JP2022552492A - Ｌｉイオン電池のリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

ａ）リチウムイオンおよび金属イオンを含む処理される溶液が形成されるように、電池廃棄物、例えば、リチウムと、コバルトおよびマンガンから選択される金属とを含む電極を溶解するステップと、ｂ）前記処理される溶液にペルオキシ一硫酸塩を添加するステップであって、前記金属イオンが金属オキシ水酸化物の形態で選択的に沈殿するように、前記処理される溶液が、金属がコバルトの場合には１から４の範囲のｐＨに、または金属がマンガンの場合には０．１から２．５の範囲のｐＨに調整される、添加するステップと、ｃ）前記処理される溶液からリチウムイオンを分離するステップと、を含む電池をリサイクルする方法。有利には、溶液はニッケルイオンをさらに含む。

Description

本発明は、リチウム電池のリサイクルの一般的な分野、より具体的には、リチウムイオン型電池のリサイクルに関する。

本発明は、リチウムイオンをさらに含む溶液からコバルトおよび／またはマンガンを選択的に抽出することを可能にするリサイクル方法に関する。

これらの元素の抽出効率が非常に高いため、本発明は特に興味深い。

リチウム、特にリチウムイオン型の蓄電池（または電池）の市場は、現在、特にノマディック用途（「スマートフォン」、携帯型電動ツールなど）や、電気自動車およびハイブリッド車の出現と開発とともに成長している。

リチウムイオン蓄電池は、アノード、カソード、セパレータ、電解質、およびポリマーパウチまたは金属パッケージから構成され得るケーシングを含む。一般に、負極は、銅板の上に堆積されたＰＶＤＦタイプのバインダと混合された黒鉛で作成されている。正極は、アルミニウムシート上に堆積されたポリフッ化ビニリデンタイプのバインダと混合されたリチウムイオン挿入材料（例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、Ｌｉ_３ＮｉＭｎＣｏＯ_６、ＬｉＦｅＰＯ_４）である。電解質は、炭酸塩系二成分または三成分溶媒の混合物からなる有機ベースに可溶化されたリチウム塩（ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４）で構成されている。

動作は次のとおりである。充電中、リチウムが正極の活物質から分離され、負極の活物質に収容される。放電中、プロセスが逆になる。

電池に含まれる一部の金属の供給における環境的、経済的、戦略的課題を考慮すると、リチウムイオン電池および蓄電池に含まれる材料の５０％をリサイクルする必要がある（２００６／６６／ＥＣ指令）。特に、銅、コバルト、ニッケル、およびリチウムを価値化することにある。

現在、有価元素を回収するために、工業的には、一般的な物理的、熱的、化学的方法の組み合わせが使用されている。

例えば、物理的方法には、電池の分解、粉砕、およびふるい分けがある。

熱的方法は、残留物を高温で加熱してスラグまたは合金の形態で金属を分離する乾式製錬プロセスに基づくものである。しかしながら、これらの熱的方法は、１４００℃に達し得る温度を必要とするため、エネルギーを多く消費する。コバルト、ニッケル、および銅を分離するためには非常に効率的であるが、マンガンおよびリチウムを回収することはできない。

化学的方法は、有価元素を純粋な形で回収するために使用される。該方法は、液相に試薬を提供して金属を溶解および／または沈殿させる湿式製錬プロセスで構成されている。従来の浸出法は高濃度の酸を使用する。分離は、さまざまな化学的方法および試薬によって実現され得る。

例えば、文献ＷＯ２００５／１０１５６４Ａ１では、セルおよび電池には湿式製錬処理プロセスが施されている。当該プロセスは、以下のステップを含む：室温で、不活性雰囲気中での乾式粉砕、次に、磁気分離および比重分離器による処理、ならびに例えば炭酸塩の形態でリチウムを回収するための加水分解を含む。可溶性リチウムが除去され、有価元素を含む微粉分を、スチールショットの存在下で８０℃の温度で２Ｎ硫酸媒体に溶解する。精製後、ｐＨを２．３から２．８を含む値に調整して、次亜塩素酸ナトリウムを添加して沈殿させることによりコバルトを回収する。この方法は、コバルトが豊富で（＞９８％）、マンガン濃度が非常に低い（＜２％）溶液に使用される。コバルトとマンガンの両方が豊富な溶液の場合、電気分解は、４００から６００Ａ／ｍ^２の間を含む電流密度で５５℃の温度で実行される。

しかしながら、次亜塩素酸塩の使用は、プラント、安全性、したがってプロセスのコストに有害である。さらに、適切なプロセスを選択するには、マンガン濃度を知る必要がある。

文献ＥＰ２５３２７５９Ａ１において、リチウム電池またはリチウム電池の部品を破砕して金属を回収する方法は、次のステップを含む。
酸性媒体中に破砕物を浸出させて、金属イオンを含有する溶液を得るステップ、
リチウムイオン、ニッケル、コバルトの溶液および／またはマンガン溶液、ならびにアルミニウムイオンの最後の溶液を得るために、第１のカチオン交換樹脂、好ましくはスルホン系樹脂上で得られた溶液から金属イオンを分離するステップ、
ニッケルおよびコバルトイオンの溶液、ならびにマンガンイオンの溶液を得るために、第２のカチオン交換樹脂上でニッケルおよびコバルトおよびマンガンイオンの溶液を分離するステップ。

例えば、ニッケルおよびコバルトイオンの溶出は、ニッケルおよび／またはコバルトイオンを、例えば、アミノポリカルボン酸と錯体化する溶液を用いて実施される。

例えば、マンガンイオンの溶出は、２Ｎから４Ｎの濃度の鉱酸を用いて実施される。

しかしながら、イオン交換樹脂は比較的高価であり、再生する必要がある。それらを使用すると、多くの排水、かなりの処理時間、およびかなりの酸消費が発生する。

文献ＵＳ２０１９／０１５２７９７Ａ１には、電池廃棄物からニッケル、マンガン、リチウム硫化物、およびコバルト酸化物を回収することを可能にする方法が開示されている。この方法では、電池の廃棄物を酸で溶解し、鉄およびアルミニウムを回収した後に、カルシウム、マグネシウム、および銅を回収する。分離ステップは、溶媒による抽出と蒸発による結晶化に基づいている。回収された生成物は高純度である。

しかしながら、溶媒抽出（または液液抽出）では、元素毎にいくつかのステップ（有機溶媒抽出、有機溶媒脱抽出、結晶化）が必要であるため、灯油、硫酸、および塩酸などの多くの製品を伴う。このような方法は実施に時間がかかり、かなりの量の排水を生成するため、経済的および環境的観点から工業化することは困難である。

国際公開第２００５／１０１５６４号 欧州特許出願第２５３２７５９号明細書 米国特許出願第２０１９／０１５２７９７号明細書

本発明は、コバルトおよび／またはマンガンの抽出方法であって、従来の技術の欠点を克服し、特に、実施が容易で、環境への影響が少なく、リチウムイオンと、場合によってはニッケルイオンなどの他のイオンをさらに含む多金属溶液からコバルトおよび／またはマンガンを迅速かつ効率的に回収できる抽出方法を提供することを目的とする。

この目的のために、本発明は、
ａ）リチウムイオンおよび金属イオンを含む処理される溶液が形成されるように、リチウムと、コバルトおよびマンガンから選択される金属とを含む電池廃棄物を溶解するステップと、
ｂ）処理される溶液にペルオキシ一硫酸塩を添加するステップであって、金属イオンが金属オキシ水酸化物の形態で選択的に沈殿されるように、処理される溶液が、金属がコバルトの場合には１から４の範囲のｐＨに、または金属がマンガンの場合には０．１から２．５の範囲のｐＨに調整される、添加するステップと、
ｃ）処理される溶液からリチウムイオンを分離するステップと、
を含む電池をリサイクルする方法を提案する。
ステップｂ）とｃ）は逆でもよい。

本発明は、コバルトおよび／またはマンガンの選択的分離のためにペルオキシ一硫酸塩が使用される酸化沈殿ステップの実施により、従来技術と本質的に異なる。
プロセス中に消費されるのはペルオキシ一硫酸塩のみである。その後、例えば、処理される溶液中に存在する別の元素を価値化するために、処理される溶液に、別のプロセスが施され得る。

ペルオキシ一硫酸塩（ＨＳＯ_５ ^－）とコバルト（ＩＩ）イオンの間に相乗効果が観察される。ペルオキシ一硫酸塩とコバルト（ＩＩ）イオンは活性化合物であり、一緒に反応して高酸化種（ラジカルやコバルト（ＩＩＩ）など）を形成し、ペルオキシ一硫酸塩の反応性を大幅に高める（１０倍、場合によっては１５倍）。これらの元素の組み合わせは、コバルトの選択的抽出を触媒する。コバルトは、酸化コバルト（ＣｏＯ_２）に容易に変換され、価値化され得るオキシ水酸化コバルト沈殿物（ＣｏＯＯＨ）の形で抽出される。

有利には、電池廃棄物はコバルトおよびマンガンの両方が含まれる。ペルオキシ一硫酸塩とコバルト（ＩＩ）イオンの組み合わせは、溶液にコバルトとマンガンの両方が含まれている場合にマンガンの選択的抽出を触媒する。プロセス全体を通して、Ｃｏ（ＩＩＩ）イオンが生成される。これらのイオンはマンガンを酸化し、その還元を可能にする。プロセスが完了すると、コバルト（ＩＩ）が再生される。コバルトは、プロセス全体を通して溶液に溶解する。この有利な実施形態によれば、コバルトイオンＣｏ^２＋は、最初に溶液中に存在するか、またはプロセス中に導入され得る。マンガンはオキシ水酸化マンガン（ＭｎＯＯＨ）沈殿物の形で抽出され、Ｍｎ（ＩＩＩ）とＭｎ（ＩＶ）は酸化マンガンに容易に変換され得る。

この有利な実施形態によれば、ステップｂ）を２回繰り返し：１回はマンガンイオンを選択的に沈殿させ、もう１回はコバルトイオンを選択的に沈殿させる。有利には、ステップの順序はこの順序で実行される。

有利には、コバルト濃度とマンガン濃度との比は、０．１から１０、好ましくは０．５から１の範囲である。このような範囲は、同伴のリスクを制限しながら、マンガンの効率的な抽出をもたらす。

有利な変形によれば、本方法は、
先に定義したステップａ）と、
コバルトおよびマンガンを含む沈殿物が形成されるように、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３などの塩基を添加することにより、処理される溶液のｐＨを上昇させ、７から１０の間に設定するステップと、
先に定義したステップｃ）と、
コバルトおよびマンガンを含む沈殿物を溶解するステップと、
０．１から２．５の範囲のｐＨでペルオキシ一硫酸塩を添加することにより、マンガンイオンをオキシ水酸化マンガンの形態で選択的に沈殿させる、先に定義したステップｂ）の実施と、
１から４の範囲のｐＨでペルオキシ一硫酸塩を添加することにより、コバルトイオンをオキシ水酸化コバルトの形態で選択的に沈殿させる、先に定義したステップｂ）の実施と、
を連続して含む。

有利には、電池廃棄物はニッケルをさらに含み、電池廃棄物を溶解するステップはニッケルイオンの形成をもたらす。

この実施形態によれば、本方法は、ニッケルイオンが沈殿するように、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨまたはＮａ_２ＣＯ_３などの塩基を添加することにより、ｐＨが７から１０の間に上昇するステップを有利に含む。

有利には、ペルオキシ一硫酸塩はペルオキシ一硫酸カリウムである。好ましくは、ペルオキシ一硫酸カリウム三塩からなる。この化合物は安定していて安価で使用が容易である。

有利には、温度は２０℃から９５℃の範囲であり、好ましくは４０℃から８０℃の範囲であり、例えば、５０℃の範囲である。

有利には、ステップｃ）は、炭酸塩を添加することによって、または樹脂を用いて実施される。

有利には、電池廃棄物はリチウムイオン電池の電極である。有利には、ニッケルマンガンコバルト（ＮＭＣ）電極からなり得る。

本方法には多くの利点がある：
・環境への影響を低減する：本方法では酸性溶液が不要であり、ペルオキシ一硫酸塩は非常に高い溶解度を有するため（体積で５０％の増加が見られた）、有毒ガスの発生がなく、低エネルギー消費であり、排水が著しく低減される、
・希釈効果がないため、本方法は従来技術の方法と比較してより効率的である、
・溶液に溶解した塩は、酸の混合物と比較して非常に安定性がある、
・処理コスト（塩の価格、プラントのリスクの低減など）を低減する、
・種は危険ではなく、取り扱いが容易であるため、方法を簡素化し、工業化を容易にする、
・特にコバルトの場合のように、特にそれらを価値化するために、異なる金属の存在かで選択的に分離する。

本発明の他の特徴および利点は、以下の補足的な説明から明らかになるであろう。
言うまでもなく、この補足的な説明は、本発明の目的を説明するためにのみ提供されており、いかなる場合でも、この目的の限定として解釈されるべきではない。

本発明は、添付の図１を参照して、例示的かつ非限定的な目的のために提供された実施形態の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

本発明の特定の実施形態による、マンガンに関するＯｘｏｎｅ（登録商標）当量についての室温での溶液中のイオンの性質によるマンガン分離効率の変化を表すグラフである。

これは決して限定的ではないが、本発明は、リチウムイオン型電池／蓄積器／セル、特にそれらの電極のリサイクルおよび／または価値化の分野における特定の用途を見出す。

次に、電池について説明するが、セルまたは蓄電池から構成され得る。
次に、電池廃棄物とは、電池、または電池の保護および分解後に回収された電池の一部と理解すべきである。

例えば、電池廃棄物には、リチウム、ならびにコバルトおよび／またはマンガン、場合によってはニッケルが含まれる。特定の実施形態によれば、電池廃棄物は、その活物質がＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２またはＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３（ＮＭＣ）であり得る電極である。ＮＭＣ電極は、ニッケル、コバルト、およびマンガンの比率が異なる場合がある。例えば、比率は１／１／１または６／２／２または８／１／１であり得る。

電池廃棄物には、他の種がさらに含まれ得る。他の種は、金属、アルカリ金属および／または希土類であり得る。例示的かつ非限定的な例として、以下の元素：Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｌａ、Ｎｄ、およびＣｅに言及することができる。

有利には、電池廃棄物は、破砕物が形成されるように破砕される。あるいは、この方法は、破砕されていない電池廃棄物に対して直接実行することもできる。

電池廃棄物を価値化する方法は、
ａ）リチウムと、コバルトおよびマンガン、場合によってはニッケルから選択される二価金属とを含む電池廃棄物を溶解するステップあって、これにより、リチウムイオン、二価金属のイオン、および場合によってはニッケルイオンを含む処理される溶液が形成される、溶解するステップと、
ｂ）処理される溶液にペルオキシ一硫酸塩を添加するステップであって、二価金属のイオンが金属オキシ水酸化物の形態で選択的に沈殿するように、処理される溶液が、二価金属がマンガンである場合には０．１から２．５の範囲のｐＨに、または二価金属がコバルトである場合には１から４の範囲のｐＨに設定される、添加するステップと、
ｃ）リチウムイオンを分離するステップと、
ｄ）場合によってはニッケルイオンを分離するステップと、
を少なくとも含む。

例えば、これらのステップは、ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）の順序に従って、またはａ）、ｃ）、ｂ）、ｄ）の順序に従って実行され得る。

第１の有利な変形によれば、本方法は、より具体的には、
酸性媒体中に電池廃棄物を溶解するステップと、
場合によっては、不純物を除去するステップと、
０．１から２．５の範囲のｐＨでのペルオキシ一硫酸塩の添加によるステップｂ）の実施によって、マンガンを分離するステップ、および／または１から４の範囲のｐＨでのペルオキシ一硫酸塩の添加によるステップｂ）の実施によって、コバルトを分離するステップと、
場合によっては、塩基性媒体での沈殿によってニッケルを分離するステップと、
リチウムを分離するステップと、
媒体を再生するステップと、
の連続するステップを含む。

第２の有利な変形によれば、本方法は、より具体的には、
酸性媒体中で電池廃棄物を溶解するステップと、
場合によっては、不純物を除去するステップと、
沈殿によってマンガンおよび／またはコバルト、場合によってはニッケルを形成するステップと、
リチウムを分離するステップと、
沈殿物を溶解するステップと、
０．１から２．５の範囲のｐＨでのペルオキシ一硫酸塩の添加によるステップｂ）の実施によって、マンガンを分離するステップ、および／または１から４の範囲のｐＨでのペルオキシ一硫酸塩の添加によるステップｂ）の実施によって、コバルトを分離するステップと、
場合によっては、塩基性媒体での沈殿によってニッケルを分離するステップと、
媒体を再生するステップと、
の連続するステップを含む。

モノ過硫酸塩またはペルオキシ硫酸塩とも呼ばれるペルオキシ一硫酸塩は、環境への影響が少ない安価な化合物である。化合物は安定性を有し、従来技術の他のプロセス（Ｃｌ_２、Ｏ_３、ＳＯ_２／Ｏ_２、・・・）とは対照的に、リスクや重大な予防措置なしに取り扱うことができる。反応の副生成物は本質的に硫酸塩であり、これは塩化物に基づくプロセス（Ｃｌ_２の生成）に関して有利である。酸化沈殿は選択的かつ効率的である。

好ましくは、ペルオキシ一硫酸塩は、ペルオキシ一硫酸カリウム塩である。それは、三塩（ｔｒｉｐｌｅ ｓａｌｔ）からなり得る。ペルオキシ一硫酸カリウム三塩の式は、２ＫＨＳＯ_５・ＫＨＳＯ_４・Ｋ_２ＳＯ_４である。例えば、そのような製品は、Ｏｘｏｎｅ（登録商標）との名称で商品化されている。Ｃａｒｏａｔ（登録商標）との名称で商品化されているペルオキシ一硫酸カリウム三塩を使用することも可能である。

それはまた、ペルオキシ一硫酸ナトリウム塩からも構成され得る。

第１の変形例によれば、ペルオキシ一硫酸塩は液体の形態で導入され得る。例えば、事前に水に可溶化される。水に非常に溶けやすく（２５０ｇ／Ｌ）、その結果プロセスから生じる排水の量を低減するという利点がある。

第２の変形例によれば、ペルオキシ一硫酸塩は、処理される溶液に固体の形態で導入される。これにより、処理される溶液に水性溶媒を加えることが避けられる。

有利には、ペルオキシ一硫酸塩は、溶液１リットル、１分あたり０．１ｇ（ｇ／分／Ｌ_{ｓｏｌｕｔｉｏｎ}）から３０ｇ／分／Ｌ_{ｓｏｌｕｔｉｏｎ}、好ましくは１から１０ｇ／分／Ｌ_{ｓｏｌｕｔｉｏｎ}の範囲の流量で導入される。

好ましくは、マンガン抽出（マンガン除去）ステップは、コバルトイオンおよびニッケルイオンの両方を含む溶液を用いて実施される。実際、溶液にペルオキシ一硫酸塩とコバルト、および場合によってはニッケルが含まれている場合、マンガン除去の効率は特に高くなる（図１）。

有利には、コバルト濃度とマンガン濃度の比は、０．１から１０、好ましくは０．５から１の範囲である。このような範囲は、沈殿の間の同伴のリスクを制限しつつ、マンガンの効率的な抽出をもたらす。

好ましくは、コバルトを抽出するために、２から３のｐＨが選択される。例えば、３の範囲のｐＨが選択され得る。

好ましくは、溶液中のコバルト濃度は、０．５ｇ／Ｌより高く、さらにより好ましくは、１ｇ／Ｌより高い。好ましくは、コバルト濃度は、最終製品の純度を低下させ得る同伴の影響を回避するために、５０ｇ／Ｌより低く、さらにより好ましくは４０ｇ／Ｌより低い。

好ましくは、マンガンを抽出するために、０．７５から１．５のｐＨが選択される。例えば、０．９のｐＨが選択され得る。

好ましくは、処理される溶液中のマンガン濃度は、０．１ｇ／Ｌより高く、より好ましくは０．５ｇ／Ｌより高く、さらにより好ましくは１ｇ／Ｌより高い。好ましくは、マンガン濃度は、最終製品の純度を低下させ得る同伴の影響を回避するために、５０ｇ／Ｌよりも低く、さらにより好ましくは４０ｇ／Ｌよりも低い。

安定したｐＨを確保するために、ペルオキシ一硫酸塩の導入中にサーボ制御が実施される。サーボ制御は、ＮａＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３またはＮＨ_４ＯＨなどの塩基を使用して実施され得る。塩基は、液体または固体の形態で導入され得る。有利には、固体形態の炭酸ナトリウムが、廃液を減らすために選択される。

ニッケルを回収するために、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３などの塩基を添加してｐＨを７から１０の間に上昇させることにより、ニッケルを沈殿させる。
好ましくは、溶液は水溶液である。有機溶液からもなり得る。

処理温度は、２０℃から９５℃、好ましくは３０℃から９０℃、さらにより好ましくは４０℃から８０℃の範囲であり得る。例えば、５０℃付近の温度が選択される。
好ましくは、圧力は室圧（１バールの範囲）である。

本方法は、処理される溶液中に存在し、高付加価値を有する別の元素が有利に回収される別のステップを含み得る。

＜一実施形態の例示的かつ非限定的な例＞
電池廃棄物（「黒い塊（ｂｌａｃｋｍａｓｓ）」）は主にコバルトからなる。この廃棄物の組成（質量パーセント）を次の表に示す。
残部は炭素と酸素に相当する。

第１のステップの間に、廃棄物を１５％の固液比の硫酸溶液に溶解する。溶解は５Ｌの水において室温で実施する。硫酸を連続的に注入するｐＨのサーボ制御システムにより、ｐＨは２に設定される。その後、媒体を１時間撹拌する。粒子の凝集を防ぐために、スクレーパーを備えた「４翼」タイプのブレードにより、４００ｒｐｍの速度で撹拌する。

溶解後、固体炭酸ナトリウムでｐＨを５に上昇させ、次に０．３５体積％の過酸化水素（３０％）を添加する。これは、溶液中に残留する鉄に対する化学量論的当量に相当する。約３０分の安定化期間の後、混合物をろ過する。Ｌｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、およびＣｏが豊富なろ液と、Ｃ、Ｃｕ、Ｆｅ、およびＡｌが豊富な固体が回収される。

次に、マンガンを選択的に除去するために、ろ液を処理する。考えられる反応は酸化沈殿であり、固体Ｏｘｏｎｅの連続添加によって起こる。酸化剤の流量は１．５ｇ／分／Ｌである。固体炭酸ナトリウムの添加により、ｐＨを継続的に０．９に設定する。「４翼」タイプのブレードにより、４００ｒｐｍの速度で撹拌を行う。システムの温度は５０℃である。反応の終了は、Ｏｘｏｎｅの添加時間によって定義される。添加する試薬の量は、溶液中に存在するマンガンに対して化学量論的当量を得るように計算される。

実験全体を通して、０．２Ｏｘｏｎｅ当量毎に１５分間の休憩が予定され、システムを安定させ、化学的均衡を達成するように、反応物が媒体に添加されない。Ｏｘｏｎｅの全ての添加が完了した後に、混合物をろ過する。マンガンは溶液から完全に回収され、ＮｉとＣｏが豊富なろ液と、純度９８％超の二酸化マンガン固体（誘導結合プラズマまたはＩＣＰ技術による量）が得られる。

コバルトを選択的に回収するために、ＮｉおよびＣｏが豊富なろ液を処理する。考えられる反応は固体Ｏｘｏｎｅの添加による酸化沈殿であり、３に設定されたｐＨで、５０℃で連続的に分注する。酸化剤の流量は１．５ｇ／分／Ｌである。「４翼」タイプのブレードにより、４００ｒｐｍの速度で撹拌を行う。反応の終了は、Ｏｘｏｎｅの添加時間によって定義される。添加する試薬の量は、溶液中に存在するコバルトに対して化学量論的当量を得るように計算される。固体のＩＣＰ量は、製品の９９％超の純度を示す。

その後、ニッケルを抽出するためにろ液を処理する。考えられる反応は、炭酸塩の形態での塩基性媒体中での沈殿である。固体炭酸ナトリウムを加えることにより、ｐＨを９まで上昇させる。反応は室温で起こる。「４翼」タイプのブレードにより、４００ｒｐｍの速度で撹拌を行う。

Claims (10)

1. ａ）リチウムイオンおよび金属イオンを含む処理される溶液が形成されるように、電池廃棄物、例えば、リチウムと、コバルトおよびマンガンから選択される金属とを含む電極を溶解するステップと、
   ｂ）前記処理される溶液にペルオキシ一硫酸塩を添加するステップであって、前記金属イオンが金属オキシ水酸化物の形態で選択的に沈殿するように、前記処理される溶液が、金属がコバルトの場合には１から４の範囲のｐＨに、または金属がマンガンの場合には０．１から２．５の範囲のｐＨに調整される、添加するステップと、
   ｃ）前記処理される溶液からリチウムイオンを分離するステップと、
   を含む電池をリサイクルする方法。
2. 前記電池廃棄物がコバルトおよびマンガンの両方を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ステップｂ）を２回繰り返し、１回はマンガンイオンを選択的に沈殿させ、もう１回はコバルトイオンを選択的に沈殿させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. ステップａ）と、
   コバルトおよびマンガンを含む沈殿物が形成されるように、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３などの塩基を添加することにより、前記処理される溶液のｐＨを上昇させ、７から１０の間に設定するステップと、
   ステップｃ）と、
   前記コバルトおよびマンガンを含む沈殿物を溶解するステップと、
   ０．１から２．５の範囲のｐＨでペルオキシ一硫酸塩を添加することにより、マンガンイオンをオキシ水酸化マンガンの形態で選択的に沈殿させる、ステップｂ）の実施と、
   １から４の範囲のｐＨでペルオキシ一硫酸塩を添加することにより、コバルトイオンをオキシ水酸化コバルトの形態で選択的に沈殿させる、ステップｂ）の実施と、
   を連続して含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記電池廃棄物がニッケルをさらに含み、前記電池廃棄物を溶解するステップがニッケルイオンの形成をもたらすことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. ニッケルイオンが沈殿するように、ＮａＯＨ、ＮＨ_４ＯＨまたはＮａ_２ＣＯ_３などの塩基を添加することにより、ｐＨが７から１０の間に上昇するステップを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 温度が２０℃から９５℃の範囲であり、好ましくは４０℃から８０℃の範囲、例えば５０℃の範囲であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ペルオキシ一硫酸塩がペルオキシ一硫酸カリウム、好ましくはペルオキシ一硫酸カリウム三塩であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップｃ）が、炭酸塩を添加することによって、または樹脂を用いて実施されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記電池廃棄物がニッケル・マンガン・コバルト電極であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

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