature in the heat treatment furnace 3 is set to 450 ° C., and 100 kg of an undischarged lithium ion secondary battery is charged per one heat-resistant container 2, An experiment was conducted in which the heat-resistant container 2 was continuously charged every 37 minutes and 30 seconds. As a result, as shown in FIG. 9, a flame was generated more intensely than the heat-resistant container 2 in about 1 hour after charging, but the furnace temperature was stable within a range of about ± 25 ° C. with respect to the set temperature even after 12 hours. It changed.

上記実験により、実施例の方が炉内温度が安定するため、連続運転(24時間運転)が可能となり、未放電のリチウムイオン二次電池の処理であっても、一日当たりの処理量を3tまで増加できた。一方、比較例では、未放電のリチウムイオン二次電池であった場合、耐熱容器への投入量を低減する必要があり、安定的な処理量は実施例の20%(600kg)〜50%(1.5t)程度であった。   According to the above experiment, the furnace temperature in the example is more stable, so continuous operation (24-hour operation) is possible, and even in the treatment of an undischarged lithium ion secondary battery, the treatment amount per day is 3 t. It was able to increase to. On the other hand, in the comparative example, in the case of an undischarged lithium ion secondary battery, it is necessary to reduce the amount charged into the heat-resistant container, and the stable treatment amount is 20% (600 kg) to 50% 1.5t).

1 廃リチウムイオン電池の処理装置
2 耐熱容器
2A 容器本体
2B 蓋
2a 内筒
2b 外筒
2c 車輪
2d 周面
2e 取っ手
2f ハンガー
2g 排気管
2h 天井面
2j 溝部
2k 下端
2m 取っ手
2n 本体
3 熱処理炉
4 容器搬送装置
4a プッシャー部
4b プルアウト部
4c 爪
7 炉壁
7a 開口部
7b 炉体扉
8(8A〜8D) ガスバーナー
11(11A〜11D) ノズル
13 温度計
14 圧力計
17 炉床
18 モーター
19 炉床回転装置
21 スライドベース
22 ベース移動装置
22a モーター
22b シャフト
23 炉前室
24 炉前室扉
25 スタンド
27 二次燃焼室
28 排気管
28a 先端
29 ファン
30 ファン
31 煙突
32 温度計
33 ダンパー
34 ガスバーナー
50 電池パック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus of waste lithium ion battery 2 Heat-resistant container 2A Container main body 2B Lid 2a Inner cylinder 2b Outer cylinder 2c Wheel 2d Circumferential surface 2e Handle 2f Hanger 2g Exhaust pipe 2h Ceiling surface 2j Groove 2k Lower end 2m Handle 2n Main body 3 Heat treatment furnace 4 Container Conveying device 4a Pusher portion 4b Pull-out portion 4c Claw 7 Furnace wall 7a Opening 7b Furnace door 8 (8A to 8D) Gas burner 11 (11A to 11D) Nozzle 13 Thermometer 14 Pressure gauge 17 Hearth 18 Motor 19 Hearth rotation Device 21 Slide base 22 Base moving device 22a Motor 22b Shaft 23 Furnace chamber 24 Furnace chamber door 25 Stand 27 Secondary combustion chamber 28 Exhaust pipe 28a Tip 29 Fan 30 Fan 31 Chimney 32 Thermometer 33 Damper 34 Gas burner 50 Battery pack

Claims (8)

リチウムイオン電池を格納し、斜め上方に突出する排気管を有する耐熱容器と、
円筒状の炉壁を有し、該炉壁の内面に沿って水平方向に燃料を噴出するバーナーと、上面視円形の天井部の中心部に排気管と、上面視円形の炉床の近傍に温度計を有する熱処理炉と、
該熱処理炉に前記耐熱容器を投入及び排出可能な容器搬送装置とを備えることを特徴とする廃リチウムイオン電池の処理装置。
A heat-resistant container containing a lithium ion battery and having an exhaust pipe projecting obliquely upward;
A burner that has a cylindrical furnace wall, jets fuel in a horizontal direction along the inner surface of the furnace wall, an exhaust pipe at the center of the circular ceiling when viewed from above, and a circular hearth when viewed from above. A heat treatment furnace having a thermometer;
A treatment apparatus for a waste lithium ion battery, comprising: a container transfer device capable of loading and unloading the heat-resistant container in the heat treatment furnace.
前記熱処理炉の天井部の近傍の排気管の内部に、該熱処理炉の内部の圧力を調整するためのダンパーを備えることを特徴とする請求項1に記載の廃リチウムイオン電池の処理装置。   The processing apparatus for a waste lithium ion battery according to claim 1, further comprising a damper for adjusting a pressure inside the heat treatment furnace in an exhaust pipe near a ceiling portion of the heat treatment furnace. 前記熱処理炉の炉床を水平回転させる炉床回転装置を備え、
前記容器搬送装置を介して、前記耐熱容器を連続的に投入して複数の耐熱容器を前記炉床上に環状に載置すると共に、一回りした前記耐熱容器を前記炉床上から連続的に排出することを特徴とする請求項1又は2に記載の廃リチウムイオン電池の処理装置。
A hearth rotating device for horizontally rotating the hearth of the heat treatment furnace,
Via the container transfer device, the heat-resistant containers are continuously charged to place a plurality of heat-resistant containers on the hearth in a ring shape, and the one-time heat-resistant containers are continuously discharged from the hearth. The processing apparatus of the waste lithium ion battery of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
リチウムイオン電池を格納し、斜め上方に突出する排気管を有する耐熱容器と、
円筒状の炉壁を有し、該炉壁の内面に沿って水平方向に燃料を噴出するバーナーと、上面視円形の天井部の中心部に排気管と、上面視円形の炉床の近傍に温度計を有する熱処理炉と、
該熱処理炉に前記耐熱容器を投入及び排出可能な容器搬送装置とを備える処理装置を用い、
前記熱処理炉に投入された前記耐熱容器をその外側からアルミニウムの融点よりも低い温度で前記バーナーで加熱して前記耐熱容器内部の前記リチウムイオン電池の負極材料を乾留して炭化混合物を分離すると共に、該電池内の電解液を揮発させて前記耐熱容器の排気管から前記熱処理炉内に排出させ、前記温度計を用いて該熱処理炉の内部の温度を調節することを特徴とする廃リチウムイオン電池の処理方法。
A heat-resistant container containing a lithium ion battery and having an exhaust pipe projecting obliquely upward;
A burner that has a cylindrical furnace wall, jets fuel in a horizontal direction along the inner surface of the furnace wall, an exhaust pipe at the center of the circular ceiling when viewed from above, and a circular hearth when viewed from above. A heat treatment furnace having a thermometer;
Using a processing apparatus comprising a container transfer device capable of charging and discharging the heat-resistant container to the heat treatment furnace,
The heat-resistant container put in the heat treatment furnace is heated from the outside at a temperature lower than the melting point of aluminum with the burner to dry-distill the negative electrode material of the lithium ion battery inside the heat-resistant container and separate the carbonized mixture Waste lithium ions characterized in that the electrolyte in the battery is volatilized and discharged from the exhaust pipe of the heat-resistant container into the heat treatment furnace, and the temperature inside the heat treatment furnace is adjusted using the thermometer. Battery processing method.
複数個のリチウムイオン電池セルが配列された電池モジュールが箱型筐体内に複数収納されてなる電池パック又は前記電池モジュールを格納し、斜め上方に突出する排気管を有する耐熱容器と、
円筒状の炉壁を有し、該炉壁の内面に沿って水平方向に燃料を噴出するバーナーと、上面視円形の天井部の中心部に排気管と、上面視円形の炉床の近傍に温度計を有する熱処理炉と、
該熱処理炉に前記耐熱容器を投入及び排出可能な容器搬送装置とを備える処理装置を用い、
前記熱処理炉に投入された前記耐熱容器をその外側からアルミニウムの融点よりも低い温度で前記バーナーで加熱して前記耐熱容器内部の前記電池パック又は前記電池モジュールを乾留して炭化混合物を分離すると共に、該電池内の電解液を揮発させて前記耐熱容器の排気管から前記熱処理炉内に排出させ、前記温度計を用いて該熱処理炉の内部の温度を調節することを特徴とする廃リチウムイオン電池の処理方法。
A battery pack in which a plurality of battery modules in which a plurality of lithium ion battery cells are arranged are housed in a box-shaped housing or a heat-resistant container having an exhaust pipe projecting obliquely upward;
A burner that has a cylindrical furnace wall, jets fuel in a horizontal direction along the inner surface of the furnace wall, an exhaust pipe at the center of the circular ceiling when viewed from above, and a circular hearth when viewed from above. A heat treatment furnace having a thermometer;
Using a processing apparatus comprising a container transfer device capable of charging and discharging the heat-resistant container to the heat treatment furnace,
The heat-resistant container charged in the heat treatment furnace is heated from the outside at a temperature lower than the melting point of aluminum by the burner to dry-distill the battery pack or the battery module inside the heat-resistant container and separate the carbonized mixture. Waste lithium ions characterized in that the electrolyte in the battery is volatilized and discharged from the exhaust pipe of the heat-resistant container into the heat treatment furnace, and the temperature inside the heat treatment furnace is adjusted using the thermometer. Battery processing method.
前記熱処理炉の天井部の近傍の排気管の内部に配置されたダンパーを用い、該熱処理炉の内部の圧力を調整することを特徴とする請求項4又は5に記載の廃リチウムイオン電池の処理方法。   6. The treatment of a waste lithium ion battery according to claim 4 or 5, wherein a damper disposed inside an exhaust pipe in the vicinity of the ceiling portion of the heat treatment furnace is used to adjust a pressure inside the heat treatment furnace. Method. 前記熱処理炉の内部の温度を400℃以上650℃以下に調節することを特徴とする請求項4、5又は6に記載の廃リチウムイオン電池の処理方法。   The method for treating a waste lithium ion battery according to claim 4, wherein the temperature inside the heat treatment furnace is adjusted to 400 ° C. or more and 650 ° C. or less. 前記熱処理炉の排気管を介して排出されたガスをセメント調整装置のプレヒータの350℃以上の領域に導入することを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載の廃リチウムイオン電池の処理方法。   The treatment of a waste lithium ion battery according to any one of claims 4 to 7, wherein the gas discharged through the exhaust pipe of the heat treatment furnace is introduced into a region of 350 ° C or higher of the preheater of the cement adjusting device. Method.
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