JP2020136236A

JP2020136236A - 廃リチウムイオン電池の処理方法及び耐熱容器

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Publication number: JP2020136236A
Application number: JP2019032431A
Authority: JP
Inventors: 充志中村; Mitsuji Nakamura; 智典竹本; Tomonori Takemoto; 市村　高央; Takahisa Ichimura; 高央市村; 諒平上杉; Ryohei Uesugi; 泰之石田; Yasuyuki Ishida; 浦田　泰裕; Yasuhiro Urata; 泰裕浦田; 章宏大河内; Akihiro Okochi
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Matsuda Sangyo Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; Matsuda Sangyo Co Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: JP7163216B2

Abstract

【課題】廃リチウムイオン電池から安全かつ効率的に有価物を回収する。【解決手段】廃リチウムイオン電池（廃リチウムイオン電池モジュールＭ）を耐熱容器１に収容して運搬し、運搬した耐熱容器をそのまま加熱処理し、加熱処理後の耐熱容器から廃リチウムイオン電池の加熱処理物を取り出し、破砕選別して有価物を回収する廃リチウムイオン電池の処理方法。加熱処理後の耐熱容器をそのまま破砕選別を行う場所に運搬してもよい。また、廃リチウムイオン電池を１段又は２段積層した状態で収容する収容部８Ａ、８Ｂと、加熱処理の際に収容部で生じたガスを外部に排出する排気管４（及び排気口７）とを備える耐熱容器。収容部を仕切板３を挟んで上下方向に２つ備え、２つの収容部は互いに連通するようにしてもよく、収容部を内部に有する本体（ハウジング本体）２の表面を覆うゴム製カバー６を備えてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、廃リチウムイオン電池を処理する方法、及びこの方法で用いられる耐熱容器に関し、特に、廃リチウムイオン電池から安全かつ効率的に有価物を回収する技術に関する。

リチウムイオン電池（以下、適宜「ＬＩＢ」と略称する。）は、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、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、銅箔に黒鉛等を塗布した負極材、電解液、セパレーター等で構成される。ＬＩＢには、アルミニウム、リチウム、コバルト、ニッケル、銅等の有価物が含まれているため、使用後廃棄されたＬＩＢ（以下、適宜「廃ＬＩＢ」と略称する。）からこれらを回収することは、資源の乏しいわが国にとって極めて重要である。

そこで、例えば、特許文献１には、廃ＬＩＢを回転炉に投入し、還元雰囲気下で３００〜６５０℃で焙焼処理を行うことで、廃ＬＩＢに含まれるアルミニウムを溶融させずに電解液を揮発させ、廃ＬＩＢから有価物を回収し易くする方法が開示される。

特開２０１６−２２３９５号公報

上記特許文献１に記載の処理システムでは、セメントキルンに隣接して回転炉を設置している。一方、廃ＬＩＢの収集・解体拠点は主に大都市近辺である。しかし、廃ＬＩＢの収集・解体拠点が存在する地域と同じ地域に前記回転炉を設置することは難しい。そこで、図３に示すように、大都市近辺等の収集・解体拠点で収集した廃ＬＩＢパックを解体して廃ＬＩＢモジュールとし、この廃ＬＩＢモジュールを運搬容器に入れてセメント工場等の加熱処理拠点に運搬した後、加熱処理拠点で廃ＬＩＢモジュールを耐熱容器に移し替えて加熱処理している。また、加熱処理後も廃ＬＩＢモジュールを耐熱容器から運搬容器に移し替えて破砕・選別拠点に運搬し、破砕・選別拠点で加熱処理後の廃ＬＩＢモジュールを破砕、選別して有価物を回収している。そのため、各拠点で廃ＬＩＢモジュールを容器に移し替える必要があり、作業効率の面で改善の余地があった。

また、上記特許文献１に記載の方法では、廃ＬＩＢパック（又は廃ＬＩＢモジュール）を耐熱容器内に４段重ねて収容しているため、上段の廃ＬＩＢパックの重みで下段の廃ＬＩＢパックが破損し、ＬＩＢの電解液に含まれる六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）が漏出し、この六フッ化リン酸リチウムが分解して有毒なフッ化水素が発生するおそれがあった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、廃リチウムイオン電池から安全かつ効率的に有価物を回収することを目的とする。

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方法であって、廃リチウムイオン電池を耐熱容器に収容して運搬し、該運搬した耐熱容器をそのまま加熱処理し、加熱処理後の耐熱容器から廃リチウムイオン電池の加熱処理物を取り出し、破砕選別して有価物を回収することを特徴とする。

本発明によれば、廃リチウムイオン電池の収集から加熱処理まで同一の耐熱容器を用いるため、廃リチウムイオン電池を別容器に移し替える必要がなく、作業効率が大幅に向上する。

また、前記加熱処理後の耐熱容器をそのまま破砕選別を行う場所に運搬することで、さらに作業効率が向上する。

また、本発明は、耐熱容器であって、廃リチウムイオン電池を１段又は２段積層した状態で収容する収容部と、加熱処理の際に前記収容部で生じたガスを外部に排出する排気管とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、廃リチウムイオン電池を３段以上積層しないため、上段の廃リチウムイオン電池（電池パック等）の重みで下段の廃リチウムイオン電池が破損することがなく、ＬＩＢの電解液に含まれる六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）が漏出し、この六フッ化リン酸リチウムが分解して有毒なフッ化水素が発生することがなく、安全である。

また、前記収容部を仕切板を挟んで上下方向に２つ設け、該２つの収容部を互いに連通させることで、収容能力を高めることができる。

さらに、前記収容部を内部に有する本体の表面を覆うゴム製カバーを設けることで、作業者の感電を防止することができる。

以上のように、本発明によれば、廃リチウムイオン電池から安全かつ効率的に有価物を回収することができる。

本発明に係る耐熱容器を示す概略断面図である。本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理方法の説明図である。従来の廃リチウムイオン電池の処理方法の説明図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る耐熱容器を示し、この耐熱容器１は、上部に開口を有するハウジング本体２と、ハウジング本体２内を２室（収容部８Ａ、８Ｂ）に分ける仕切板３と、ハウジング本体２に設けられる排気管４と、仕切板３に穿設される排気口７と、ハウジング本体２の上部開口を覆う蓋５と、ハウジング本体２及び蓋５を覆う取り外し可能なゴム製カバー６と、移動を容易にするための車輪１０等で構成される。

ハウジング本体２は、熱伝導の高い一般構造圧延鋼（ＳＳ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、銅合金等の金属合金が材料として好ましいが、廃ＬＩＢモジュールＭを回転炉で加熱処理（焙焼）する際の熱に耐えるため、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等の少なくとも６５０℃の温度に耐えることができる材料からなることがより好ましい。また、蓋５は、運搬時に廃ＬＩＢモジュールＭがハウジング本体２から外部に飛び出さないようにすると共に、耐熱容器内への酸素の流入をできるだけ防ぎ、有価物の酸化を防ぐために設けられる。

仕切板３は、ハウジング本体２の内壁に固定された支持部９Ａ、９Ｂに載置され、支持部９Ａ、９Ｂから取り外し可能に設けられる。

収容部８Ａ、８Ｂは、収容される廃ＬＩＢモジュールＭが鉛直方向に３段以上積み上がらない程度の大きさに構成される。また、収容部８Ａ、８Ｂは、排気口７を介して互いに連通し、収容部８Ａ、８Ｂで生じたガスが排気管４から外部に排出される。

ゴム製カバー６は、廃ＬＩＢモジュールＭが１モジュールあたり３０〜２００Ｖの電圧を有しているため、作業者の感電を防止するために設けられ、作業者が耐熱容器１に触れる際に取り付けて用いられる。

本発明に係る耐熱容器１は、仕切板３で仕切られた各々の収容部８Ａ、８Ｂにおいて、収容される廃ＬＩＢモジュールＭが鉛直方向に３段以上積み上がらないように構成されるため、上段の廃ＬＩＢモジュールＭの重みで下段の廃ＬＩＢモジュールＭが破損することを防止することができ、ＬＩＢの電解液に含まれる六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）が漏出したり、この六フッ化リン酸リチウムが分解して有毒なフッ化水素が発生することもない。

次に、上記構成を有する耐熱容器１を用いた、本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。

主に大都市近辺で収集・解体した廃ＬＩＢモジュールＭを上記耐熱容器１に収容し、セメント工場等の加熱処理拠点に運搬する。セメント工場等で廃ＬＩＢモジュールＭを収容した耐熱容器１をそのまま加熱処理する。この加熱処理は、特許文献１に記載の方法と同様に、還元雰囲気で、プラスチックの分解温度（３００℃程度）以上で、アルミニウムの融点（６６０℃程度）よりも低い温度（６５０℃程度）で実施することで、廃ＬＩＢモジュールＭ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。

次に、加熱処理後の耐熱容器１をそのまま破砕・選別拠点に運搬し、特許文献１に記載の方法と同様に、破砕・選別拠点で加熱処理後の廃ＬＩＢモジュールＭを破砕、選別して有価物を回収する。

上述のように、本実施の形態では、廃ＬＩＢモジュールの収集から加熱処理を経て加熱処理後の破砕・選別まで同一の耐熱容器１を用いるため、廃ＬＩＢモジュールを別容器に移し替える必要がなく、作業効率が大幅に向上する。尚、廃ＬＩＢモジュールの収集から加熱処理まで同一の耐熱容器１を用い、加熱処理後別容器に移し替えて破砕・選別拠点に運搬する場合でも、１回の移し替えで済むので作業効率が向上する。

また、上記実施の形態では、廃ＬＩＢパックから分解した廃ＬＩＢモジュールを処理する場合について説明したが、廃ＬＩＢパックそのものや、廃ＬＩＢモジュールから取り外した電池セルを耐熱容器１に収容してセメント工場等に運搬し、そのまま加熱処理し、加熱処理後の耐熱容器１をそのまま破砕・選別拠点に運搬してもよい。また、破砕・選別拠点で使用した耐熱容器を収集・解体拠点に運搬する必要があるため、収集・解体拠点と破砕・選別拠点の場所は同一であればより好ましい。

１耐熱容器
２ハウジング本体
３仕切板
４排気管
５蓋
６ゴム製カバー
７排気口
８Ａ、８Ｂ収容部
９Ａ、９Ｂ支持部
１０車輪

Claims

廃リチウムイオン電池を耐熱容器に収容して運搬し、
該運搬した耐熱容器をそのまま加熱処理し、
加熱処理後の耐熱容器から廃リチウムイオン電池の加熱処理物を取り出し、破砕選別して有価物を回収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。
前記加熱処理後の耐熱容器をそのまま破砕選別を行う場所に運搬す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方法。
廃リチウムイオン電池を１段又は２段積層した状態で収容する収容部と、
加熱処理の際に前記収容部で生じたガスを外部に排出する排気管とを備えることを特徴とする耐熱容器。
前記収容部を仕切板を挟んで上下方向に２つ備え、該２つの収容部は互いに連通することを特徴とする請求項３に記載の耐熱容器。
前記収容部を内部に有する本体の表面を覆うゴム製カバーを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の耐熱容器。