JP2019071701A

JP2019071701A - 廃棄電池の放電処理方法および廃棄電池の放電処理装置

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Publication number: JP2019071701A
Application number: JP2017195427A
Authority: JP
Inventors: 均近藤; Hitoshi Kondo; 英己河野; Hideki Kono; 昭彦柏崎; Akihiko Kashiwazaki
Original assignee: Toshiba Environmental Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Environmental Solutions Corp
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP6567014B2

Abstract

【課題】複数の廃棄単位電池を直列接続した状態でまとめて放電させることができる廃棄電池の放電処理方法および放電処理装置を提供する。【解決手段】直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に主回路抵抗を接続し、複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々副回路抵抗および副開閉器を直列接続することにより、複数の廃棄単位電池を放電処理する廃棄電池の放電処理方法である。複数の廃棄単位電池の放電電流を主回路抵抗に流すことにより、複数の廃棄単位電池を放電させる通常時の放電工程と、この通常時の放電工程中に、複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電位に接続された副開閉器を閉じることにより、副回路抵抗を接続し、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させる転極時の放電工程とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、廃棄電池の放電処理方法および廃棄電池の放電処理装置に関するものである。

リチウムイオン電池を代表とする二次電池は、電気自動車や電力貯蔵をはじめとして多くの製品に使用されている。将来、さらに多くの商品に使用され、多量の電池が廃棄処分されると予想される。二次電池の廃棄処理方法として、廃棄する二次電池を解体処理して材料毎にリサイクルする第一の方法と、廃棄する二次電池をそのまま焙焼して金属等をリサイクルする第二の方法とに大別することができる。二次電池は充放電して使用する電池であることから廃棄する時に電気量が残存していることが多く、そのままの状態で廃棄処理を行なうと、第一の方法では、解体時の感電事故や処理工程中での短絡による発火事故が生じる恐れがあり、第二の方法では、廃棄する二次電池を焙焼炉まで運ぶ時の感電事故や意図しない短絡による発火事故が生じる恐れがある。したがって、安全性を考えると、二次電池を廃棄処理する場合、その二次電池に残存する電気量を事前に放電させる必要がある。

廃棄する二次電池を放電させる際に、効率よく放電させる技術として、複数の廃棄二次電池を直列接続した状態でまとめて放電させる廃棄電池の放電処理装置および放電処理方法が知られている。このタイプの従来の廃棄二次電池の放電処理装置および放電処理方法では、一部の廃棄二次電池で残存電気量が無くなり（または比較的少なくなり）過放電による転極状態になると、放電電流は減少し、残存電気量が比較的多い他の廃棄二次電池の放電が滞ってしまう。

特許第４００３６８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数の廃棄単位電池を直列接続した状態でまとめて放電させる際、一部の廃棄単位電池が過放電による転極状態になった場合でも、転極状態になっていない他の廃棄単位電池を継続して放電させることができる廃棄電池の放電処理方法および廃棄電池の放電処理装置を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態の廃棄電池の放電処理方法は、直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に主回路抵抗を接続し、前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々副回路抵抗および開閉器を直列接続することにより、前記複数の廃棄単位電池を放電処理する廃棄電池の放電処理方法であって、前記複数の廃棄単位電池の起電力で生じる放電電流を前記主回路抵抗に流すことにより、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる通常時の放電工程と、この通常時の放電工程中に、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電位に接続された開閉器を閉じることにより、前記副回路抵抗を接続し、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させる転極時の放電工程とを有し、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる。

また、実施形態の廃棄電池の放電処理装置は、直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に接続される主回路抵抗と、前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々接続され、通常は開いている副回路スイッチと、前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に、前記副回路スイッチと共に各々直列接続される副回路抵抗と、前記複数の廃棄単位電池各々の電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段により測定した前記電圧の値をもとに、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電池を特定し、その廃棄単位電池に接続された開閉器を閉じる制御手段とを有し、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる。

第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（準備段階）を示す全体図。第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（通常時の放電工程）を示す全体図。廃棄電池の放電処理方法（転極時）を示す全体図。廃棄電池の放電処理において、転極時に対処しなかった場合の各電圧、各電流の変化を示すグラフ。第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（転極時の放電工程）を示す全体図。第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（転極時の放電工程）の各電圧、各電流の変化を示すグラフ。第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（転極時の放電工程）において、転極した廃棄単位電池の逆極電圧を副回路抵抗が抑える仕組みを示す図。第１の実施形態による廃棄電池の放電処理装置の構成図。第２の実施形態による廃棄電池の放電処理方法および放電処理装置を示す図。第２の実施形態による廃棄電池の放電処理において、各電圧の変化を示すグラフ。第２の実施形態による廃棄電池の放電処理（転極時の放電工程）において、転極した廃棄単位電池の逆極電圧を副回路抵抗が抑える仕組みを示す図。第２の実施形態による廃棄電池の放電処理装置の構成図。

以下、発明の実施形態の廃棄電池の放電処理方法および廃棄電池の放電処理装置について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法について図１乃至図７を用いて説明し、廃棄電池の放電処理装置について図８を用いて説明する。

図１は、第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（準備段階）を示す図である。不要となり廃棄処理される複数個の廃棄単位電池を直列接続した状態でまとめて放電させる。この実施形態では、放電対象である公称電気容量２０Ａｈの廃棄単位電池１が５個直列接続された状態で装着される。廃棄単位電池１は、二次電池であるリチウムイオン電池である。直列接続された５個の廃棄単位電池１の一端の正極と他端の負極の間に電気的に直列接続される主回路抵抗３および主回路スイッチ８を有する主回路２と、廃棄単位電池１の各々の正極と負極の間に設けた副回路抵抗５および副回路スイッチ９を有する副回路４と、廃棄単位電池１の各々の正極と負極の間に電気的に接続される短絡用スイッチ６を有する短絡回路７とがある。主回路２では、主回路抵抗３は、直列接続した全ての廃棄単位電池の残存電気量を放電する電気抵抗であり、廃棄単位電池１の直列個数や設定する放電電流値にもとづきその抵抗値を決定する。本実施例では２．５Ωとした。

次に、図２は、第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（通常時の放電工程）を示す全体図である。廃棄単位電池１の残存電気量の放電処理を開始するために、主回路スイッチ８を閉とし、副回路４に設けられた副回路スイッチ９は全て開とする。主回路２において、放電電流が廃棄単位電池の正極から負極に向かい、主回路抵抗３に流れ始める。副回路４については、全て開いた状態であるため、電流は流れない。尚、図中の電流を示す矢印の大きさは電流の大きさを示すものではない。

図３は、廃棄電池の放電処理方法（転極時）を示す全体図である。図２の状態で放電が進むと、比較的残存電気量の少ない廃棄単位電池１（電池(1)）は、電圧がゼロまたは転極状態となり、電池内部抵抗が上昇し、逆極充電が加速する。このような状態となった電池(1)の逆極電圧は非常に大きくなるため、この状態を放置すると転極している廃棄単位電池（電池(1)）の逆極電圧が他の廃棄単位電池の電圧と相殺されるため、全体の電圧はゼロに近くなり、放電電流が流れなくなる。また、大きな逆極電圧を廃棄単位電池にかけ続けることで電池の発熱、膨張、ガス噴出に繋がり危険である。

一般に、二次電池では、安全に放電を行うことができる放電電圧の最低値が定められており、「放電終止電圧」と呼ばれる。放電終止電圧は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池など電池の種類によって決まっており、放電終止電圧を下回る電圧まで放電する状態は「過放電」と呼ばれ、電池の性能を大きく劣化させる原因となる。一般的なリチウムイオン電池では、機器側や電池側に過放電を防ぐための安全回路が設けられているが、過放電を行ってしまった場合には、正極のコバルトや負極の集電体の銅が溶出してしまい、二次電池として機能しなくなる恐れがある。

また、複数の電池を直列接続して放電させると、各電池の残存電気量のばらつきにより、比較的残存電気量が多い電池が比較的残存電気量の少ない電池に強制的に放電電流を印加することから、比較的残存電気量が少ない電池は過放電の状態となる。この過放電が進むとやがて「転極」が生じる。転極とは、本来の正極と負極の電位関係が逆転する現象であり、転極の状態となった電池電圧は０Ｖ以下（マイナス電圧）となる。転極の状態となった電池では、その内部抵抗は大きく上昇し、電流が極めて流れ難い状態となる。

図４は、図３における各電圧、各電流の変化を示すグラフである。電池(1)が転極状態になっても対処せずそのままとした場合、その内部抵抗は大きく上昇し、電流が極めて流れ難い状態となり、主回路電流の流れが滞り、放電が進まなくなる。電池(1)〜(5)の各電圧は０Ｖ近辺に至らず、各電池の残存電気量を無くすことができない。

図５は、第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法（転極時の放電工程）を示す全体図である。電池(1)が転極状態となった以降、転極した廃棄単位電池に対応する副回路スイッチ９を閉として対処する。残存電気量のある廃棄単位電池１は、主回路２に放電電流を強制的に流そうとするが、転極した廃棄単位電池（電池(1)）に接続された副回路抵抗５を含む副回路４にバイパスされることにより、転極した廃棄単位電池（電池(1)）の逆極電圧は下降し、全体の放電は継続される。つまり、一部の廃棄単位電池が過放電による転極状態になった場合でも、転極状態になっていない他の廃棄単位電池を継続して放電させることができる。また、放電電流が副回路４にバイパスされることで転極した廃棄単位電池の逆極電圧が下降し、電池の発熱、膨張、ガス噴出の危険が抑制される。

副回路４に各々接続された副回路抵抗５は、各々の廃棄単位電池１の放電に加え、何れかの廃棄単位電池１が転極した場合、その対象となる廃棄単位電池の正極電流バイパスの役割を果たす。副回路４では、廃棄単位電池１各々に副回路スイッチ９を各々設け、多様の残存電気量バランスに対応できるようにしてある。

なお、上記の通り転極した廃棄単位電池１は、副回路スイッチ９を閉とすると逆極電圧が抑制されるが、電池内の電流の大きさや向きは副回路スイッチ９を閉とした時の逆極電圧や廃棄単位電池１の種類や性能による。例えば廃棄単位電池（リチウムイオン電池）を転極、大きく逆極充電させた後に副回路スイッチ９を閉とすると、転極した廃棄単位電池は逆極電圧に従って放電し逆極電圧は下降する。また、副回路スイッチ９を閉として逆極電圧が下降後もその電圧が０Ｖに近付かず保たれている場合、転極した廃棄単位電池は微弱ながら逆極充電され続けている。

図６は、図５における各電圧、各電流の変化を示すグラフである。図７は、図５において転極した廃棄単位電池の逆極電圧を副回路抵抗が抑える仕組みを示す図である。廃棄単位電池１の中で転極状態となった廃棄単位電池（電池(1)）に接続された副回路４の副回路スイッチ９を閉じ、他の副回路スイッチ（電池(2)〜(4)）はそのままの状態とする。電池(1)の逆極充電が抑制され、放電が継続されていることがわかる。

放電が進むと電池の起電力が低下し電池の内部抵抗Ｒ_Sが増大する。内部抵抗Ｒ_Sの抵抗値相当の起電力が発生し逆極充電される（図６のＡ）。この状態を放置すると逆極電圧は全体の電圧を相殺してゼロ付近になる値まで上昇するが、この時点で副回路抵抗５を接続することで副回路抵抗５に放電電流Ｉ_R’が流れ、逆極電圧Ｖ_RSはＩ_R’×Ｒ_Sまで低下する（図６のＢ）。その後放電の進行により他の廃棄単位電池の電圧が低下し、それに伴いＩ_R’が低下すると逆極電圧Ｖ₀は０Ｖ付近で安定する（図６のＣ）。

上記のように、残存電気量が少ない廃棄単位電池１の順に転極が始まり、転極した廃棄単位電池１の副回路４を閉とすることにより、廃棄単位電池１の逆電圧を抑制しながら、直列に接続された廃棄単位電池１全体の電圧は徐々にゼロに近付く。内部抵抗Ｒ_Sの低減措置をとらない場合、内部抵抗Ｒ_Sは非常に大きな値となり、放電工程は全く進まなくなり、電池の膨張や発熱に繋がる。電池内部の電池の逆極充電を抑制するためには内部抵抗Ｒ_Sの抑制が不可欠であり、本発明では副回路抵抗５を廃棄単位電池１に並行に接続することで逆極充電を抑制する。

また、過放電による転極状態の廃棄単位電池１が生じても、転極状態が生じていない廃棄単位電池１の放電を継続して行う一方で、放電を加速するために短絡放電を行い完全放電させることを並行して行うと効果的である。各廃棄単位電池１のうち十分に電圧低下が確認できたものについては、その電池に接続された短絡回路７の短絡用スイッチ６を閉じ、廃棄単位電池１の電圧が一定値まで低下した後に廃棄単位電池１の回路を短絡することにより、放電加速の為の短絡放電を行い完全放電させる。特にリチウムイオン電池は放電が進行すると内部抵抗が大きくなり、抵抗を接続しての放電速度が著しく低下する。そのため抵抗を接続しての放電により廃棄単位電池１の電圧が十分に低下した場合でも、実際には放電が不十分であり、廃棄単位電池の回路を開とすると電圧が急激に上昇し、操作によってはアークや火花が発生してしまうことがある。このような電圧上昇を防止するためには、極力抵抗の小さい回路を用いて電圧が上昇しなくなるまで放電を行う必要があり、本発明では電線による短絡という手段を用いて完全放電を行う。廃棄単位電池１の電圧が下がっても残存電気量が残っている場合があり、廃棄単位電池１の電圧が十分に低下した時点で短絡する必要がある。また、転極あるいは電圧低下した廃棄単位電池１を短絡することで、逆極電圧を大きく減らすことが出来るため、全体の電圧を損なわず放電速度を高く保つことができる。

図８は、第１の実施形態による廃棄電池の放電処理装置の構成図である。この放電処理装置では、廃棄処理される５個の廃棄単位電池１が直列接続した状態で設置され、まとめて放電される。この放電処理装置は、複数の廃棄単位電池１各々の電圧を測定する電圧測定手段１０と、測定した電圧値をもとに副回路スイッチ９の開閉を制御する副回路制御手段１１と、測定した電圧値をもとに短絡用スイッチ６の開閉を制御する短絡回路制御手段１２とを有することが特徴である。それ以外については、構成上は、図１、２、３および５に示した廃棄電池の放電処理方法の図と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

副回路スイッチ９は、放電開始時は開とする。電圧測定手段１０は、廃棄単位電池１各々の電圧値を測定し、その値を副回路制御手段１１に通知する。副回路制御手段１１は、電圧値から廃棄単位電池１が転極あるいは設定の電圧までの低下を検知すると、該当する廃棄単位電池１に対応する副回路スイッチ９を閉とする。このように、放電中に複数の廃棄単位電池１の中で転極状態となったものについては、その副回路４のみが閉となり、逆極充電が抑制され、全体の放電は継続される。

更に、電圧測定手段１０により、特定の時間を経て放電が一段したことが確認できたら、短絡回路制御手段１２により短絡用スイッチ６を閉じる。これは放電対象の廃棄単位電池の種類によっては、見かけ上の電圧が低下しても残存電気量が多い場合があり、短絡事故の危険を防止するためである。

また、短絡回路７を閉とした後も副回路４は閉のままとする。これにより、短絡後に接触不良や廃棄単位電池１の取り出し等で廃棄単位電池が回路から開放された後、同じ場所に未放電の廃棄単位電池１や回路開放により電圧の上昇した廃棄単位電池１をセットすることによる短絡事故の危険を防止することができる。

原理的には短絡スイッチを手動で操作することも可能であるが、逆極充電が進む前に短絡させる必要があるため（逆極電圧が大きくなってからの短絡は危険である）、短絡用スイッチの制御は自動で行うことが望ましく、図８に示す廃棄電池の放電処理装置は安全性が高い。

上述した第１の実施形態によれば、一部の廃棄単位電池が過放電による転極状態になった場合でも、副回路抵抗５は正極電流バイパスの役割を果たすことにより、転極状態になっていない他の廃棄単位電池を継続して放電させることができる。

また、上述した第１の実施形態によれば、放電電流が副回路4にバイパスされ転極した廃棄単位電池の逆極電圧が下降することにより、電池の発熱、膨張、ガス噴出の危険を抑制することができる。

また、上述した第１の実施形態によれば、廃棄単位電池１の電圧が一定値まで低下した後にその短絡用スイッチ６を閉じことにより、放電加速のための短絡放電を行い完全放電させることができる。

また、上述した第１の実施形態によれば、上記短絡用スイッチの制御を自動で行うことにより、高い安全性が得られる。

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態による廃棄電池の放電処理方法および廃棄電池の放電処理装置について、図９乃至図１２を用いて説明する。

図９は、第２の実施形態による廃棄電池の放電処理方法の図である。図２に示した第１の実施形態による廃棄電池の放電処理方法と異なる点は、放電処理の開始時から副回路４の副回路スイッチ９を閉としていることである。つまり、第２の実施形態による廃棄電池の放電処理方法では、放電処理中は常時、複数の廃棄単位電池各々に副回路抵抗５が電気的に接続されている。それ以外は、構成上は第１の実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。尚、図９は、第２の実施形態による廃棄電池の放電処理装置の構成図でもある。

第２の実施形態による廃棄電池の放電処理装置および放電処理方法の作用・動作について説明する。複数の廃棄単位電池１の起電力で生じる放電電流を主回路抵抗３に流し、且つ、複数の廃棄単位電池１各々の起電力で生じる個別放電電流が各々に接続された副回路抵抗５に流れることにより、複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる（通常時の放電工程）。この通常時の放電工程中に、複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電池で発生する放電電流とは逆方向で流れる電流および放電電流が、その転極状態になった廃棄単位電池に接続された副回路抵抗５に流れることにより、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させる（転極時の放電工程）。残存電気量が減少して転極した廃棄単位電池１に関しては、対応する副回路抵抗５がスムーズに放電から逆極電圧抑制に役割が切り替わる。以上より、一部の廃棄単位電池が過放電による転極状態になった場合でも、転極状態になっていない他の廃棄単位電池を継続して放電させることができる。また、放電電流が副回路４にバイパスされることで転極した廃棄単位電池の逆極電圧が下降し、電池の発熱、膨張、ガス噴出の危険が抑制される。

また、残存電気量が減少して転極した廃棄単位電池１に関しても、対応する副回路抵抗５がスムーズに放電から逆極電圧抑制に役割が切り替わり、手作業で実施する場合はその手間を簡略化することができ、放電処理装置を用いて実施する場合は装置を簡略化することができる。

また、副回路抵抗５は、第１の実施形態による廃棄電池の放電処理のような逆極充電を抑制する役割だけでなく、残存電気量の多い廃棄単位電池１の放電の役割も果たす。その結果、放電を主回路抵抗３に加えて副回路抵抗５で行うため、放電を主回路抵抗３のみで行う場合と比較すると、放電に要する時間を短縮することができる。

一方で、副回路抵抗５に放電と逆極電圧の２つの役割を持たせることにより、副回路抵抗の選定や装置の設計に適した条件がでてくる。逆極充電の大きさは、放電対象である廃棄単位電池の電圧、放電時に直列に接続する廃棄単位電池の積層数、主回路抵抗３の抵抗値（それぞれ主回路２を流れる放電電流が大きくなるように設定すると、副回路抵抗５を通常と逆向きに流れる電流Ｉ_R’が大きくなり、逆極電圧は大きくなる）、そして副回路抵抗５の抵抗値等に依存している。

副回路抵抗５の抵抗値が大きいほど逆極電圧は大きくなり（抵抗値∞で副回路が開の状態と同じ）、抵抗値が小さいほど逆極電圧は小さくなる（前述のI_R’の低下による）。副回路抵抗５の抵抗値が大きい場合、逆極電圧が大きいために、副回路抵抗５の発熱が大きくなり、装置設計に制約がでてくる。以上のように、逆極電圧を抑制する目的のみで副回路４を使用する場合、抵抗値はある程度小さい方が好ましい。一方で、放電の目的で副回路４を使用する場合、放電による発熱を抑制するためには抵抗値がある程度大きい方が望ましい。抵抗値が小さいと発熱が大きくなるため、装置設計が難しくなるためである。

以上のように副回路抵抗５は、抵抗値を大きくすると逆極電圧の抑制効果が薄くなり、転極時の発熱が大きくなる。抵抗値を小さくすると（転極していない通常時の）放電工程中の発熱が大きくなる。そのため副回路抵抗５に放電と逆極電圧抑制の２つの役割を持たせる場合は、放電の条件を考慮して適切な抵抗を用いると有効である。また、図示していないが、副回路抵抗５を抵抗値の異なるものを複数用意し、通常時の放電工程中は複数の副回路抵抗５の中の抵抗値が大きいものを接続し、廃棄単位電池１各々の電圧を測定し転極状態となった場合は（転極時の放電工程時）、その中の抵抗値が小さいものに切り替えて接続すると有効である。これにより、通常時の放電工程中は、抵抗値が大きい副回路抵抗を用いることにより放電による発熱を抑制し、転極時の放電工程中は、抵抗値が小さい副回路抵抗を用いることにより転極状態になった廃棄単位電池の逆極電圧を抑制することができる。

また、電圧測定装置、抵抗値の異なる複数の副回路抵抗および抵抗切替装置を組み込むことにより、上記動作を実現する廃棄電池の放電処理装置を提供することもできる。

図１０は第２の実施形態による廃棄電池の放電処理において、各電圧の変化を示すグラフである。図１１は、第２の実施形態による廃棄電池の放電処理（転極時の放電工程）において、転極した廃棄単位電池の逆極電圧を副回路抵抗が抑える仕組みを示す図である。

電池（電圧Ｖ_S、内部抵抗Ｒ_S）の電圧Ｖ_Sが維持できている場合（見かけ上の電はＶ_O）、副回路抵抗５（抵抗値Ｒ）にはＩ_R＝Ｖ_O／Ｒとなる放電電流Ｉ_Rが流れている（図１０のＡ）。放電が進むと電池の起電力が低下し電池の内部抵抗Ｒ_Sが増大する。その結果内部抵抗Ｒ_Sの抵抗値相当の起電力が発生し逆極充電される。副回路４はすでに閉となっているため、副回路抵抗５にそれまでと逆向きの放電電流Ｉ_R’が流れ、見かけ上の起電力Ｖ_Oは負になりＩ_R’×Ｒ_Sまで低下する（図１０のＢ）。その後放電の進行とともに電池の起電力Ｖ_Sが低下するため、その後放電の進行により他の廃棄単位電池の電圧が低下し、それに伴いＩ_R’が低下すると逆極電圧Ｖ₀は０Ｖ付近で安定する（図１０のＣ）。

図１０における転極時の放電工程の様子は、ＢおよびＣにおける電池(1)のグラフが示している。廃棄単位電池を５個（電池(1)〜(5)）直列に接続し、最も残存電気量の少ない廃棄単位電池を電池(1)としている。電池(1)が転極すると副回路抵抗５を含む副回路４が本発明の基本形と同様に働き、廃棄単位電池１の逆極充電を抑制して放電が進む。Ｃの最後では、各電池(1)〜(5)の残存電気量が殆ど無くなり、全体の放電が無事完了していることがわかる。

図１２は、第２の実施形態による廃棄電池の放電処理装置の構成図である。この放電処理装置では、廃棄処理される５個の廃棄単位電池１が直列接続した状態で設置され、まとめて放電される。この放電処理装置では、放電中は、副回路スイッチ９を常時閉とし、副回路スイッチ９の開閉制御を行う必要がないため、副回路制御手段１１が存在しないことが特徴である。それ以外については、構成上は、図８に示した廃棄電池の放電処理装置の図と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

この廃棄電池の放電処理装置においては、放電中は副回路スイッチ９を常時閉とするため、図５乃至図７を用いて説明した第２の実施形態による廃棄電池の放電処理を簡単に実施することができる。

上述した第２の実施形態によれば、転極状態になった廃棄単位電池で発生する放電電流とは逆方向で流れる電流および放電電流が副回路抵抗５に流れることにより、転極状態になっていない他の廃棄単位電池を継続して放電させることができる。

また、上述した第２の実施形態によれば、放電電流が副回路４にバイパスされ転極した廃棄単位電池の逆極電圧が下降することにより、電池の発熱、膨張、ガス噴出の危険を抑制することができる。

また、上述した第２の実施形態によれば、転極状態になった廃棄単位電池において対応する副回路抵抗５がスムーズに放電から逆極電圧抑制に役割が切り替わることにより、手作業の手間や放電処理装置の構造を簡略化することができる。

また、上述した第２の実施形態によれば、放電を主回路抵抗３に加えて副回路抵抗５で行うことにより、放電に要する時間を短縮することができる。

また、上述した第２の実施形態によれば、通常時の放電工程中は、抵抗値が大きい副回路抵抗を用いることにより放電による発熱を抑制し、転極時の放電工程中は、抵抗値が小さい副回路抵抗を用いることにより転極状態になった廃棄単位電池の逆極電圧を抑制することができる。

また、上述した第２の実施形態によれば、廃棄単位電池１の電圧が一定値まで低下した後にその短絡用スイッチ６を閉じことにより、放電加速のための短絡放電を行い完全放電させることができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態の廃棄電池の放電処理装置および放電処理方法によれば、複数の廃棄単位電池を直列接続した状態でまとめて放電させる際、一部の廃棄単位電池が過放電による転極状態になった場合でも、転極状態になっていない他の廃棄単位電池を継続して放電させることができる。

尚、廃棄単位電池は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池全般を対象としており、その種類は問わない。また、セル・モジュール・ユニット等の電池の形態も問わない。

また、廃棄電池は１次使用で不要となった電池であり、放電処理を実施した後に他の使用目的にリユースするケースもある。本発明の放電処理により放電した電池をリユース品として使用することも可能である。

さらに、数個の単位電池が直列に接続され、制御基板により各電池の電位を制御できるようにした電池モジュールを放電処理する場合、前記の電池モジュールを本発明の廃棄単位電池とみなし、複数の電池モジュールを放電処理することが可能である。この場合前記の電池モジュールの放電は廃棄目的に限定するもではなく、リユースを目的としてもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・廃棄単位電池
２・・・主回路
３・・・主回路抵抗
４・・・副回路
５・・・副回路抵抗
６・・・短絡用スイッチ
７・・・短絡回路
８・・・主回路スイッチ
９・・・副回路スイッチ
１０・・・電圧測定手段
１１・・・副回路制御手段
１２・・・短絡回路制御手段

Claims

直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に主回路抵抗を接続し、前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々副回路抵抗および開閉器を直列接続することにより、前記複数の廃棄単位電池を放電処理する廃棄電池の放電処理方法であって、
前記複数の廃棄単位電池の起電力で生じる放電電流を前記主回路抵抗に流すことにより、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる通常時の放電工程と、
この通常時の放電工程中に、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電位に接続された開閉器を閉じることにより、前記副回路抵抗を接続し、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させる転極時の放電工程とを有し、
前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させることを特徴とする廃棄電池の放電処理方法。
前記転極時の放電工程中に、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電位に接続された開閉器を閉じることにより、その転極状態になった廃棄単位電池で発生する前記放電電流とは逆方向で流れる電流および前記放電電流を、その転極状態になった廃棄単位電池に接続された前記副回路抵抗に流すことを特徴とする請求項１に記載の廃棄電池の放電処理方法。
直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に主回路抵抗を接続し、且つ、前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々副回路抵抗を接続することにより、前記複数の廃棄単位電池を放電処理する廃棄電池の放電処理方法であって、
前記複数の廃棄単位電池の起電力で生じる放電電流を前記主回路抵抗に流し、且つ、前記複数の廃棄単位電池各々の起電力で生じる個別放電電流を各々の前記副回路抵抗に流すことにより、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる通常時の放電工程と、
この通常時の放電工程中に、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させる転極時の放電工程とを有し、
前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させることを特徴とする廃棄電池の放電処理方法。
前記転極時の放電工程中に、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電池で発生する前記放電電流とは逆方向で流れる電流および前記放電電流を、その転極状態になった廃棄単位電池に接続された前記副回路抵抗に流すことを特徴とする請求項３に記載の廃棄電池の放電処理方法。
前記副回路抵抗は抵抗値の異なるものを複数用意し、
前記通常時の放電工程中は、前記副回路抵抗の中の抵抗値が大きいものを用いることにより、放電による発熱を抑制し、
前記転極時の放電工程中は、前記副回路抵抗の中の抵抗値が小さいものを用いることにより、前記転極状態になった廃棄単位電池の逆極電圧を抑制することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の廃棄電池の放電処理方法。
前記通常時の放電工程又は前記点極時の放電工程が実施され、前記複数の廃棄単位電池の一部が所定値以下の電圧に低下した場合、その廃棄単位電池の正極と負極を接続し、その廃棄単位電池の放電を加速することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の廃棄電池の放電処理方法。
直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に接続される主回路抵抗と、
前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々接続され、通常は開いている副回路スイッチと、
前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に、前記副回路スイッチと共に各々直列接続される副回路抵抗と、
前記複数の廃棄単位電池各々の電圧を測定する電圧測定手段と、
この電圧測定手段により測定した前記電圧の値をもとに、前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電池を特定し、その廃棄単位電池に接続された開閉器を閉じる制御手段とを有し、
前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させることを特徴とする廃棄電池の放電処理装置。
前記複数の廃棄単位電池の起電力で生じる放電電流が前記主回路抵抗を流れることにより、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させ、放電中に前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電池で発生する前記放電電流とは逆方向で流れる電流および前記放電電流が、その転極状態になった廃棄単位電池に接続された前記副回路抵抗に流れることにより、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させることを特徴とする請求項７に記載の廃棄電池の放電処理装置。
直列接続された複数の廃棄単位電池の一端の正極と他端の負極の間に接続される主回路抵抗と、
前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々接続される副回路抵抗とを有し、
前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させる際は、前記複数の廃棄単位電池に前記主回路抵抗および前記副回路抵抗の両方が接続されることを特徴とする廃棄電池の放電処理装置。
前記複数の廃棄単位電池の起電力で生じる放電電流が前記主回路抵抗を流れ、且つ、前記複数の廃棄単位電池各々の起電力で生じる個別放電電流が各々の前記副回路抵抗を流れることにより、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させ、放電中に前記複数の廃棄単位電池の一部が過放電による転極状態になった場合、その転極状態になった廃棄単位電池で発生する前記放電電流とは逆方向で流れる電流および前記放電電流が、その転極状態になった廃棄単位電池に接続された前記副回路抵抗を流れることにより、転極状態になっていない廃棄単位電池を継続して放電させることを特徴とする請求項９に記載の廃棄電池の放電処理装置。
前記複数の廃棄単位電池各々の正極と負極の間に各々接続され、通常は開いている短絡用スイッチを更に有し、前記複数の廃棄単位電池の残存電気量を放電させ、前記複数の廃棄単位電池の一部が所定値以下の電圧に低下した場合、その廃棄単位電池に接続された前記短絡用スイッチを閉じ、その廃棄単位電池の放電を加速することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の廃棄電池の放電処理装置。