JP2021138996A - Molten metal collection vessel and processing method of lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製造過程で発生した不良品のリチウムイオン二次電池、並びに使用機器及び電池の寿命などに伴い廃棄されるリチウムイオン二次電池の焼却処理時において、リチウムイオン二次電池から流出する溶融した金属(以下、“溶融金属”)を回収する技術に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention flows out of a defective lithium ion secondary battery generated in the manufacturing process, and a lithium ion secondary battery that is discarded due to the equipment used and the life of the battery during incineration. The present invention relates to a technique for recovering molten metal (hereinafter, “molten metal”).
リチウムイオン二次電池は、従来の鉛蓄電池、ニッカド二次電池などに比較して軽量、高容量、高起電力の二次電池であり、電気自動車や、携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器などに広く使用されている。
このようなリチウムイオン二次電池の正極材料には、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、ニッケル−マンガン−コバルト系酸化物などが用いられており、これらには希少有価物であるコバルト、及びニッケルが含まれている。このため、使用済みのリチウムイオン二次電池からこれらの有価物を回収し、酸素含有ガス気流中で300℃〜600℃の温度に加熱して燃焼処理することが提案されている(特許文献1参照)。
Lithium-ion secondary batteries are lighter, higher capacity, and higher electromotive force secondary batteries than conventional lead-acid batteries and Nikkado secondary batteries, and are used in mobile devices such as electric vehicles, mobile phones, and laptop computers. Widely used in.
Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), nickel-manganese-cobalt oxide, and the like are used as the positive electrode material of such a lithium ion secondary battery, and these are rare and valuable. It contains cobalt and nickel, which are substances. Therefore, it has been proposed to recover these valuable resources from a used lithium ion secondary battery and heat them to a temperature of 300 ° C. to 600 ° C. in an oxygen-containing gas stream for combustion treatment (Patent Document 1). reference).
ところで、リチウムイオン二次電池の焼却処理温度が高い場合には、その焼却処理温度よりも融点が低い金属がリチウムイオン二次電池から流出することが懸念される。流出した溶融金属がリチウムイオン二次電池を搬送する搬送台車や炉壁、炉床に落下した場合には、溶融金属が搬送台車の車輪やレールに固着して搬送トラブルを引き起こしたり、炉壁や炉床に固着した溶融金属を剥がす際に炉材を損耗させるおそれがある。 By the way, when the incineration treatment temperature of the lithium ion secondary battery is high, there is a concern that a metal having a melting point lower than the incineration treatment temperature may flow out from the lithium ion secondary battery. If the spilled molten metal falls on the transport trolley, furnace wall, or hearth that transports the lithium-ion secondary battery, the molten metal may stick to the wheels or rails of the transport trolley, causing transport troubles, or the furnace wall or hearth. When the molten metal stuck to the hearth is peeled off, the furnace material may be worn.
かかる特許文献1の燃焼処理では、300℃から400℃程度でフッ素ゴム等の結着剤は分解され、アセチレンブラックやカーボン等の導電剤も酸化されてほぼ完全に分解する。その一方で、600℃より高い燃焼処理温度では、アルミ箔等の金属箔が酸化され、一部分は酸化アルミニウムの微粉末となって有用な金属化合物注に混入し、また、未酸化の微細なアルミ箔も同様に有用な金属化合物に混入するため、そのままの形で回収できなくなるという問題点があった。
In the combustion treatment of
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、融点が700℃から1000℃の金属を含むリチウムイオン二次電池を、その金属の融点よりも高い温度で焼却処理する時にリチウムイオン二次電池から流出する溶融金属を効率良く回収することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when a lithium ion secondary battery containing a metal having a melting point of 700 ° C. to 1000 ° C. is incinerated at a temperature higher than the melting point of the metal, the lithium ion secondary battery is formed. The purpose is to efficiently recover the molten metal flowing out of the next battery.
上記課題を解決する本発明は、700℃から1000℃で溶融する金属を含むリチウムイオン二次電池を前記金属の融点よりも高い温度で焼却処理する焼却炉に用いられる溶融金属の回収容器であって、前記リチウムイオン二次電池が上部に設置され、前記リチウムイオン二次電池から流出した溶融金属を受け止める形状を有し、該回収容器の内面は前記溶融金属の固着を抑制する固着抑制面となっており、該回収容器の底部内面より高い位置で前記リチウムイオン二次電池を支持する支持部と前記溶融金属が貯留する貯留部とが形成されるように、該回収容器の底部内面から上方に突出する前記リチウムイオン二次電池の支持部材が設けられていることを特徴としている。 The present invention that solves the above problems is a molten metal recovery container used in an incinerator that incinerates a lithium ion secondary battery containing a metal that melts at 700 ° C. to 1000 ° C. at a temperature higher than the melting point of the metal. The lithium ion secondary battery is installed at the upper part and has a shape of receiving the molten metal flowing out from the lithium ion secondary battery, and the inner surface of the recovery container is a sticking suppressing surface that suppresses sticking of the molten metal. Above the bottom inner surface of the recovery container so that a support portion for supporting the lithium ion secondary battery and a storage portion for storing the molten metal are formed at a position higher than the bottom inner surface of the recovery container. It is characterized in that a support member for the lithium ion secondary battery is provided.
また、別の観点による本発明は、700℃から1000℃で溶融する金属を含むリチウムイオン二次電池を前記金属の融点よりも高い温度で焼却処理するリチウムイオン二次電池の処理方法であって、前記リチウムイオン二次電池から流出した溶融金属を受け止める回収容器の内面を前記溶融金属の固着が抑制される固着抑制面とすると共に、前記回収容器の底部内面に該回収容器の底部内面より高い位置で前記リチウムイオン二次電池を支持する支持部と前記溶融金属が貯留する貯留部とが形成されるように、該回収容器の底部内面から上方に突出する前記リチウムイオン二次電池の支持部材を設け、前記回収容器を搬送機構に載せ、前記リチウムイオン二次電池を前記回収容器に載せて焼却処理をした後、前記貯留部に貯留する溶融金属を回収することを特徴としている。 Further, the present invention from another viewpoint is a method for treating a lithium ion secondary battery in which a lithium ion secondary battery containing a metal that melts at 700 ° C. to 1000 ° C. is incinerated at a temperature higher than the melting point of the metal. The inner surface of the recovery container that receives the molten metal flowing out of the lithium ion secondary battery is used as a sticking suppressing surface that suppresses the sticking of the molten metal, and the inner surface of the bottom of the recovery container is higher than the inner surface of the bottom of the recovery container. A support member for the lithium ion secondary battery that projects upward from the inner surface of the bottom of the recovery container so that a support portion that supports the lithium ion secondary battery and a storage portion for storing the molten metal are formed at the position. The recovery container is placed on a transport mechanism, the lithium ion secondary battery is placed on the recovery container and incinerated, and then the molten metal stored in the storage unit is recovered.
700℃から1000℃で溶融する金属を含むリチウムイオン二次電池を、その金属の融点よりも高い温度で焼却処理する時にリチウムイオン二次電池から流出する溶融金属を回収することができる。 When a lithium ion secondary battery containing a metal that melts at 700 ° C. to 1000 ° C. is incinerated at a temperature higher than the melting point of the metal, the molten metal that flows out from the lithium ion secondary battery can be recovered.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
本実施形態に係る溶融金属の回収容器1は、リチウムイオン二次電池の焼却炉で使用されている。図1に示すように焼却炉10は、加熱処理前のリチウムイオン二次電池Wが待機する搬入待機室11と、リチウムイオン二次電池Wの加熱処理を行う処理室12と、加熱処理後のリチウムイオン二次電池Wが待機する搬出待機室13を備えている。搬入待機室11と処理室12の間、および、処理室12と搬出待機室13との間には開閉自在な扉14が設けられている。処理室12は、リチウムイオン二次電池Wを加熱する昇温部12aと、加熱されたリチウムイオン二次電池Wの温度を保持する温度保持部12bと、リチウムイオン二次電池Wを冷却する冷却部12cとを有している。なお、焼却炉はプッシャー形、コンベヤ形などの連続炉に限定されず、例えば箱形、台車形、エレベータ形、ピット形、ポット形などの固定炉も使用できる。
The molten
処理室12の昇温部12aおよび温度保持部12bの天井部には、処理室内で発生する排ガスを排気する複数の排気管15が間隔をおいて接続されている。また、図2に示すように、処理室12の昇温部12aおよび温度保持部12bの側壁部にも複数の排気管16が間隔をおいて接続されている。排気管15および排気管16は図1に示す排気ダクト17に接続されており、各排気管15,16で排気される排ガスは、排気ダクト17を介して排ガス処理装置(不図示)に送られる。また、図2に示すように処理室12の昇温部12aおよび温度保持部12bの側壁部には、一定の間隔でバーナー18が設置されている。バーナー18のうち、温度保持部に設置されているもの(3〜8ゾーン)は、燃油を燃料として使用しており、燃油は炉内に吹き込んで処理できる。また、処理室12の冷却部12cの天井部および側壁部には水冷ジャケット19が設けられており、リチウムイオン二次電池Wは水冷ジャケット内部に配置された配管を通る水との熱交換により冷却される。
A plurality of
リチウムイオン二次電池Wの炉内の移動は図1に示す搬送台車30により行われる。搬送台車30にはリチウムイオン二次電池Wから流出した溶融金属を回収する回収容器1が着脱自在に載せられており、リチウムイオン二次電池Wはその回収容器1の上に載せられた状態で搬送される。搬送台車30の炉内の移動は、搬入待機室11に設けられた台車押出装置40と搬出待機室13に設けられた台車引出装置50によって行われる。
The lithium ion secondary battery W is moved in the furnace by the
台車押出装置40は、シリンダーロッド42が上下に伸縮するように構成されたシリンダー装置41と、シリンダーロッド42の先端部に接続されている複数のリンク44から成るリンク機構43とを備えている。リンク機構43は、シリンダーロッド42の上下動に連動してリンク機構43の先端部(搬送ラインの最も下流側に位置するリンク44の端部)が水平方向に移動するように構成されている。リンク機構43の先端部には、搬送台車30を搬入待機室11から処理室12に押し出す押出部材45が取り付けられている。
また、図2に示すように搬入待機室11には、リチウムイオン二次電池Wを載せた搬送台車30を焼却炉内に搬入するための入口トラバーサ31が設けられている。なお、台車押出装置40のシリンダー装置41としては例えば油圧シリンダーが用いられる。また、図2では台車押出装置40の図示を省略している。
The
Further, as shown in FIG. 2, the carry-in
台車引出装置50は、シリンダーロッド52が上下に伸縮するように構成されたシリンダー装置51と、シリンダーロッド52の先端部に接続されている複数のリンク54から成るリンク機構53とを備えている。リンク機構53は、シリンダーロッド52の上下動に連動してリンク機構53の先端部(搬送ラインの最も上流側に位置するリンク54の端部)が水平方向に移動するように構成されている。リンク機構53の先端部には、搬送台車30を処理室12から搬出待機室13に引き出す引出部材55が取り付けられている。
引出部材55には、上方に突出する突出部55aが形成されており、シリンダーロッド52の伸長時に搬送台車30の下面部に引っ掛かるような形状となっている。また、図2に示すように搬出待機室13には、リチウムイオン二次電池Wを載せた搬送台車30を焼却炉外に搬出するための出口トラバーサ32が設けられている。なお、台車引出装置50のシリンダー装置51としては例えば油圧シリンダーが用いられる。また、図2では台車引出装置50の図示を省略している。
The bogie pull-out
The
上記の台車押出装置40および台車引出装置50による搬送台車30の移動は次のようにして行われる。まず、入口トラバーサ31により未処理リチウムイオン二次電池W1を載せた搬送台車30が図3のように搬入待機室11に搬入されると、図4のように台車押出装置40のシリンダーロッド42が伸び、シリンダーロッド42の先端部が下方に移動する。これに伴い、台車押出装置40の押出部材45は、リンク機構43により処理室側に移動し、搬送台車30に接触する。この状態で更にシリンダーロッド42が伸びることで搬送台車30が押出部材45に押し出され、搬送台車30が処理室内に搬入される。このとき、既に処理室内にある搬送台車30は、新たに処理室12に搬入された搬送台車30に押されるようにして搬送台車1台分移動することになる。このようにして搬送台車30が玉突き状態で移動することで、処理済リチウムイオン二次電池W2を載せた搬送台車30が処理室12から押し出されるように移動する。この段階では、処理済リチウムイオン二次電池W2を載せた搬送台車30の一部が扉14の下方に位置した状態にあり、扉14を閉めることができない。
The
続いて、台車引出装置50のシリンダーロッド52が伸び、シリンダーロッド52の先端部が下方に移動する。これに伴い、台車引出装置50の引出部材55が処理室側に移動し、引出部材55の先端に設けられた突出部55aが搬送台車30の下面に係合する。この状態でシリンダーロッド42が縮むことで、処理済リチウムイオン二次電池W2を載せた搬送台車30が引出部材55に引っ張られ、搬出待機室13に移動する。
Subsequently, the
その後、図5のように各扉14が閉められ、処理室内のリチウムイオン二次電池の焼却処理が行われる。この間に搬出待機室13に移動した搬送台車30は出口トラバーサ32によって焼却炉10から搬出される。そして、焼却炉外において、処理済リチウムイオン二次電池W2と未処理リチウムイオン二次電池W1の積み替え作業が行われ、図3のように未処理リチウムイオン二次電池W1を載せた搬送台車30が入口トラバーサ31により搬入待機室11に搬入される。
After that, as shown in FIG. 5, each
本実施形態の焼却炉10における搬送台車30の移動はこのようにして行われる。次に、搬送台車30に載せられる溶融金属の回収容器1について説明する。
The movement of the
図6〜図8に示すように本実施形態の回収容器1は、平面視において四角形状であって、底部1aと側壁1bを有し、かつ、上部が開口したような形状となっている。即ち、回収容器1は、金属製のパンのような形状であって、リチウムイオン二次電池Wから流出した溶融金属を受け止めることが可能な形状となっている。なお、回収容器1の形状は四角形状に限定されない。また、回収容器1の素材としては例えばSUS304が用いられるが、金属以外の他の材料であっても良い。回収容器1の素材は、リチウムイオン二次電池Wから流出した溶融金属により回収容器1が損傷しないような材料であれば良い。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
回収容器1の底部内面には、リチウムイオン二次電池Wの底面を支持する支持部材2が設けられており、支持部材2は回収容器1の底部内面から上方に向けて突出するような形状を有している。これにより、図7のように回収容器1の底部内面よりも鉛直方向の上下関係において高い位置でリチウムイオン二次電池Wを支持する支持部1cと、リチウムイオン二次電池Wから流出した溶融金属を受け止めて貯留させる貯留部1dが形成される。
A
また、本実施形態の支持部材2として、回収容器1の内面において、対向する一方の側壁1bから他方の側壁1bまで延伸するようにして第1の支持部材2aと第2の支持部材2bが設けられている。第1の支持部材2aと第2の支持部材2bは延伸方向が互いに異なっている。第1の支持部材2aは、図6に示す平面視において縦方向が延伸方向であって、横方向に所定の間隔で3つ並ぶように配置されている。一方、第2の支持部材2bは、図6に示す平面視において横方向が延伸方向であって、縦方向に所定の間隔で6つ並ぶように配置されている。第1の支持部材2aと第2の支持部材2bとが、このように直交するように設けられていることで、回収容器1の貯留部1dが複数の領域に分割されている。換言すると、回収容器1を水平面で輪切りにした場合に、その水平面が支持部材2により複数の領域に分割された状態となっている。
Further, as the
支持部材2は、延伸方向に垂直な断面視において回収容器1の底部内面から先端部に向けて尖るような形状を有している。これにより、溶融金属が貯留部1dに流れやすくなり、リチウムイオン二次電池Wと支持部材2との間に溶融金属が溜まり難くなる。その結果、リチウムイオン二次電池Wと支持部材2との間で溶融金属が凝固することに起因したリチウムイオン二次電池Wの固着を抑制することができる。なお、本明細書における“支持部材が尖る”とは、支持部材2の先端に近づくにつれて支持部材2の水平断面の断面積が徐々に小さくなるような形状を言い、ピンの先端のように点状に尖る形状のほか、紙の端のように線状に尖る形状も含まれる。
The
また、回収容器1の内面には、溶融金属が回収容器1に固着することを抑制するためのコート剤が塗布されることでコート層が形成されている。溶融金属がアルミニウムである場合、コート剤としては例えばヨータイ株式会社製のCOAT-ALが用いられる。コート剤として溶融金属の回収容器1として適したものを用いた点も本実施形態の特徴点の一つである。通常のリチウムイオン二次電池焼却炉では、耐熱性、酸性ガスに対する耐腐食性および耐摩耗性などを考慮して長期間の連続運転に適した炉材が選定されており、溶融金属に対する耐食性は通常では考慮されていない。一方、本実施形態においては、電気炉での溶融による乾式金属製錬で用いられるコート剤を使用している。また、金属表面にコート層を設ける本実施形態の構成は、溶融金属の回収容器1の伝熱性、高温環境下での強度を担保し、作製にかかるコストを抑制するという観点でも好ましい構成である。
Further, a coating layer is formed on the inner surface of the
次に、溶融金属の回収容器1を用いたリチウムイオン二次電池Wの処理方法について説明する。
Next, a method for processing the lithium ion secondary battery W using the molten
まず、回収容器1の内面に、溶融金属の固着を抑制するコート剤を塗布する。
First, a coating agent that suppresses sticking of molten metal is applied to the inner surface of the
続いて、搬送台車30に回収容器1を載せ、回収容器1の上にリチウムイオン二次電池Wを載せる。その後、リチウムイオン二次電池Wは図1に示す搬入待機室11に搬入される。続いて、リチウムイオン二次電池Wは処理室12の昇温部12aに搬送され、バーナーにより例えば850℃以上に加熱される。その後、リチウムイオン二次電池Wは処理室12の温度保持部12bに搬送され、例えば850〜950℃の温度域でリチウムイオン二次電池Wが保持される。この温度保持部12bでリチウムイオン二次電池Wが所定の時間保持されることで、リチウムイオン二次電池Wに含まれる溶融金属を効率よく回収できる。
Subsequently, the
ここで、温度保持部12bは高温状態にあるため、温度保持部12bの温度よりも融点の低い金属は温度保持部12bを通過する間に溶融し、リチウムイオン二次電池Wから流出する。本実施形態では、温度保持部12bを850〜950℃の温度域で保持しているが、この温度はアルミニウムの融点よりも高いため、リチウムイオン二次電池Wにアルミニウムが含まれている場合には、リチウムイオン二次電池Wからアルミニウムが流出する。
Here, since the
一方、本実施形態においては、搬送台車30とリチウムイオン二次電池Wとの間に回収容器1が設けられていることから、リチウムイオン二次電池Wから流出した溶融金属を回収容器1で受け止めることができる。そして、回収容器1の内面においては、支持部材2によりリチウムイオン二次電池Wを支持する支持部1cと、溶融金属が貯留する貯留部1dが分けられていることによって、リチウムイオン二次電池Wと支持部材2との間に溶融金属を付着することを抑えつつ、貯留部1dに溶融金属を溜めることができる。
On the other hand, in the present embodiment, since the
温度保持部12bにより溶融金属が除去されたリチウムイオン二次電池Wは、その後、処理室12の冷却部12cで冷却され、搬出待機室13を介して炉外に搬出される。そして、搬送台車30からリチウムイオン二次電池Wを降ろす作業を実施した後、回収容器1の貯留部1dに貯留する溶融金属の回収作業を行う。この段階の回収容器1の温度は、温度保持部12bで溶融した金属の融点を下回る温度となっているため、溶融金属は凝固した状態にある。回収容器1の内面にはコート剤が塗布されているため、貯留部1dに貯留する凝固した溶融金属は、鉄製のヘラ等で容易に剥がすことができる。このようにしてリチウムイオン二次電池Wから流出した溶融金属を回収する。
The lithium ion secondary battery W from which the molten metal has been removed by the
また、本実施形態においては、回収容器1の支持部材2が一方向に延伸するような形状を有し、かつ、回収部材の底部内面から先端部に向けて尖るような形状を有していることにより、回収容器1から金属インゴットを剥離させやすくすることができる。また、回収容器1の内面は、第1の支持部材2aと第2の支持部材2bにより貯留部1dが分割されるように構成されているため、回収される金属インゴットの大きさを小さくすることができる。即ち、回収される金属インゴットを軽量化することができ、回収運搬作業を容易に行うことが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
また、貯留部1dが分割されていることにより、各貯留部1dには一定の厚さの溶融金属の液層が形成されやすくなっている。一定の厚さで貯留する溶融金属は、雰囲気に接する表面が限定され、液層内部の状態が安定しやすくなる。さらに、溶融金属が液層状に貯留すると、比重の差によって異なる金属が液層上部と下部に分離しやすくなる。また、貯留部1dの分割により各貯留部1dの領域が小さくなるため、リチウムイオン二次電池Wから落下する大型の焼却物が各貯留部1dに混入しにくくなっている。即ち、本実施形態に係る回収容器1は、液層を形成する受け皿として用いられることで、溶融金属の回収に不要なものを分離
し、大型の焼却物の混入を抑制して、溶融金属の回収を効率的なものとすることができる。
Further, since the
回収容器1から金属インゴットを剥がして回収した後は、回収容器1に再度コート剤を塗布し、前述の手順と同様の手順により次のリチウムイオン二次電池Wの焼却処理を行う。
After the metal ingot is peeled off from the
本実施形態のリチウムイオン二次電池Wの処理方法は以上のようにして行われる。このように本実施形態に係る溶融金属の回収容器1によれば、700℃から1000℃で溶融する金属を含むリチウムイオン二次電池Wを、その金属の融点よりも高い温度で焼却処理する際に、リチウムイオン二次電池Wから流出する溶融金属を回収することができる。また、本実施形態においては、リチウムイオン二次電池Wを定置した状態とし、回収容器1も炉内の移動による動作のみとなっているために、貯留部1dに貯留した溶融金属の酸化が抑制され、純金属と同等の成分の金属を回収することが可能となっている。もし、リチウムイオン二次電池や貯留した溶融金属が撹拌などにより動かされる状態であると、炉内の雰囲気により溶融金属の酸化が進行してしまうので、好ましくない。
The processing method of the lithium ion secondary battery W of the present embodiment is performed as described above. As described above, according to the molten
なお、本実施形態では、リチウムイオン二次電池Wが載せられた回収容器1の搬送機構として搬送台車30を用いたが、回収容器1の搬送機構はこれに限定されない。搬送機構に回収容器1を載せて炉内を移動できる構成であれば、ローラーコンベアやベルトコンベア等の他の搬送機構であっても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては回収容器1の貯留部1dを複数の領域に分割するために、一方向に延伸する第1の支持部材2aと第2の支持部材2bとが直交するように支持部材2を設けたが、各支持部材2の形状はこれに限定されず、回収容器1に載せるリチウムイオン二次電池Wの数量や形状等に応じて適宜変更される。
Further, in the present embodiment, in order to divide the
また、本実施形態では、回収容器1の貯留部1dを複数の領域に分割するように支持部材2を設けたが、例えば図9,図10に示すように貯留部1dを分割しないような形状の支持部材2を設けても良い。図9,図10に示す例では、四角錐状の支持部材2が回収容器1の底部内面に所定の間隔をおいて配置されている。このような回収容器1であっても、リチウムイオン二次電池Wを支持する支持部1cと、溶融金属が貯留する貯留部1dとを分けることができる。ただし、回収運搬作業の作業性の観点からは、貯留部1dを複数に分割し、回収される金属インゴットを軽量化することが好ましい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、支持部材2を回収容器1の底部内面から先端部に向かって尖るように形成したが、支持部材2の先端は平面であっても良い。この場合であっても、リチウムイオン二次電池Wを支持する支持部材2と、溶融金属が貯留する貯留部1dとを分けることができる。
ただし、リチウムイオン二次電池Wと支持部材2との間において溶融金属の凝固によるリチウムイオン二次電池Wの固着を抑制するためには、支持部材2の先端部が尖るように形成されていることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the
However, in order to suppress the sticking of the lithium ion secondary battery W due to solidification of the molten metal between the lithium ion secondary battery W and the
また、本実施形態では、回収容器1の内面にコート剤を塗布することでコート層を形成することとしたが、溶融金属が固着しにくい材質で回収容器1を作製すれば、コート層を有していなくても良い。また、溶融金属が固着しにくい材質で回収容器が作製されていたとしても、回収容器の内面にコート層を形成しても良い。即ち、回収容器1の内面が溶融金属の固着が抑制される面(以下、“固着抑制面”)となっていれば、溶融金属が固着しにくい材質で回収容器1が作製されることで固着抑制面が形成されていても、回収容器1の内面にコート剤が塗布されることで固着抑制面が形成されていても、本実施形態で説明
したような溶融金属の回収を行うことができる。
Further, in the present embodiment, the coat layer is formed by applying a coating agent to the inner surface of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and of course, the technical scope of the present invention also includes them. It is understood that it belongs to.
本発明に係る溶融金属の回収容器を用い、リチウムイオン二次電池の焼却処理を実施した。本実施例では焼却処理中にリチウムイオン二次電池からアルミニウムが流出する。また、リチウムイオン二次電池を載せる回収容器の形状は図6に示すような形状であり、回収容器の素材はSUS304である。回収容器の内面には、水2kgにヨータイ株式会社製COAT-AL2kgを混ぜたものを塗布した。そして、焼却処理後の回収容器の貯留部で凝固しているアルミニウムインゴットを回収し、その成分を分析した。なお、回収したアルミニウムインゴットの1個あたりの重量は10kg以下となっており、作業者が持ち運び可能な重量であった。 The lithium ion secondary battery was incinerated using the molten metal recovery container according to the present invention. In this embodiment, aluminum flows out from the lithium ion secondary battery during the incineration process. The shape of the recovery container on which the lithium ion secondary battery is placed is as shown in FIG. 6, and the material of the recovery container is SUS304. The inner surface of the collection container was coated with a mixture of 2 kg of water and 2 kg of COAT-AL manufactured by Yotai Co., Ltd. Then, the aluminum ingot solidified in the storage part of the recovery container after the incinerator treatment was recovered, and its components were analyzed. The weight of each recovered aluminum ingot was 10 kg or less, which was a weight that could be carried by an operator.
アルミニウムインゴットの成分分析は、Thermo Scientific製ICP発光分光分析装置iCAP6300 Dou Viewを用いて行った。本実施例では、成分分析に供する供試材として2種類のアルミニウムAとアルミニウムBを用意した。
ここで、アルミニウムAは、回収容器から回収したアルミニウムインゴットの一部を切断し、酸溶解したものである。アルミニウムBは、回収容器から回収された箔状や粒状のアルミニウムを集め、酸溶解したものである。アルミニウムAおよびBの代表的なアルミニウム及び銅の成分分析の結果を下記表1に示す。
The component analysis of the aluminum ingot was performed using an ICP emission spectroscopic analyzer iCAP6300 Dou View manufactured by Thermo Scientific. In this example, two types of aluminum A and aluminum B were prepared as test materials to be used for component analysis.
Here, the aluminum A is obtained by cutting a part of the aluminum ingot recovered from the recovery container and dissolving it in acid. Aluminum B is obtained by collecting and acid-dissolving foil-like or granular aluminum collected from a collection container. The results of component analysis of typical aluminum and copper of aluminum A and B are shown in Table 1 below.
表1に示されるように、アルミニウムAは、純度が高く良い品質であると言える。また、アルミニウムBはアルミニウムAに比べ、銅の濃度が高いものの、市場価値のある良質のアルミニウムであると言える。本実施例の結果からわかるように、本発明に係る溶融金属の回収容器を用いれば、リサイクルすることが可能な良質な品位のアルミニウムを回収することができる。 As shown in Table 1, it can be said that aluminum A has high purity and good quality. Further, although aluminum B has a higher copper concentration than aluminum A, it can be said that it is a high-quality aluminum having market value. As can be seen from the results of this example, if the molten metal recovery container according to the present invention is used, it is possible to recover high-quality aluminum that can be recycled.
なお、支持部材を設けない回収容器を用いてリチウムイオン二次電池の焼却処理を実施したところ、回収容器に溜まるアルミニウムが凝固してリチウムイオン二次電池に固着してしまい、アルミニウムを回収することができなかった。 When the lithium ion secondary battery was incinerated using a recovery container without a support member, the aluminum accumulated in the recovery container solidified and adhered to the lithium ion secondary battery, and the aluminum was recovered. I couldn't.
本発明は、リチウムイオン二次電池の焼却処理に適用することができる。 The present invention can be applied to an incinerator treatment of a lithium ion secondary battery.
1 溶融金属の回収容器
1a 回収容器の底部
1b 回収容器の側壁
1c 回収容器の支持部
1d 回収容器の貯留部
2 支持部材
2a 第1の支持部材
2b 第2の支持部材
10 焼却炉
11 搬入待機室
12 処理室
12a 昇温部
12b 温度保持部
12c 冷却部
13 搬出待機室
14 扉
15 排気管
16 排気管
17 排気ダクト
18 バーナー
19 水冷ジャケット
30 搬送台車
31 入口トラバーサ
32 出口トラバーサ
40 台車押出装置
41 シリンダー装置
42 シリンダーロッド
43 リンク機構
44 リンク
45 押出部材
50 台車引出装置
51 シリンダー装置
52 シリンダーロッド
53 リンク機構
54 リンク
55 引出部材
55a 引出部材の突出部
W リチウムイオン二次電池
W1 未処理リチウムイオン二次電池
W2 処理済リチウムイオン二次電池
1 Molten
Claims (11)
前記リチウムイオン二次電池が載せられ、前記リチウムイオン二次電池から流出した溶融金属を受け止める形状を有し、
該回収容器の内面は前記溶融金属の固着を抑制する固着抑制面となっており、
該回収容器の底部内面より高い位置で前記リチウムイオン二次電池を支持する支持部と前記溶融金属が貯留する貯留部とが形成されるように、該回収容器の底部内面から上方に突出する前記リチウムイオン二次電池の支持部材が設けられている、溶融金属の回収容器。 A molten metal recovery container used in an incinerator that incinerates a lithium ion secondary battery containing a metal that melts at 700 ° C. to 1000 ° C. at a temperature higher than the melting point of the metal.
It has a shape on which the lithium ion secondary battery is mounted and receives the molten metal flowing out of the lithium ion secondary battery.
The inner surface of the recovery container is a sticking suppressing surface that suppresses sticking of the molten metal.
The above projecting upward from the inner surface of the bottom of the recovery container so that a support for supporting the lithium ion secondary battery and a storage for storing the molten metal are formed at a position higher than the inner surface of the bottom of the recovery container. A molten metal recovery container provided with a support member for a lithium ion secondary battery.
前記リチウムイオン二次電池から流出した溶融金属を受け止める回収容器の内面を前記溶融金属の固着が抑制される固着抑制面とすると共に、前記回収容器の底部内面に該回収容器の底部内面より高い位置で前記リチウムイオン二次電池を支持する支持部と前記溶融金属が貯留する貯留部とが形成されるように、該回収容器の底部内面から上方に突出する前記リチウムイオン二次電池の支持部材を設け、
前記回収容器を搬送機構に載せ、
前記リチウムイオン二次電池を前記回収容器に載せて焼却処理をした後、
前記貯留部に貯留する溶融金属を回収する、リチウムイオン二次電池の処理方法。 A method for treating a lithium ion secondary battery, which incinerates a lithium ion secondary battery containing a metal that melts at 700 ° C. to 1000 ° C. at a temperature higher than the melting point of the metal.
The inner surface of the recovery container that receives the molten metal flowing out of the lithium ion secondary battery is used as a sticking suppressing surface that suppresses the sticking of the molten metal, and the bottom inner surface of the recovery container is located higher than the bottom inner surface of the recovery container. A support member for the lithium ion secondary battery that projects upward from the inner surface of the bottom of the recovery container so that a support portion for supporting the lithium ion secondary battery and a storage portion for storing the molten metal are formed in the above. Provide,
Place the collection container on the transport mechanism and place it.
After placing the lithium ion secondary battery on the recovery container and incinerating it,
A method for treating a lithium ion secondary battery, which recovers the molten metal stored in the storage unit.
Any of claims 6 to 10, wherein the recovery container is carried out of the incinerator to recover the molten metal stored in the storage unit while the molten metal has flowed out and stored in the storage unit. The method for treating a lithium ion secondary battery according to item 1.
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WO2023050873A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Battery processing system and battery processing method |
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2020
- 2020-03-04 JP JP2020036981A patent/JP2021138996A/en active Pending
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