JP2022049831A - Lithium-ion battery recycling method and recycling equipment - Google Patents

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康裕 進藤
Yasuhiro Shindo
勇輔 中嶋
Yusuke Nakajima
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Sanyo Chemical Industries Ltd
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Abstract

To improve the recovery amount of lithium contained in a lithium-ion battery.SOLUTION: A lithium-ion battery recycling method includes a first discharge step S102 of discharging a lithium ion battery through a load in a first resistance range to increase the amount of lithium contained in a positive electrode active material, a second discharge step S104 of further discharging the lithium ion battery through the load in a second resistance range lower than the first resistance range to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material, and a recovery step S108 of recovering the positive electrode active material from the lithium ion battery after the second discharge step S104.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、リチウムイオン電池のリサイクル方法及びリサイクル設備に関する。 The present invention relates to a method for recycling a lithium ion battery and a recycling facility.

従来、スマートホン等の携帯機器やハイブリッド自動車、電気自動車等においてリチウムイオン電池が広く利用されている。近年、リチウムイオン電池はビル、オフィス、発電所の定置電源のための大容量の電池としても注目されている。このようなリチウムイオン電池は再利用が望まれる様々な物質を含有しており、使用済みのリチウムイオン電池から再利用可能な物質を回収する様々な手法が提案されている。例えば、特許文献1には、電解質を含有する導電性液体中にリチウムイオン電池を浸漬することによってリチウムイオン電池内に残っている電荷を放電させ、リチウムイオン電池内に分散しているリチウムイオンを正極活物質内部に濃縮させることにより、リチウム回収量を最大化することが開示されている。 Conventionally, lithium ion batteries have been widely used in mobile devices such as smart phones, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like. In recent years, lithium-ion batteries have also attracted attention as large-capacity batteries for stationary power sources in buildings, offices, and power plants. Such lithium-ion batteries contain various substances that are desired to be reused, and various methods for recovering reusable substances from used lithium-ion batteries have been proposed. For example, Patent Document 1 describes lithium ions dispersed in a lithium ion battery by immersing the lithium ion battery in a conductive liquid containing an electrolyte to discharge the charge remaining in the lithium ion battery. It is disclosed that the lithium recovery amount is maximized by concentrating the inside of the positive electrode active material.

特開2012-074247号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-074247

しかしながら、特許文献1の手法を用いてもリチウムイオン電池に含まれるリチウムを充分に回収できないことがあった。本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであって、リチウムイオン電池に含まれるリチウムの回収量の向上を図ることをその目的とする。 However, even if the method of Patent Document 1 is used, the lithium contained in the lithium ion battery may not be sufficiently recovered. The present invention has been made in view of this problem, and an object of the present invention is to improve the recovery amount of lithium contained in a lithium ion battery.

本発明の一態様に係るリチウムイオン電池のリサイクル方法は、第1の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を増加させる第1放電工程と、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を更に放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させる第2放電工程と、第2放電工程の後にリチウムイオン電池から正極活物質を回収する回収工程と、を含む。 The method for recycling a lithium ion battery according to one aspect of the present invention includes a first discharging step of discharging the lithium ion battery through a load in the first resistance value range to increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material. A second discharge step of further discharging the lithium ion battery through a load in the second resistance value range lower than the first resistance value range to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material, and a second. It includes a recovery step of recovering the positive electrode active material from the lithium ion battery after the discharge step.

使用済みのリチウムイオン電池であっても放電の初期は電圧が高いことがあり電流値が大きくなりやすい。このため火花が発生することがある。まず第1放電工程において比較的抵抗値が高い第1の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を放電させるので電流値が過度に大きくなることを防止しつつ、正極活物質に含まれるリチウムの量をある程度増加させることができる。第1放電工程の放電によりリチウムイオン電池の電圧がある程度低下する。次に、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を更に放電させることで正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させることができる。これにより正極活物質からのリチウムの回収量の向上を図ることができる。また、第1放電工程の放電によってリチウムイオン電池の電圧がある程度低下しているので、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を放電させても電流値が過度に大きくなることが防止される。これにより、火花の発生が防止される。 Even with a used lithium-ion battery, the voltage may be high at the initial stage of discharge, and the current value tends to increase. For this reason, sparks may occur. First, since the lithium ion battery is discharged through a load in the first resistance value range having a relatively high resistance value in the first discharge step, lithium contained in the positive electrode active material is prevented from excessively increasing the current value. The amount of can be increased to some extent. The voltage of the lithium ion battery drops to some extent due to the discharge in the first discharge step. Next, the amount of lithium contained in the positive electrode active material can be further increased by further discharging the lithium ion battery through a load in the second resistance value range lower than the first resistance value range. This makes it possible to improve the amount of lithium recovered from the positive electrode active material. Further, since the voltage of the lithium ion battery is lowered to some extent by the discharge in the first discharge step, even if the lithium ion battery is discharged through a load in the second resistance value range lower than the first resistance value range. It prevents the current value from becoming excessively large. This prevents the generation of sparks.

なお、第1放電工程において第1の抵抗値の第1の負荷が用いられ、第2放電工程において第1の抵抗値よりも低い第2の抵抗値の第2の負荷が用いられてもよい。 In the first discharge step, the first load having the first resistance value may be used, and in the second discharge step, the second load having the second resistance value lower than the first resistance value may be used. ..

更に、第1放電工程から第2放電工程への切替時において第1の負荷と第2の負荷の両方が並列にリチウムイオン電池に接続された状態でリチウムイオン電池を放電させるようにしてもよい。 Further, at the time of switching from the first discharge step to the second discharge step, the lithium ion battery may be discharged with both the first load and the second load connected to the lithium ion battery in parallel. ..

第1放電工程から第2放電工程への切替時において第1の負荷とリチウムイオン電池を電気的に切断するとリチウムイオン電池の放電が途切れるため、リチウムイオン電池の電圧が再び上昇することがある。この状態で抵抗値が低い第2の負荷とリチウムイオン電池を電気的に接続すると電流値が過度に大きくなることがある。これに対し、第1放電工程から第2放電工程への切替時において第1の負荷と第2の負荷の両方が並列にリチウムイオン電池に接続された状態でリチウムイオン電池を放電させるようにすれば、リチウムイオン電池の放電が途切れることがないのでリチウムイオン電池の電圧が再び上昇することがない。したがって、切替時に電流値が過度に大きくなることが防止される。 If the first load and the lithium ion battery are electrically disconnected at the time of switching from the first discharge step to the second discharge step, the discharge of the lithium ion battery is interrupted, so that the voltage of the lithium ion battery may rise again. If a second load having a low resistance value and a lithium ion battery are electrically connected in this state, the current value may become excessively large. On the other hand, when switching from the first discharge process to the second discharge process, the lithium ion battery is discharged with both the first load and the second load connected to the lithium ion battery in parallel. For example, since the discharge of the lithium-ion battery is not interrupted, the voltage of the lithium-ion battery does not rise again. Therefore, it is prevented that the current value becomes excessively large at the time of switching.

また、負荷は可変抵抗負荷であり、抵抗値が第2放電工程において第1放電工程におけるよりも低くなるように可変抵抗負荷が調整されるようにしてもよい。 Further, the load is a variable resistance load, and the variable resistance load may be adjusted so that the resistance value becomes lower in the second discharge step than in the first discharge step.

このように可変抵抗負荷が用いられる場合も、第1放電工程から第2放電工程への切替時において抵抗値が連続的に低下し、リチウムイオン電池の放電が途切れることがないのでリチウムイオン電池の電圧が再び上昇することがない。したがって、電流値が過度に大きくなることが防止される。 Even when a variable resistance load is used in this way, the resistance value continuously decreases when switching from the first discharge process to the second discharge process, and the discharge of the lithium ion battery is not interrupted. The voltage does not rise again. Therefore, it is prevented that the current value becomes excessively large.

また、本発明の一態様に係るリチウムイオン電池のリサイクル設備は、第1の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を増加させる第1放電工程と、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介して電池を更に放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させる第2放電工程と、を実行可能である放電装置と、リチウムイオン電池から正極活物質を回収するための回収装置と、を含む。 Further, the lithium ion battery recycling facility according to one aspect of the present invention is a first discharge that discharges the lithium ion battery through a load in the first resistance value range to increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material. The step and the second discharge step of further discharging the battery through the load in the second resistance value range lower than the first resistance value range to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material are executed. It includes a possible discharge device and a recovery device for recovering the positive electrode active material from the lithium ion battery.

なお、放電装置は、第1放電工程のための第1の抵抗値の第1の負荷と、第2放電工程のための第1の抵抗値よりも低い第2の抵抗値の第2の負荷と、を備えていてもよい。 The discharge device has a first load having a first resistance value for the first discharge step and a second load having a second resistance value lower than the first resistance value for the second discharge step. And may be provided.

更に、放電装置は、第1放電工程から第2放電工程への切替時において第1の負荷と第2の負荷の両方が並列にリチウムイオン電池に接続された状態でリチウムイオン電池を放電させるように構成されていてもよい。 Further, the discharge device discharges the lithium ion battery in a state where both the first load and the second load are connected to the lithium ion battery in parallel at the time of switching from the first discharge step to the second discharge step. It may be configured in.

また、負荷は可変抵抗負荷であり、放電装置は、抵抗値が第2放電工程において第1放電工程におけるよりも低くなるように可変抵抗負荷を調整するように構成された制御部を備えていてもよい。 Further, the load is a variable resistance load, and the discharge device includes a control unit configured to adjust the variable resistance load so that the resistance value is lower in the second discharge step than in the first discharge step. May be good.

本発明によれば、リチウムイオン電池に含まれるリチウムの回収量の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the recovery amount of lithium contained in the lithium ion battery.

本発明の第1実施形態のリチウムイオン電池のリサイクル設備の構成を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing the configuration of a recycling facility for a lithium ion battery according to a first embodiment of the present invention. 同リサイクル設備の放電装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the discharge device of the recycling facility 同リサイクル設備によるリサイクル方法を示すフローチャートFlow chart showing the recycling method by the recycling equipment 同放電装置の負荷の抵抗値を示すグラフGraph showing the resistance value of the load of the discharge device 本発明の第2実施形態の放電装置の構成を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing the configuration of the discharge device according to the second embodiment of the present invention. 同放電装置の負荷の抵抗値を示すグラフGraph showing the resistance value of the load of the discharge device 本発明の第3実施形態の放電装置の構成を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing the configuration of the discharge device according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態の放電装置の構成を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing the configuration of the discharge device according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5実施形態の放電装置の構成を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing the configuration of the discharge device according to the fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6実施形態の放電装置の構成を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing the configuration of the discharge device according to the sixth embodiment of the present invention.

図1に示されるように、本発明の第1実施形態のリチウムイオン電池のリサイクル設備10は、放電装置12と、解体装置14と、回収装置16と、を備えている。放電装置12は、第1の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池18を放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を増加させる第1放電工程と、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池18を更に放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させる第2放電工程と、を実行可能である。より詳細には図2に示されるように、放電装置12は、第1放電工程のための第1の抵抗値の第1の負荷24と、第2放電工程のための第1の抵抗値よりも低い第2の抵抗値の第2の負荷26と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the lithium ion battery recycling equipment 10 of the first embodiment of the present invention includes a discharge device 12, a disassembly device 14, and a recovery device 16. The discharge device 12 has a first discharge step of discharging the lithium ion battery 18 through a load in the first resistance value range to increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material, and a first resistance value range. It is possible to carry out a second discharge step of further discharging the lithium ion battery 18 through a load in the lower second resistance range to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material. More specifically, as shown in FIG. 2, the discharge device 12 is based on the first load 24 of the first resistance value for the first discharge step and the first resistance value for the second discharge step. It also comprises a second load 26, which has a lower second resistance value.

第1の負荷24は例えば抵抗器である。第1の抵抗値範囲は例えば1k~1000kΩである。第2の負荷26も例えば抵抗器である。第2の抵抗値範囲は例えば0.001~0.5Ωである。なお、抵抗値が第2の抵抗値範囲であれば、第2の負荷26は抵抗器に代えて配線の線材やプリント配線のような導体であってもよい。 The first load 24 is, for example, a resistor. The first resistance value range is, for example, 1 k to 1000 kΩ. The second load 26 is also, for example, a resistor. The second resistance value range is, for example, 0.001 to 0.5Ω. If the resistance value is in the second resistance value range, the second load 26 may be a conductor such as a wire rod for wiring or a printed wiring instead of the resistor.

放電装置12は更に、第2の負荷26とリチウムイオン電池18との接続をON/OFFするためのスイッチ28と、リチウムイオン電池18の電圧を検知するための電圧計30と、を備えている。スイッチ28がOFFの状態で第1の負荷24のみがリチウムイオン電池18に接続され、これにより第1放電工程が実行されるようになっている。また、スイッチ28がONの状態で第2の負荷26がリチウムイオン電池18に接続され、これにより第2放電工程が実行されるようになっている。また、放電装置12は、第1放電工程から第2放電工程への切替時において第1の負荷24と第2の負荷26の両方が並列にリチウムイオン電池18に接続された状態でリチウムイオン電池18を放電させるように構成されている。本第1実施形態では、第1放電工程から第2放電工程への切替後の第2放電工程においても第1の負荷24が第2の負荷26とともにリチウムイオン電池18に接続されるようになっている。なお、並列にリチウムイオン電池18に接続される第1の負荷24と第2の負荷26のトータルの抵抗値は第2の負荷26のみの抵抗値に近い値であり第2の抵抗値範囲である。第1の負荷24と第2の負荷26のトータルの抵抗値は第2の負荷26のみの抵抗値よりも若干低い。 The discharge device 12 further includes a switch 28 for turning on / off the connection between the second load 26 and the lithium ion battery 18, and a voltmeter 30 for detecting the voltage of the lithium ion battery 18. .. With the switch 28 turned off, only the first load 24 is connected to the lithium ion battery 18, whereby the first discharge step is executed. Further, the second load 26 is connected to the lithium ion battery 18 in a state where the switch 28 is ON, whereby the second discharge step is executed. Further, the discharge device 12 is a lithium ion battery in a state where both the first load 24 and the second load 26 are connected in parallel to the lithium ion battery 18 at the time of switching from the first discharge step to the second discharge step. It is configured to discharge 18. In the first embodiment, the first load 24 is connected to the lithium ion battery 18 together with the second load 26 also in the second discharge step after switching from the first discharge step to the second discharge step. ing. The total resistance value of the first load 24 and the second load 26 connected to the lithium ion battery 18 in parallel is close to the resistance value of only the second load 26, and is within the second resistance value range. be. The total resistance value of the first load 24 and the second load 26 is slightly lower than the resistance value of the second load 26 alone.

放電装置12は更に、制御部32を備えている。制御部32はコンピューター、デジタル論理回路、リレー論理回路等を有して構成され、スイッチ28及び電圧計30に電気的に接続されている。制御部32は、リチウムイオン電池18の電圧Vが閾値VL以上の場合にスイッチ28がOFF(第1放電工程)となり、電圧Vが閾値VL未満の場合にスイッチ28がON(第2放電工程)となるように、スイッチ28を制御するように構成されている。また、制御部32は、第2放電工程が所定時間継続した場合、音、及び/またはランプ等の視覚的手段で知らせるための信号を発するように構成されている。また、放電装置12は、リチウムイオン電池18が第1の負荷24及び/または第2の負荷26に電気的に接続されるようにリチウムイオン電池18を保持するためのアダプタ(図示省略)を備えている。 The discharge device 12 further includes a control unit 32. The control unit 32 includes a computer, a digital logic circuit, a relay logic circuit, and the like, and is electrically connected to the switch 28 and the voltmeter 30. In the control unit 32, the switch 28 is turned off (first discharge step) when the voltage V of the lithium ion battery 18 is equal to or higher than the threshold VL, and the switch 28 is turned on (second discharge step) when the voltage V of the lithium ion battery 18 is less than the threshold VL. It is configured to control the switch 28 so as to be. Further, the control unit 32 is configured to emit a signal for notifying by a sound and / or a visual means such as a lamp when the second discharge process is continued for a predetermined time. Further, the discharge device 12 includes an adapter (not shown) for holding the lithium ion battery 18 so that the lithium ion battery 18 is electrically connected to the first load 24 and / or the second load 26. ing.

リチウムイオン電池18は積層型である。より詳細には、リチウムイオン電池18は、正極20、セパレータ(図示省略)、負極22がこの順で並んで配置された構成の複数の単位セルが直列に積層されて可撓性の容器に収容されたものである。なお、図2ではリチウムイオン電池18は単位セルの積層方向に長い形状に描かれているが、リチウムイオン電池18の各単位セルは板状体であり、リチウムイオン電池18も全体として、図2に描かれた形状よりも積層方向の寸法が短い板状体であってもよい。 The lithium ion battery 18 is a laminated type. More specifically, in the lithium ion battery 18, a plurality of unit cells having a positive electrode 20, a separator (not shown), and a negative electrode 22 arranged side by side in this order are laminated in series and housed in a flexible container. It was done. Although the lithium ion battery 18 is drawn in a long shape in the stacking direction of the unit cells in FIG. 2, each unit cell of the lithium ion battery 18 is a plate-like body, and the lithium ion battery 18 is also shown as a whole in FIG. It may be a plate-like body having a shorter dimension in the stacking direction than the shape drawn in.

正極20はシート状の正極集電体のセパレータ側の面に層状の正極活物質部が形成された構成である。正極集電体は例えば導電性樹脂の樹脂集電体、あるいは非導電性の高分子材料と導電性のフィラーとが混合された樹脂集電体である。非導電性の高分子材料は例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンである。導電性のフィラーは例えばアセチレンブラック等のカーボン材料やアルミニウム等の金属である。また、正極集電体はアルミ箔等の金属集電体であってもよい。 The positive electrode 20 has a structure in which a layered positive electrode active material portion is formed on the surface of the sheet-shaped positive electrode current collector on the separator side. The positive electrode current collector is, for example, a resin collector of a conductive resin, or a resin collector in which a non-conductive polymer material and a conductive filler are mixed. The non-conductive polymer material is a polyolefin such as polyethylene or polypropylene. The conductive filler is, for example, a carbon material such as acetylene black or a metal such as aluminum. Further, the positive electrode current collector may be a metal current collector such as aluminum foil.

正極活物質部は、正極活物質粒子と電解液とが混合されたものである。なお、正極活物質部は、例えばスラリー、ファニキュラー、またはペンデュラーと称される半固体状である。正極活物質粒子は、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、三元系材料等である。正極活物質粒子の表面は被覆用樹脂で被覆されていてもよい。また、正極活物質部は、導電助剤を含んでいてもよい。導電助剤は、例えばアセチレンブラック等のカーボン材料やアルミニウム等の金属である。なお、正極活物質粒子を被覆する被覆用樹脂も、導電助剤と同様の材料の導電性フィラーを含んでいてもよい。また、正極活物質部は、バインダを含んでいてもよい。バインダは、例えばポリフッ化ビニリデン等である。電解液は、電解質及び非水溶媒を含有する。電解質は、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiClO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiC(CFSO等である。非水溶媒は、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等またはこれらの混合物である。 The positive electrode active material portion is a mixture of positive electrode active material particles and an electrolytic solution. The positive electrode active material portion is in a semi-solid state called, for example, a slurry, a funicular, or a pendulum. The positive electrode active material particles are LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , a ternary material, and the like. The surface of the positive electrode active material particles may be coated with a coating resin. Further, the positive electrode active material portion may contain a conductive auxiliary agent. The conductive auxiliary agent is, for example, a carbon material such as acetylene black or a metal such as aluminum. The coating resin that coats the positive electrode active material particles may also contain a conductive filler made of the same material as the conductive auxiliary agent. Further, the positive electrode active material portion may contain a binder. The binder is, for example, polyvinylidene fluoride or the like. The electrolytic solution contains an electrolyte and a non-aqueous solvent. The electrolytes are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , and the like. The non-aqueous solvent is a lactone compound, a cyclic or chain carbonate ester, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, a nitrile compound, an amide compound, a sulfone, a sulfone, or a mixture thereof.

負極22はシート状の負極集電体のセパレータ側の面に負極活物質部が層状に形成された構成である。負極集電体は正極集電体と同様であり、樹脂集電体、または銅箔等の金属集電体である。負極活物質部は、負極活物質粒子と電解液とが混合されたものである。なお、負極活物質部も、例えばスラリー、ファニキュラー、またはペンデュラーと称される半固体状である。負極活物質粒子は、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、黒鉛等の炭素系活物質、金属、合金、または酸化物である。負極活物質粒子の表面も被覆用樹脂で被覆されていてもよい。また、負極活物質部も、正極活物質部に含まれる導電助剤と同様の導電助剤を含んでいてもよい。負極活物質粒子を被覆する被覆用樹脂も、導電助剤と同様の材料の導電性フィラーを含んでいてもよい。また、負極活物質部は、バインダを含んでいてもよい。バインダは、例えばスチレンブタジエンコポリマー等の水系ポリマーである。負極活物質部に含まれる電解液は、正極活物質部に含まれる電解液と同様である。 The negative electrode 22 has a structure in which the negative electrode active material portion is formed in a layer on the surface of the sheet-shaped negative electrode current collector on the separator side. The negative electrode current collector is the same as the positive electrode current collector, and is a resin current collector or a metal current collector such as a copper foil. The negative electrode active material portion is a mixture of negative electrode active material particles and an electrolytic solution. The negative electrode active material portion is also in a semi-solid state called, for example, slurry, funicular, or pendulum. The negative electrode active material particles are carbon-based active materials such as graphitizable carbon (hard carbon) and graphite, metals, alloys, or oxides. The surface of the negative electrode active material particles may also be coated with a coating resin. Further, the negative electrode active material portion may also contain the same conductive auxiliary agent as the conductive auxiliary agent contained in the positive electrode active material portion. The coating resin that coats the negative electrode active material particles may also contain a conductive filler made of the same material as the conductive auxiliary agent. Further, the negative electrode active material portion may contain a binder. The binder is an aqueous polymer such as a styrene-butadiene copolymer. The electrolytic solution contained in the negative electrode active material portion is the same as the electrolytic solution contained in the positive electrode active material portion.

セパレータはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの微多孔膜である。セパレータの周縁部はフレーム(図示省略)で保持されている。正極集電体及び負極集電体はフレームを挟むように設置されている。正極活物質部は、正極集電体、セパレータ及びフレームで囲まれるスペースに収容されている。負極活物質部は、負極集電体、セパレータ及びフレームで囲まれるスペースに収容されている。 The separator is a microporous film of polyolefin such as polyethylene and polypropylene. The peripheral edge of the separator is held by a frame (not shown). The positive electrode current collector and the negative electrode current collector are installed so as to sandwich the frame. The positive electrode active material portion is housed in a space surrounded by a positive electrode current collector, a separator and a frame. The negative electrode active material portion is housed in a space surrounded by a negative electrode current collector, a separator and a frame.

解体装置14は、リチウムイオン電池18の容器34をカットして開放するためのカッタ、容器34から単位セルを取り出すための取り出し装置等を備えている。回収装置16は、各単位セルのフレームを保持してフレームの両面の正極集電体及び負極集電体を剥離する剥離装置、セパレータから正極活物質部及び負極活物質部を掻きとるための掻き取り装置等を備えている。なお、回収装置16は、正極集電体及び負極集電体を剥離が容易になるように正極集電体及び負極集電体とフレームとの固着部を加熱するための加熱装置を備えていてもよい。また、回収装置16は、セパレータの両面の正極活物質部及び/または負極活物質部に液体を吹き付けて正極活物質部及び/または負極活物質部をセパレータから分離する液体供給装置を備えていてもよい。 The dismantling device 14 includes a cutter for cutting and opening the container 34 of the lithium ion battery 18, a take-out device for taking out a unit cell from the container 34, and the like. The recovery device 16 is a peeling device that holds the frame of each unit cell and peels off the positive electrode current collector and the negative electrode current collector on both sides of the frame, and scrapes the positive electrode active material portion and the negative electrode active material portion from the separator. Equipped with a removing device, etc. The recovery device 16 includes a heating device for heating the fixed portion between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector and the frame so that the positive electrode current collector and the negative electrode current collector can be easily peeled off. May be good. Further, the recovery device 16 includes a liquid supply device that separates the positive electrode active material portion and / or the negative electrode active material portion from the separator by spraying liquid onto the positive electrode active material portion and / or the negative electrode active material portion on both sides of the separator. May be good.

次に図3に示されるフローチャートに沿って、リチウムイオン電池のリサイクル設備10によるリチウムイオン電池のリサイクル方法について説明する。まずリチウムイオン電池18を放電装置12にセットする。制御部32は、電圧計30によりリチウムイオン電池18の電圧Vを検知し、電圧Vが閾値VL以上の場合、スイッチ28がOFFとなるようにスイッチ28を制御して、リチウムイオン電池18を放電させる(S102:第1放電工程)。これにより、図4に示されるように比較的抵抗値が高い第1の抵抗値範囲の第1の負荷24を介してリチウムイオン電池18の正極20と負極22が電気的に接続される。一方、リチウムイオン電池18の正極20と負極22は、比較的抵抗値が低い第2の抵抗値範囲の第2の負荷26を介して電気的に接続されることはない。したがって、電流値が過度に大きくなることを防止しつつ、負極活物質部に含まれるある程度の量のリチウムイオンが正極20の正極活物質部に移動する。これにより、正極活物質に含まれるリチウムの量を増加させることができる。また、第1放電工程S102の放電によってリチウムイオン電池の電圧がある程度低下する。 Next, a method of recycling the lithium ion battery by the lithium ion battery recycling facility 10 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the lithium ion battery 18 is set in the discharge device 12. The control unit 32 detects the voltage V of the lithium ion battery 18 by the voltmeter 30, controls the switch 28 so that the switch 28 is turned off when the voltage V is equal to or higher than the threshold value VL, and discharges the lithium ion battery 18. (S102: first discharge step). As a result, as shown in FIG. 4, the positive electrode 20 and the negative electrode 22 of the lithium ion battery 18 are electrically connected via the first load 24 in the first resistance value range having a relatively high resistance value. On the other hand, the positive electrode 20 and the negative electrode 22 of the lithium ion battery 18 are not electrically connected via the second load 26 in the second resistance value range having a relatively low resistance value. Therefore, a certain amount of lithium ions contained in the negative electrode active material portion moves to the positive electrode active material portion of the positive electrode 20 while preventing the current value from becoming excessively large. This makes it possible to increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material. In addition, the voltage of the lithium ion battery drops to some extent due to the discharge in the first discharge step S102.

電圧Vが閾値VL未満に低下すると制御部32は、スイッチ28がONとなるようにスイッチ28を制御して、リチウムイオン電池18を放電させる(S104:第2放電工程)。図4に示されるように、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の第2の負荷26を介して正極20と負極22が電気的に接続されてリチウムイオン電池18を更に放電させる。したがって、負極活物質部に含まれる残りのリチウムイオンが正極20の正極活物質部に移動する。これにより、正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させることができる。したがって、正極20の正極活物質部からのリチウムの回収量の向上を図ることができる。なお、第2放電工程S102では第1の負荷24も電池18に接続されるが、上記のように並列にリチウムイオン電池18に接続される第1の負荷24と第2の負荷26のトータルの抵抗値も第2の抵抗値範囲であり、第2の負荷26のみの抵抗値よりも若干低い。また、第1放電工程S102の放電によってリチウムイオン電池18の電圧が閾値VL未満に低下しているので、第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の第2の負荷26を介して正極20と負極22が電気的に接続されても電流値が過度に大きくなることが防止される。したがって、火花が生じることがない。 When the voltage V drops below the threshold value VL, the control unit 32 controls the switch 28 so that the switch 28 is turned on to discharge the lithium ion battery 18 (S104: second discharge step). As shown in FIG. 4, the positive electrode 20 and the negative electrode 22 are electrically connected via the second load 26 in the second resistance value range lower than the first resistance value range to further connect the lithium ion battery 18. Discharge. Therefore, the remaining lithium ions contained in the negative electrode active material portion move to the positive electrode active material portion of the positive electrode 20. This makes it possible to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material. Therefore, it is possible to improve the amount of lithium recovered from the positive electrode active material portion of the positive electrode 20. In the second discharge step S102, the first load 24 is also connected to the battery 18, but the total of the first load 24 and the second load 26 connected to the lithium ion battery 18 in parallel as described above. The resistance value is also in the second resistance value range, which is slightly lower than the resistance value of the second load 26 alone. Further, since the voltage of the lithium ion battery 18 is lowered to less than the threshold value VL due to the discharge in the first discharge step S102, the voltage 26 is passed through the second load 26 in the second resistance value range lower than the first resistance value range. Even if the positive electrode 20 and the negative electrode 22 are electrically connected, the current value is prevented from becoming excessively large. Therefore, no sparks are generated.

また、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時において第1の負荷24とリチウムイオン電池18を電気的に切断するとリチウムイオン電池18の放電が途切れるため、リチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することがある。この状態で抵抗値が低い第2の負荷26とリチウムイオン電池18を電気的に接続すると電流値が過度に大きくなることがある。これに対し、第1実施形態では、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時において第1の負荷24と第2の負荷26の両方が並列にリチウムイオン電池18に接続されて電池24を放電させる。すなわち、第1の負荷24とリチウムイオン電池18との電気的な接続が継続するのでリチウムイオン電池18の放電が途切れることがなく、リチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することがない。したがって、電流値が過度に大きくなることが防止される。なお、第1実施形態では、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時だけでなく、その後の第2放電工程S104においても第1の負荷24と第2の負荷26の両方が並列にリチウムイオン電池18に接続されているが、例えば、第1の負荷24とリチウムイオン電池18との接続をON/OFFするためのスイッチを更に設け、第2放電工程S104への切替後は第1の負荷24とリチウムイオン電池18との接続をOFFにして、第2の負荷26のみを介してリチウムイオン電池18を放電させるように制御部32がこれらのスイッチを制御してもよい。 Further, when the first load 24 and the lithium ion battery 18 are electrically disconnected at the time of switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104, the discharge of the lithium ion battery 18 is interrupted, so that the voltage of the lithium ion battery 18 is reached. May rise again. If the second load 26 having a low resistance value and the lithium ion battery 18 are electrically connected in this state, the current value may become excessively large. On the other hand, in the first embodiment, both the first load 24 and the second load 26 are connected to the lithium ion battery 18 in parallel at the time of switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104. The battery 24 is discharged. That is, since the electrical connection between the first load 24 and the lithium ion battery 18 continues, the discharge of the lithium ion battery 18 is not interrupted, and the voltage of the lithium ion battery 18 does not rise again. Therefore, it is prevented that the current value becomes excessively large. In the first embodiment, both the first load 24 and the second load 26 are used not only at the time of switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104 but also in the subsequent second discharge step S104. Although it is connected to the lithium ion battery 18 in parallel, for example, a switch for turning on / off the connection between the first load 24 and the lithium ion battery 18 is further provided, and after switching to the second discharge step S104, The control unit 32 may control these switches so that the connection between the first load 24 and the lithium ion battery 18 is turned off and the lithium ion battery 18 is discharged only through the second load 26.

次に、解体装置14において、リチウムイオン電池18の容器34がカッタによってカットされて開放され、取り出し装置によって容器34から単位セルが取り出される(S106:解体工程)。更に、回収装置16において、剥離装置によって各単位セルのフレームが保持されつつフレームの両面の正極集電体及び負極集電体が剥離され、掻き取り装置によってセパレータの両面から正極活物質部及び負極活物質部が掻きとられる(S108:回収工程)。なお、液体供給装置によってセパレータの両面の正極活物質部及び/または負極活物質部に液体を吹き付けて正極活物質部及び/または負極活物質部をセパレータから分離してもよい。分離された正極活物質部及び/負極活物質部を加熱処理(焙焼処理)することにより導電助剤及び/またはバインダが分解、除去される。さらに正極活物質部を水に浸漬することにより、リチウムが多く含まれる正極活物質の粒子を回収することができる。また、正極活物質部を硫酸等の酸性水溶液に浸漬してリチウム等を含む金属イオン溶液を得て、更にイオン交換、電気分解、沈殿分離等の手法によりリチウム等の金属を回収することもできる。また、負極活物質部を水や酸性水溶液に浸漬することにより、負極活物質の粒子を回収することができる。 Next, in the dismantling device 14, the container 34 of the lithium ion battery 18 is cut and opened by the cutter, and the unit cell is taken out from the container 34 by the taking-out device (S106: dismantling step). Further, in the recovery device 16, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector on both sides of the frame are peeled off while the frame of each unit cell is held by the peeling device, and the positive electrode active material portion and the negative electrode are peeled off from both sides of the separator by the scraping device. The active material portion is scraped off (S108: recovery step). The positive electrode active material portion and / or the negative electrode active material portion on both sides of the separator may be sprayed with a liquid by the liquid supply device to separate the positive electrode active material portion and / or the negative electrode active material portion from the separator. By heat-treating (roasting) the separated positive electrode active material portion and / negative electrode active material portion, the conductive auxiliary agent and / or the binder is decomposed and removed. Further, by immersing the positive electrode active material portion in water, particles of the positive electrode active material containing a large amount of lithium can be recovered. Further, it is also possible to immerse the positive electrode active material portion in an acidic aqueous solution such as sulfuric acid to obtain a metal ion solution containing lithium or the like, and further recover the metal such as lithium by a method such as ion exchange, electrolysis, or precipitation separation. .. Further, the particles of the negative electrode active material can be recovered by immersing the negative electrode active material portion in water or an acidic aqueous solution.

次に本発明の第2実施形態について説明する。図5に示されるように、第2実施形態の放電装置40は、第1実施形態の放電装置12の第1の負荷24及び第2の負荷26に代えて可変抵抗負荷42を備えている。なお、スイッチ28は備えられていない。また、制御部32は、可変抵抗負荷42に電気的に接続され、可変抵抗負荷42の抵抗値が第2放電工程S104において第1放電工程S102におけるよりも低くなるように可変抵抗負荷42を調整するように構成されている。他の構成は第1実施形態と同じであるので同じ構成要素については図1~3と同一符号を付することとして説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the discharge device 40 of the second embodiment includes a variable resistance load 42 in place of the first load 24 and the second load 26 of the discharge device 12 of the first embodiment. The switch 28 is not provided. Further, the control unit 32 is electrically connected to the variable resistance load 42, and adjusts the variable resistance load 42 so that the resistance value of the variable resistance load 42 is lower in the second discharge step S104 than in the first discharge step S102. It is configured to do. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the same components will be designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, and the description thereof will be omitted.

図6に示されるように、第1放電工程S102では、制御部32は第1実施形態の第1の負荷24の抵抗値と同等に可変抵抗負荷42の抵抗値を調整する。また、第2放電工程S104では、制御部32は第1実施形態の第2の負荷26の抵抗値と同等に可変抵抗負荷42の抵抗値を調整する。このように可変抵抗負荷42が用いられる場合、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時において抵抗値が連続的に低下し、リチウムイオン電池18の放電が途切れることがないのでリチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することがない。したがって、電流値が過度に大きくなることが防止される。 As shown in FIG. 6, in the first discharge step S102, the control unit 32 adjusts the resistance value of the variable resistance load 42 in the same manner as the resistance value of the first load 24 of the first embodiment. Further, in the second discharge step S104, the control unit 32 adjusts the resistance value of the variable resistance load 42 in the same manner as the resistance value of the second load 26 of the first embodiment. When the variable resistance load 42 is used in this way, the resistance value continuously decreases when switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104, and the discharge of the lithium ion battery 18 is not interrupted. The voltage of the ion battery 18 does not rise again. Therefore, it is prevented that the current value becomes excessively large.

なお、図6には、第1放電工程S102において、第1実施形態の第1の負荷24の抵抗値と同等に可変抵抗負荷42の抵抗値が調整される例が示されているが、例えば電圧計30により検知されるリチウムイオン電池18の電圧Vの低下に伴って、抵抗値が連続的に低下するように、第1放電工程S102において可変抵抗負荷42が調整されてもよい。このようにすることで第1放電工程S102の放電に要する時間を短縮することができる。また、第1放電工程S102及び/または第2放電工程S104において、更に他の態様で可変抵抗負荷42が調整されてもよい。 Note that FIG. 6 shows an example in which the resistance value of the variable resistance load 42 is adjusted in the first discharge step S102 in the same manner as the resistance value of the first load 24 of the first embodiment. The variable resistance load 42 may be adjusted in the first discharge step S102 so that the resistance value continuously decreases as the voltage V of the lithium ion battery 18 detected by the voltmeter 30 decreases. By doing so, the time required for discharging in the first discharging step S102 can be shortened. Further, in the first discharge step S102 and / or the second discharge step S104, the variable resistance load 42 may be adjusted in still another embodiment.

次に本発明の第3実施形態について説明する。図7に示されるように、第3実施形態の放電装置50は、第1実施形態の放電装置12のスイッチ28に代えて第1の負荷24及び第2の負荷26のいずれかを選択的にリチウムイオン電池18と電気的に接続させるように設置されたスイッチ52を備えている。他の構成は第1実施形態と同じであるので同じ構成要素については図1~4と同一符号を付することとして説明を省略する。放電装置50は、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時においてリチウムイオン電池18の放電が一時的に途切れるが、切替を短時間で完了できるので、リチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することを防止または実用上問題がない程度に抑制できる。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 7, the discharge device 50 of the third embodiment selectively selects either the first load 24 or the second load 26 in place of the switch 28 of the discharge device 12 of the first embodiment. It includes a switch 52 installed so as to be electrically connected to the lithium ion battery 18. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the same components will be designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4, and the description thereof will be omitted. In the discharge device 50, the discharge of the lithium ion battery 18 is temporarily interrupted at the time of switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104, but the switching can be completed in a short time, so that the voltage of the lithium ion battery 18 can be increased. It can be prevented from rising again or suppressed to the extent that there is no practical problem.

次に本発明の第4実施形態について説明する。図8に示されるように、第4実施形態の放電装置60は、第1の負荷24を備える第1放電装置62と、第2の負荷26を備える第2放電装置64と、を備えている。第1放電装置62が第1放電工程S102を実行し、第2放電装置64が第2放電工程S104を実行する。他の構成は第1実施形態と同じであるので同じ構成要素については図1~4と同一符号を付することとして説明を省略する。放電装置60は、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時においてリチウムイオン電池18の移動を伴う。このためリチウムイオン電池18の放電が一時的に途切れるが、リチウムイオン電池18のタイプや第1放電工程S102の放電時間、第1放電装置62の第1の負荷24の抵抗値等の条件の調整により、リチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することを防止または実用上問題がない程度に抑制することが可能である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, the discharge device 60 of the fourth embodiment includes a first discharge device 62 including a first load 24 and a second discharge device 64 including a second load 26. .. The first discharge device 62 executes the first discharge step S102, and the second discharge device 64 executes the second discharge step S104. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the same components will be designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4, and the description thereof will be omitted. The discharge device 60 involves the movement of the lithium ion battery 18 when switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104. For this reason, the discharge of the lithium ion battery 18 is temporarily interrupted, but conditions such as the type of the lithium ion battery 18, the discharge time of the first discharge step S102, and the resistance value of the first load 24 of the first discharge device 62 are adjusted. Therefore, it is possible to prevent the voltage of the lithium ion battery 18 from rising again or to suppress it to the extent that there is no practical problem.

次に本発明の第5実施形態について説明する。図9に示されるように、第5実施形態の放電装置70は、第4実施形態の第1放電装置62と第2放電装置64に代えて、第1放電槽72と、第2放電槽74と、を備えている。第1放電槽72が第1放電工程S102を実行し、第2放電槽74が第2放電工程S104を実行する。他の構成は第1実施形態と同じであるので同じ構成要素については図1、3及び4と同一符号を付することとして説明を省略する。第1放電槽72には第1の抵抗値範囲の放電液が収容され、第2放電槽74には第2の抵抗値範囲の放電液が収容されている。放電液には塩化ナトリウム、硫酸等の電解質が含まれている。第1放電槽72の放電液と第2放電槽74の放電液は、電解質の濃度及び/または種類が異なる。第1放電槽72、第2放電槽74は、リチウムイオン電池18の正極20に接続された正極タブ(図示省略)及び負極22に接続された負極タブ(図示省略)が放電液に触れるように複数のリチウムイオン電池18を保持して収容するように構成されている。放電装置70も、第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時においてリチウムイオン電池18の移動を伴うため放電が一時的に途切れるが、リチウムイオン電池18のタイプや第1放電工程S102の時間、第1放電槽72の第1の放電液の抵抗値等の条件により、リチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することを防止または実用上問題がない程度に抑制できる。また、放電槽によれば多数のリチウムイオン電池18を1度に放電させることができる。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 9, the discharge device 70 of the fifth embodiment replaces the first discharge device 62 and the second discharge device 64 of the fourth embodiment with the first discharge tank 72 and the second discharge tank 74. And have. The first discharge tank 72 executes the first discharge step S102, and the second discharge tank 74 executes the second discharge step S104. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the same components will be designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1, 3 and 4, and the description thereof will be omitted. The first discharge tank 72 contains the discharge liquid in the first resistance value range, and the second discharge tank 74 contains the discharge liquid in the second resistance value range. The discharge liquid contains electrolytes such as sodium chloride and sulfuric acid. The discharge liquid of the first discharge tank 72 and the discharge liquid of the second discharge tank 74 have different electrolyte concentrations and / or types. In the first discharge tank 72 and the second discharge tank 74, the positive electrode tab (not shown) connected to the positive electrode 20 of the lithium ion battery 18 and the negative electrode tab (not shown) connected to the negative electrode 22 come into contact with the discharge liquid. It is configured to hold and accommodate a plurality of lithium ion batteries 18. The discharge device 70 also temporarily interrupts the discharge due to the movement of the lithium ion battery 18 when switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104, but the type of the lithium ion battery 18 and the first discharge step S102 Depending on the conditions such as the resistance value of the first discharge liquid of the first discharge tank 72, the voltage of the lithium ion battery 18 can be prevented from rising again or suppressed to the extent that there is no practical problem. Further, according to the discharge tank, a large number of lithium ion batteries 18 can be discharged at one time.

次に本発明の第6実施形態について説明する。図10に示されるように、第6実施形態の放電装置80は、放電槽82と、電解液供給部84と、制御弁86と、を備えている。電解液供給部84には電解質を含む電解液が収容されている。制御部32は、制御弁86に接続され、放電槽82の放電液の抵抗値が第2放電工程S104において第1放電工程S102におけるよりも低くなるように、制御弁86によって放電槽82の放電液に含まれる電解質の濃度を調整するように構成されている。他の構成は第1及び第2実施形態と同じであるので同じ構成要素については図1~3、5及び6と同一符号を付することとして説明を省略する。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 10, the discharge device 80 of the sixth embodiment includes a discharge tank 82, an electrolytic solution supply unit 84, and a control valve 86. The electrolytic solution supply unit 84 contains an electrolytic solution containing an electrolyte. The control unit 32 is connected to the control valve 86, and the discharge tank 82 is discharged by the control valve 86 so that the resistance value of the discharge liquid in the discharge tank 82 is lower in the second discharge step S104 than in the first discharge step S102. It is configured to adjust the concentration of the electrolyte contained in the liquid. Since the other configurations are the same as those of the first and second embodiments, the same components are designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, 5 and 6, and the description thereof will be omitted.

制御部32は、例えば第2実施形態の図6に示されるように、第1実施形態の第1の負荷24の抵抗値と同等に放電液の抵抗値を調整して第1放電工程S102を所定の時間実行する。また、制御部32は、第1実施形態の第2の負荷26の抵抗値と同等に放電液の抵抗値を調整して第2放電工程S104を所定の時間実行する。このように1つの放電槽82が用いられる場合も、放電液の電解質の濃度を調整することにより第1放電工程S102から第2放電工程S104への切替時において抵抗値を連続的に低下させることができる。したがって、リチウムイオン電池18の放電が途切れることがないのでリチウムイオン電池18の電圧が再び上昇することがない。これにより、電流値が過度に大きくなることが防止される。 For example, as shown in FIG. 6 of the second embodiment, the control unit 32 adjusts the resistance value of the discharge liquid in the same manner as the resistance value of the first load 24 of the first embodiment to perform the first discharge step S102. Execute for a predetermined time. Further, the control unit 32 adjusts the resistance value of the discharge liquid in the same manner as the resistance value of the second load 26 of the first embodiment, and executes the second discharge step S104 for a predetermined time. Even when one discharge tank 82 is used in this way, the resistance value is continuously lowered at the time of switching from the first discharge step S102 to the second discharge step S104 by adjusting the concentration of the electrolyte of the discharge liquid. Can be done. Therefore, since the discharge of the lithium ion battery 18 is not interrupted, the voltage of the lithium ion battery 18 does not rise again. This prevents the current value from becoming excessively large.

なお、図6には、第1放電工程S102において、第1実施形態の第1の負荷24の抵抗値と同等に可変抵抗負荷42の抵抗値が調整される例が示されているが、例えば第1放電工程S102において、抵抗値が連続的に低下するように放電液の電解液の濃度が調整されてもよい。このようにすることで第1放電工程S102の放電に要する時間を短縮することができる。また、第1放電工程S102及び/または第2放電工程S104において、更に他の態様で放電液の電解液の濃度が調整されてもよい。 Note that FIG. 6 shows an example in which the resistance value of the variable resistance load 42 is adjusted in the first discharge step S102 in the same manner as the resistance value of the first load 24 of the first embodiment. In the first discharge step S102, the concentration of the electrolytic solution of the discharge liquid may be adjusted so that the resistance value continuously decreases. By doing so, the time required for discharging in the first discharging step S102 can be shortened. Further, in the first discharge step S102 and / or the second discharge step S104, the concentration of the electrolytic solution of the discharge liquid may be adjusted in still another embodiment.

また、第4実施形態の放電装置60は第1放電装置62及び第2放電装置64を備え、第5実施形態の放電装置70は第1放電槽72及び第2放電槽74を備えているが、放電装置はこれらを組み合わせた構成でもよい。例えば、放電装置は、第1放電装置62と第2放電槽74とを備える構成でもよい。また、放電装置は、第1放電槽72と第2放電装置64とを備える構成でもよい。また、第1放電工程S102において第2実施形態の放電装置40または第6実施形態の放電槽80を用い、第2放電工程S104において第2放電装置64または第2放電槽74を用いてもよい。 Further, the discharge device 60 of the fourth embodiment includes a first discharge device 62 and a second discharge device 64, and the discharge device 70 of the fifth embodiment includes a first discharge tank 72 and a second discharge tank 74. , The discharge device may be configured by combining these. For example, the discharge device may be configured to include a first discharge device 62 and a second discharge tank 74. Further, the discharge device may be configured to include a first discharge tank 72 and a second discharge device 64. Further, the discharge device 40 of the second embodiment or the discharge tank 80 of the sixth embodiment may be used in the first discharge step S102, and the second discharge device 64 or the second discharge tank 74 may be used in the second discharge step S104. ..

また、第1~第4実施形態の図2、5、7、8には各放電装置がそれぞれ1つのリチウムイオン電池18の放電処理を行う例が描かれているが、各放電装置が複数のリチウムイオン電池18の放電処理を同時に行うようにしてもよい。例えば、図2、5、7、8に描かれているリチウムイオン電池が各放電装置に並列に複数設置されるようにしてもよい。この場合、各放電装置の第1の負荷、第2の負荷、スイッチ、電圧計、可変負荷が複数の電池の放電のために共通で使用される。また、同時に放電処理される電池の数と同じ数の第1の負荷、第2の負荷、スイッチ、電圧計、可変負荷が各放電装置に備えられる構成としてもよい。また、同時に放電処理される電池の数よりも少ない数の複数の第1の負荷、第2の負荷、スイッチ、電圧計、可変負荷が各放電装置に備えられ、各第1の負荷、第2の負荷、スイッチ、電圧計、可変負荷が同時に放電処理されるすべての電池のうちの複数の電池の放電のために共通で使用されるようにしてもよい。 Further, FIGS. 2, 5, 7, and 8 of the first to fourth embodiments show an example in which each discharge device performs discharge processing of one lithium ion battery 18, but each discharge device has a plurality of discharge devices. The discharge process of the lithium ion battery 18 may be performed at the same time. For example, a plurality of lithium ion batteries depicted in FIGS. 2, 5, 7, and 8 may be installed in parallel in each discharge device. In this case, a first load, a second load, a switch, a voltmeter, and a variable load of each discharge device are commonly used for discharging a plurality of batteries. Further, each discharge device may be provided with the same number of first load, second load, switch, voltmeter, and variable load as the number of batteries to be discharged at the same time. Further, each discharge device is provided with a plurality of first load, second load, switch, voltmeter, and variable load, which are smaller than the number of batteries to be discharged at the same time, and each first load and second load are provided. Loads, switches, voltmeters, and variable loads may be commonly used for discharging multiple batteries out of all batteries that are simultaneously discharged.

また、第1~第6実施形態ではリチウムイオン電池18の正極活物質部及び負極活物質部は電解液を含む半固体状であるが、リチウムイオン電池18は全固体リチウムイオン電池であってもよい。全固体リチウムイオン電池の単位セルでは、正極活物質部と負極活物質部の間にセパレータに代えて固体電解質部が設置される。固体電解質部は、リチウムを含み高い導電性を有する硫化物系固体電解質または酸化物系固体電解質で構成される。正極集電体は例えばアルミ箔、負極集電体は例えば銅箔である。また、正極活物質部及び負極活物質部は、電解液に代えて固体電解質の粒子が混合された固体状である。なお、正極活物質部及び負極活物質部は、前述の導電助剤を含んでいてもよい。また、正極活物質部及び負極活物質部は、固体電解質の粒子を含まない構成でもよい。全固体リチウムイオン電池の正極活物質部を粉砕することにより、正極活物質の粒子が得られる。なお、正極集電体の粒子が混在する場合、篩分処理等により正極活物質の粒子を選別できる。負極活物質についても同様である。 Further, in the first to sixth embodiments, the positive electrode active material portion and the negative electrode active material portion of the lithium ion battery 18 are in a semi-solid state containing an electrolytic solution, but the lithium ion battery 18 may be an all-solid lithium ion battery. good. In the unit cell of an all-solid-state lithium-ion battery, a solid electrolyte section is installed between the positive electrode active material section and the negative electrode active material section instead of the separator. The solid electrolyte portion is composed of a sulfide-based solid electrolyte or an oxide-based solid electrolyte that contains lithium and has high conductivity. The positive electrode current collector is, for example, aluminum foil, and the negative electrode current collector is, for example, copper foil. Further, the positive electrode active material portion and the negative electrode active material portion are in a solid state in which particles of a solid electrolyte are mixed instead of the electrolytic solution. The positive electrode active material portion and the negative electrode active material portion may contain the above-mentioned conductive auxiliary agent. Further, the positive electrode active material portion and the negative electrode active material portion may be configured not to contain particles of the solid electrolyte. Particles of the positive electrode active material can be obtained by crushing the positive electrode active material portion of the all-solid-state lithium-ion battery. When the particles of the positive electrode current collector are mixed, the particles of the positive electrode active material can be selected by sieving treatment or the like. The same applies to the negative electrode active material.

また、第1~第6実施形態ではリチウムイオン電池18は積層型であるが、リチウムイオン電池18は非バイポーラ積層型でもバイポーラ積層型でもよい。また、リチウムイオン電池18は1つの単位セルのみで構成されていてもよい。また、電極構造は巻回型であってもよい。また、外装容器の形態は角型または円筒型であってもよい。また、外装容器は金属の缶であってもよい。 Further, although the lithium ion battery 18 is a laminated type in the first to sixth embodiments, the lithium ion battery 18 may be a non-bipolar laminated type or a bipolar laminated type. Further, the lithium ion battery 18 may be composed of only one unit cell. Further, the electrode structure may be a winding type. Further, the shape of the outer container may be square or cylindrical. Further, the outer container may be a metal can.

本発明は、リチウムイオン電池に含まれるリチウムのリサイクルに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for recycling lithium contained in a lithium ion battery.

10 リチウムイオン電池のリサイクル設備
12、40、50、60、70、80 放電装置
14 解体装置
16 回収装置
18 リチウムイオン電池
20 正極
22 負極
24 第1の負荷
26 第2の負荷
28、52 スイッチ
30 電圧計
32 制御部
42 可変抵抗負荷
62 第1放電装置
64 第2放電装置
72 第1放電槽
74 第2放電槽
82 放電槽
84 電解液供給部
86 制御弁
S102 第1放電工程
S104 第2放電工程
S106 解体工程
S108 回収工程
10 Lithium-ion battery recycling equipment 12, 40, 50, 60, 70, 80 Discharging device 14 Dismantling device 16 Recovery device 18 Lithium-ion battery 20 Positive electrode 22 Negative negative 24 First load 26 Second load 28, 52 Switch 30 Voltage Total 32 Control unit 42 Variable resistance load 62 1st discharge device 64 2nd discharge device 72 1st discharge tank 74 2nd discharge tank 82 Discharge tank 84 Electrolyte liquid supply unit 86 Control valve S102 1st discharge process S104 2nd discharge process S106 Disassembly process S108 Recovery process

Claims (8)

第1の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を増加させる第1放電工程と、
前記第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介して前記リチウムイオン電池を更に放電させて前記正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させる第2放電工程と、
前記第2放電工程の後に前記リチウムイオン電池から前記正極活物質を回収する回収工程と、を含むリチウムイオン電池のリサイクル方法。
The first discharge step of discharging the lithium ion battery through the load in the first resistance value range to increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material, and the first discharge step.
A second discharge step of further discharging the lithium ion battery through a load in the second resistance value range lower than the first resistance value range to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material.
A method for recycling a lithium ion battery, comprising a recovery step of recovering the positive electrode active material from the lithium ion battery after the second discharge step.
請求項1において、
前記第1放電工程において第1の抵抗値の第1の負荷が用いられ、前記第2放電工程において前記第1の抵抗値よりも低い第2の抵抗値の第2の負荷が用いられるリチウムイオン電池のリサイクル方法。
In claim 1,
Lithium ion in which the first load of the first resistance value is used in the first discharge step, and the second load of the second resistance value lower than the first resistance value is used in the second discharge step. How to recycle batteries.
請求項2において、
前記第1放電工程から前記第2放電工程への切替時において前記第1の負荷と前記第2の負荷の両方が並列に前記リチウムイオン電池に接続された状態で前記リチウムイオン電池を放電させるリチウムイオン電池のリサイクル方法。
In claim 2,
Lithium that discharges the lithium ion battery in a state where both the first load and the second load are connected to the lithium ion battery in parallel at the time of switching from the first discharge step to the second discharge step. How to recycle ion batteries.
請求項1において、
前記負荷は可変抵抗負荷であり、該可変抵抗負荷の抵抗値が前記第2放電工程において前記第1放電工程におけるよりも低くなるように調整されるリチウムイオン電池のリサイクル方法。
In claim 1,
The load is a variable resistance load, and a method for recycling a lithium ion battery in which the resistance value of the variable resistance load is adjusted to be lower in the second discharge step than in the first discharge step.
第1の抵抗値範囲の負荷を介してリチウムイオン電池を放電させて正極活物質に含まれるリチウムの量を増加させる第1放電工程と、前記第1の抵抗値範囲よりも低い第2の抵抗値範囲の負荷を介して前記リチウムイオン電池を更に放電させて前記正極活物質に含まれるリチウムの量を更に増加させる第2放電工程と、を実行可能である放電装置と、
前記リチウムイオン電池から前記正極活物質を回収するための回収装置と、を含むリチウムイオン電池のリサイクル設備。
A first discharge step of discharging a lithium ion battery through a load in the first resistance value range to increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material, and a second resistance lower than the first resistance value range. A discharge device capable of performing a second discharge step of further discharging the lithium ion battery through a load in the value range to further increase the amount of lithium contained in the positive electrode active material.
A lithium ion battery recycling facility including a recovery device for recovering the positive electrode active material from the lithium ion battery.
請求項5において、
前記放電装置は、前記第1放電工程のための第1の抵抗値の第1の負荷と、前記第2放電工程のための前記第1の抵抗値よりも低い第2の抵抗値の第2の負荷と、を備えるリチウムイオン電池のリサイクル設備。
In claim 5,
The discharge device has a first load having a first resistance value for the first discharge step and a second load having a second resistance value lower than the first resistance value for the second discharge step. With a load of, and equipped with a lithium-ion battery recycling facility.
請求項6において、
前記放電装置は、前記第1放電工程から前記第2放電工程への切替時において前記第1の負荷と前記第2の負荷の両方が並列に前記リチウムイオン電池に接続された状態で前記リチウムイオン電池を放電させるように構成されたリチウムイオン電池のリサイクル設備。
In claim 6,
The discharge device has the lithium ion in a state where both the first load and the second load are connected in parallel to the lithium ion battery at the time of switching from the first discharge step to the second discharge step. Lithium-ion battery recycling facility configured to discharge batteries.
請求項5において、
前記負荷は可変抵抗負荷であり、前記放電装置は、抵抗値が前記第2放電工程において前記第1放電工程におけるよりも低くなるように前記可変抵抗負荷を調整するように構成された制御部を備えるリチウムイオン電池のリサイクル設備。
In claim 5,
The load is a variable resistance load, and the discharge device has a control unit configured to adjust the variable resistance load so that the resistance value is lower in the second discharge step than in the first discharge step. Equipped with lithium-ion battery recycling equipment.
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