JP2023124857A - Method for deactivating lithium-ion secondary battery - Google Patents

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Tetsuya Uda
幸司 安田
Koji Yasuda
章宏 岸本
Akihiro Kishimoto
育生 竹村
Ikuo Takemura
亮太 道明
Ryota Domyo
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Abstract

To provide a simple and safe method for deactivating a lithium-ion secondary battery while suppressing the generation of oxygen gas.SOLUTION: The method is for deactivating a lithium-ion secondary battery. The method includes a step (1) for immersing the lithium-ion secondary battery in an aqueous solution including halide ions and/or a reducing agent. The reducing agent is a reductant (Red) having a standard redox potential redox pair (Ox/Red) that is baser than the standard redox potential of O2/H2O in a pH of the aqueous solution.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池を失活化する方法に関する。 The present invention relates to a method for deactivating a lithium ion secondary battery.

現代社会においてリチウムイオン二次電池の需要が増加するとともに、使用済みリチウムイオン二次電池(廃リチウムイオン二次電池)の効率的なリサイクルの重要性も増している。特に、リチウムイオン二次電池には希少な資源が含まれているため、その廃電池はリサイクルされることが好ましい。しかしながら、リチウムイオン二次電池は反応性の高いリチウム(Li)化合物を含んでおり、不適切な取り扱いによって発火する事故が報告されている。また、過去には廃リチウムイオン二次電池の処理を行う際に爆発も起こっている。このような理由から、特に電動車等に利用される大型のリチウムイオン二次電池については、「安全な失活と解体」が課題となっている。廃リチウムイオン二次電池を高温で焼却処理する、又は高温水蒸気処理することも想定されているが、リチウムイオン二次電池中の有機溶媒の燃焼、分解、蒸発等によって生じる有害なガスの無害化等のために大型の処理設備が必要となる。また、このような大型設備を備える処理場は各地に分散して設置することが難しく、大型の廃リチウムイオン二次電池を処理場まで輸送する際には安全性を担保するために特殊な容器に厳重に梱包して輸送する必要がある。 As the demand for lithium ion secondary batteries increases in modern society, the importance of efficient recycling of used lithium ion secondary batteries (waste lithium ion secondary batteries) also increases. In particular, since lithium ion secondary batteries contain rare resources, it is preferable to recycle the waste batteries. However, lithium ion secondary batteries contain a highly reactive lithium (Li) compound, and there have been reports of accidents in which they ignite due to improper handling. Explosions have also occurred in the past when processing waste lithium-ion secondary batteries. For these reasons, "safe deactivation and dismantling" has become an issue especially for large lithium-ion secondary batteries used in electric vehicles and the like. High-temperature incineration or high-temperature steam treatment of waste lithium-ion secondary batteries is also envisioned, but detoxification of harmful gases produced by combustion, decomposition, evaporation, etc. of organic solvents in lithium-ion secondary batteries. For these reasons, a large processing facility is required. In addition, it is difficult to disperse and install such large-scale facilities in various places, so when transporting large waste lithium-ion secondary batteries to the treatment plant, special containers are used to ensure safety. must be carefully packed and transported.

このような状況下、廃リチウムイオン二次電池をリサイクルのために失活化させる方法としては、例えば、特許文献1には、放電後に廃リチウムイオン二次電池を焼却処理することが記載されている。また、特許文献2には、アルゴン、二酸化炭素等の雰囲気下でリチウムイオン二次電池を機械的に乾式粉砕することが記載されている。 Under such circumstances, as a method for deactivating waste lithium ion secondary batteries for recycling, for example, Patent Document 1 describes incinerating waste lithium ion secondary batteries after discharging. there is Further, Patent Document 2 describes mechanical dry pulverization of a lithium ion secondary battery in an atmosphere of argon, carbon dioxide, or the like.

特許文献1のように、高温焼却によってリチウムを失活化することを前提とした研究が多くなされているが、この場合は高温焼却設備が必要となり、大型の処理設備が必要となることは避けられず、都市部における分散型処理には適さないうえに、リチウムイオン二次電池の電解液中に含まれる有機溶媒の燃焼により生じる有害なフッ素を含むガスを無害化させる課題が生じる。また、特許文献1の方法では、リチウムやアルミニウムはスラグ相に分配されるため回収することができない。一方、特許文献2の方法では、アルゴン、二酸化炭素等の雰囲気下であっても、乾式粉砕することによって廃リチウムイオン二次電池が激しく発火及び発熱し得る非常に危険な方法であるため、大型のリチウムイオン二次電池の安全な失活処理には不適切である。そこで、発熱及び有害なガスの発生を防ぐために、特許文献3では水、アルコール、酸の液体中又は不活性ガス中でリチウムイオン二次電池を切断又は破砕を、特許文献4では水中でシュレッダー破砕を行う方法が開発されている。ただし、水及び酸中で雰囲気を制御せずにリチウムイオン二次電池を切断した場合、電解液に含まれるカーボネート等の有機溶媒の加水分解によってガスが発生し、失活後の液の保管や輸送に危険性がある。 As in Patent Document 1, many studies have been conducted on the premise of deactivating lithium by high-temperature incineration, but in this case, high-temperature incineration equipment is required, avoiding the need for large-scale processing equipment. In addition to being unsuitable for distributed treatment in urban areas, there is the problem of detoxifying the harmful fluorine-containing gas generated by the combustion of the organic solvent contained in the electrolyte of the lithium-ion secondary battery. Moreover, in the method of Patent Document 1, lithium and aluminum cannot be recovered because they are distributed in the slag phase. On the other hand, in the method of Patent Document 2, even in an atmosphere of argon, carbon dioxide, etc., the dry pulverization is a very dangerous method in which waste lithium ion secondary batteries can violently ignite and generate heat. is unsuitable for safe deactivation of lithium-ion secondary batteries. Therefore, in order to prevent the generation of heat and harmful gases, in Patent Document 3, the lithium ion secondary battery is cut or crushed in a liquid of water, alcohol, acid or in an inert gas, and in Patent Document 4, it is shredded in water. A method has been developed to do However, if the lithium-ion secondary battery is disconnected in water and acid without controlling the atmosphere, gas is generated due to hydrolysis of organic solvents such as carbonate contained in the electrolyte, and storage of the solution after deactivation Dangerous to transport.

そこで、このような課題を解決することができるリチウムイオン二次電池の失活化方法として、特許文献5では、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下の水中や、アルカリ水溶液中でリチウムイオン二次電池を開口することが知られており、火気を抑止し、リチウムイオン二次電池の開口に伴って生じる反応ガスを希釈し、安全なリチウムイオン二次電池の失活処理が可能となった。 Therefore, as a method for deactivating a lithium ion secondary battery that can solve such problems, in Patent Document 5, lithium ions in water under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere, or in an alkaline aqueous solution It is known to open the secondary battery, which suppresses fire, dilutes the reaction gas generated when the lithium ion secondary battery is opened, and enables safe deactivation of the lithium ion secondary battery. Ta.

米国特許出願公開第2005/0235775号U.S. Patent Application Publication No. 2005/0235775 特表2007-531977号公報Japanese Patent Publication No. 2007-531977 特開平6-141805号公報JP-A-6-141805 国際公開第2017/006209号WO2017/006209 国際公開第2021/201151号WO2021/201151

特許文献5では、反応ガスとして主に水素ガスを想定しており、水素ガスによる火炎の危険性を排除することができている。ただし、実験検証を進めるにつれて、解体の条件にによっては、酸素ガスが相当量発生していることが明らかとなった。これは、リチウムイオン二次電池の正極の酸化作用により水溶液から酸素ガスが発生するためである。このように酸素ガスが発生すると、結局装置内において水素ガスと酸素ガスとが接触混合する機会が生まれることとなる。このため、酸素ガスの発生を抑制しつつリチウムイオン二次電池を失活処理する方法が求められている。このようなケースは、正極がアルミニウム箔から剥がれた場合や、アルミニウム箔が全て酸化された後等が顕著と考えられ、アルミニウムが酸化されない状況になった場合を想定すると、酸素ガスの発生や、水素ガスへの引火、爆発の懸念が考えられる。 In Patent Document 5, hydrogen gas is mainly assumed as the reaction gas, and the danger of flames due to hydrogen gas can be eliminated. However, as the experimental verification progressed, it became clear that a considerable amount of oxygen gas was generated depending on the dismantling conditions. This is because oxygen gas is generated from the aqueous solution due to the oxidation action of the positive electrode of the lithium ion secondary battery. When oxygen gas is generated in this manner, an opportunity for contact-mixing of hydrogen gas and oxygen gas in the apparatus eventually occurs. Therefore, there is a demand for a method for deactivating a lithium ion secondary battery while suppressing the generation of oxygen gas. Such a case is considered to be remarkable when the positive electrode is peeled off from the aluminum foil, or after the aluminum foil is completely oxidized. There is concern about ignition and explosion of hydrogen gas.

本発明は、上記のような課題を解決しようとするものであり、酸素ガスの発生を抑制しつつリチウムイオン二次電池を簡便且つ安全に失活化させる方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a method for easily and safely deactivating a lithium ion secondary battery while suppressing the generation of oxygen gas.

本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討した結果、ハロゲン化物イオン及び/又は特定の還元剤を含む水溶液中に、リチウムイオン二次電池を浸漬することで、酸素ガスの発生を抑制しつつリチウムイオン二次電池を簡便且つ安全に失活化処理することができることを見出した。これらの知見に基づいて、本発明者らは、さらに研究を重ね、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下の態様を包含する。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that oxygen gas is generated by immersing a lithium ion secondary battery in an aqueous solution containing halide ions and/or a specific reducing agent. It was found that the deactivation treatment of the lithium ion secondary battery can be performed simply and safely while suppressing the Based on these findings, the present inventors have further studied and completed the present invention. That is, the present invention includes the following aspects.

項1.リチウムイオン二次電池を失活化させる方法であって、
(1)ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液中に、前記リチウムイオン二次電池を浸漬する工程
を備え、
前記還元剤は、前記水溶液のpHにおいて、O/HOの標準酸化還元電位よりも卑な標準酸化還元電位の酸化還元対(Ox/Red)を有する還元体(Red)である、方法。
Section 1. A method for deactivating a lithium ion secondary battery, comprising:
(1) comprising a step of immersing the lithium ion secondary battery in an aqueous solution containing halide ions and/or a reducing agent;
The reducing agent is a reductant (Red) having a redox pair (Ox/Red) with a standard redox potential lower than the standard redox potential of O 2 /H 2 O at the pH of the aqueous solution. .

項2.前記水溶液がアルカリ水溶液中である、項1に記載の方法。 Section 2. Item 1. The method according to Item 1, wherein the aqueous solution is an alkaline aqueous solution.

項3.前記ハロゲン化物イオンが、塩化物イオン、臭化物イオン及びヨウ化物イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、項1又は2に記載の方法。 Item 3. Item 3. The method according to Item 1 or 2, wherein the halide ion is at least one selected from the group consisting of chloride ion, bromide ion and iodide ion.

項4.前記ハロゲン化物イオンの濃度が、1.00×10-5~3.0mol/Lである、項1~3のいずれか1項に記載の方法。 Section 4. 4. The method according to any one of items 1 to 3, wherein the halide ion concentration is 1.00×10 −5 to 3.0 mol/L.

項5.前記還元剤が、ヨウ化物イオン、硫黄系オキソ酸、リン系オキソ酸、有機酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種である、項1~4のいずれか1項に記載の方法。 Item 5. Item 5. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of iodide ions, sulfur-based oxoacids, phosphorus-based oxoacids, and organic acids.

項6.前記還元剤の濃度が、1.00×10-5~3.0mol/Lである、項1~5のいずれか1項に記載の方法。 Item 6. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 5, wherein the reducing agent has a concentration of 1.00×10 −5 to 3.0 mol/L.

項7.前記工程(1)を不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で行う、項1~6のいずれか1項に記載の方法。 Item 7. Item 7. The method according to any one of Items 1 to 6, wherein the step (1) is performed under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere.

項8.前記工程(1)において、前記水溶液がアルカリ土類金属化合物の溶液である、項1~7のいずれか1項に記載の方法。 Item 8. Item 8. The method according to any one of Items 1 to 7, wherein in the step (1), the aqueous solution is a solution of an alkaline earth metal compound.

項9.前記アルカリ土類金属化合物の濃度が、1.00×10-5~3.0mol/Lである、項8に記載の方法。 Item 9. Item 9. The method according to Item 8, wherein the alkaline earth metal compound has a concentration of 1.00×10 −5 to 3.0 mol/L.

項10.前記工程(1)において、前記水溶液が石灰水である、項1~9のいずれか1項に記載の方法。 Item 10. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein in the step (1), the aqueous solution is lime water.

項11.前記工程(1)の後、
(2)前記水溶液中で、前記リチウムイオン二次電池を開口する工程
を備える、項1~10のいずれか1項に記載の方法。
Item 11. After the step (1),
(2) The method according to any one of items 1 to 10, comprising the step of opening the lithium ion secondary battery in the aqueous solution.

項12.前記工程(2)を不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で行う、項11に記載の方法。 Item 12. Item 12. The method according to Item 11, wherein the step (2) is performed under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere.

項13.前記リチウムイオン二次電池を開口する工程が、前記リチウムイオン二次電池を破砕又は切断するか、前記リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けるか、又は前記リチウムイオン二次電池のケーシングの一部又は全部を開封する工程である、項11又は12に記載の方法。 Item 13. The step of opening the lithium ion secondary battery includes crushing or cutting the lithium ion secondary battery, making a hole penetrating the casing of the lithium ion secondary battery, or the casing of the lithium ion secondary battery. 13. The method according to Item 11 or 12, which is a step of partially or entirely unsealing.

項14.前記工程(2)において、前記リチウムイオン二次電池を開口した後に、前記リチウムイオン二次電池を10分以上水溶液中で浸漬する、項11~13のいずれか1項に記載の方法。 Item 14. 14. The method according to any one of Items 11 to 13, wherein in the step (2), the lithium ion secondary battery is immersed in an aqueous solution for 10 minutes or more after opening the lithium ion secondary battery.

項15.前記工程(2)の後、
(3)失活処理を施したリチウムイオン二次電池を乾燥させる工程
を備える、項11~14のいずれか1項に記載の方法。
Item 15. After the step (2),
(3) The method according to any one of items 11 to 14, comprising a step of drying the deactivated lithium ion secondary battery.

項16.リチウムイオン二次電池から金属元素を分離回収する方法であって、
項11~15のいずれか1項に記載の方法によりリチウムイオン二次電池を失活化させた後、前記失活化させたリチウムイオン二次電池を粉砕し、物理選別する工程
を備える、方法。
Item 16. A method for separating and recovering metal elements from a lithium ion secondary battery,
After deactivating the lithium ion secondary battery by the method according to any one of items 11 to 15, the deactivated lithium ion secondary battery is pulverized and physically sorted. A method. .

項17.リチウムイオン二次電池を失活化させるために使用されるリチウムイオン二次電池失活化装置であって、
ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液が貯留されるチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記チャンバー内に投入されたリチウムイオン二次電池を開口する機構と
を備え、
前記還元剤は、前記水溶液のpHにおいて、O/HOの標準酸化還元電位よりも卑な標準酸化還元電位の酸化還元対(Ox/Red)を有する還元体(Red)である、リチウムイオン二次電池失活化装置。
Item 17. A lithium ion secondary battery deactivation device used for deactivating a lithium ion secondary battery,
a chamber in which an aqueous solution containing halide ions and/or a reducing agent is stored;
A mechanism for opening a lithium ion secondary battery placed in the chamber and placed in the chamber,
The reducing agent is a reductant (Red) having a redox pair (Ox/Red) with a standard redox potential lower than the standard redox potential of O 2 /H 2 O at the pH of the aqueous solution. Ion secondary battery deactivation device.

項18.前記チャンバー上に配置され、前記水溶液の上に形成される閉鎖空間を外部から隔離するための開閉可能な蓋と、
不活性ガス又は還元性ガスを前記閉鎖空間に供給するガス供給部と
をさらに備える、項17に記載のリチウムイオン二次電池失活化装置。
Item 18. an openable/closable lid placed on the chamber for isolating a closed space formed above the aqueous solution from the outside;
Item 18. The lithium ion secondary battery deactivation device according to Item 17, further comprising a gas supply unit that supplies inert gas or reducing gas to the closed space.

項19.項17又は18に記載のリチウムイオン二次電池失活化装置を備える、車両。 Item 19. Item 19. A vehicle comprising the lithium ion secondary battery deactivation device according to Item 17 or 18.

項20.項17又は18に記載のリチウムイオン二次電池失活化装置を備える、可搬性プラント。 Item 20. Item 19. A portable plant comprising the lithium ion secondary battery deactivation device according to Item 17 or 18.

項21.項1~16のいずれか1項に記載の方法を用いる、リチウムイオン二次電池リサイクル方法。 Item 21. Item 17. A lithium ion secondary battery recycling method using the method according to any one of Items 1 to 16.

本発明によれば、酸素ガスの発生を抑制しつつ廃リチウムイオン二次電池を簡便且つ安全に失活化させることができる。このため、失活処理物を簡便且つ安全に輸送することができ、廃リチウムイオン二次電池のリサイクルを促進することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a waste lithium ion secondary battery can be deactivated simply and safely, suppressing generation of oxygen gas. Therefore, the deactivated product can be easily and safely transported, and the recycling of waste lithium ion secondary batteries can be promoted.

一般的な小型リチウムイオン二次電池の構成及び各部材の原料価格を示す。The structure of a general small lithium-ion secondary battery and the raw material price of each member are shown. リチウムイオン二次電池から金属元素を分離回収する方法の一例を示す。An example of a method for separating and recovering metal elements from a lithium ion secondary battery will be shown. 廃リチウムイオン二次電池をオンサイト(自動車解体工場や事故現場等)で失活処理及び各元素分離回収可能な車両の一例を示す。An example of a vehicle in which waste lithium-ion secondary batteries can be deactivated on-site (automobile dismantling factories, accident sites, etc.) and elements can be separated and recovered is shown. 本発明のリチウムイオン二次電池失活化装置の概略図を示す。(a)外観写真。(b)平面図。(c)断面図。1 shows a schematic diagram of a lithium-ion secondary battery deactivation device of the present invention; FIG. (a) Appearance photograph. (b) Plan view. (c) Cross-sectional view. 本実施例において、「前処理なし」、「開封」及び「切断」の意味を説明する写真である。It is a photograph explaining the meaning of "without pretreatment", "opening" and "cutting" in the present example. 参考例1において、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて失活処理中の酸素濃度及び水素濃度を分析した結果を示す。In Reference Example 1, the results of analyzing the oxygen concentration and hydrogen concentration during deactivation using gas chromatography (GC) are shown. 参考例1において、リチウムイオン二次電池の失活化処理及び元素分離処理のフローチャートを示す。分離された試料の様子も示す。1 shows a flow chart of deactivation treatment and element separation treatment of a lithium ion secondary battery in Reference Example 1. FIG. The appearance of the separated sample is also shown. 参考例1において、リチウムイオン二次電池の失活化処理及び元素分離処理のフローチャートを示す。分離された試料の回収率も示す。1 shows a flow chart of deactivation treatment and element separation treatment of a lithium ion secondary battery in Reference Example 1. FIG. Also shown are the recoveries of the separated samples. 実施例1~2で使用した装置の概略を示す。The outline of the apparatus used in Examples 1 and 2 is shown. 実施例1におけるガスクロマトグラフィーの結果を示す。2 shows the results of gas chromatography in Example 1. FIG. LiCl添加石灰水中での各反応での仮想的な分極曲線を示す。Hypothetical polarization curves for each reaction in LiCl-added lime water are shown. LiF添加石灰水中での各反応での仮想的な分極曲線を示す。Hypothetical polarization curves for each reaction in LiF-added lime water are shown. 実施例3~6及び比較例1で使用した装置の概略を示す。The outline of the apparatus used in Examples 3 to 6 and Comparative Example 1 is shown. 合成例5のLiOH添加石灰水を用いた、比較例1の浸漬電位の測定結果を示す。1 shows the measurement results of the immersion potential of Comparative Example 1 using the LiOH-added lime water of Synthesis Example 5. 合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いた、比較例2の浸漬電位の測定結果を示す。3 shows the measurement results of the immersion potential of Comparative Example 2 using the CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6. FIG. 合成例1のLiCl添加石灰水A、合成例2のLiF添加石灰水A、合成例3のLiCl添加石灰水B、又は合成例4のLiF添加石灰水Bを用いた、実施例3~6の浸漬電位の測定結果を示す。Examples 3 to 6 using LiCl-added lime water A of Synthesis Example 1, LiF-added lime water A of Synthesis Example 2, LiCl-added lime water B of Synthesis Example 3, or LiF-added lime water B of Synthesis Example 4 4 shows the measurement results of immersion potential. I-HO系の電位-pH図を示す。Figure 2 shows a potential-pH diagram for the IH2O system. 合成例6のLiI添加石灰水を用いた、実施例7の浸漬電位の測定結果を示す。FIG. 10 shows the measurement results of the immersion potential of Example 7 using the LiI-added lime water of Synthesis Example 6. FIG. 合成例8のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を用いた、実施例8の浸漬電位の測定結果を示す。FIG. 10 shows measurement results of the immersion potential of Example 8 using thiourea of Synthesis Example 8 and CH 3 COOLi-added lime water. FIG. 合成例9のアスコルビン酸及びCHCOOLi添加石灰水を用いた、実施例9の浸漬電位の測定結果を示す。FIG. 10 shows the measurement results of the immersion potential of Example 9 using the ascorbic acid of Synthesis Example 9 and CH 3 COOLi-added lime water. FIG. 合成例10のアスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水を用いた、実施例10の浸漬電位の測定結果を示す。FIG. 10 shows the measurement results of the immersion potential of Example 10 using ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water of Synthesis Example 10. FIG.

本明細書において、数値範囲を「A~B」で表示する場合、A以上B以下を意味する。また、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する。 In this specification, when a numerical range is expressed as "A to B", it means from A to B. "Contain" also includes "comprise," "consist essentially of," and "consist of."

1.リチウムイオン二次電池を失活化させる方法
まず、一般的な小型リチウムイオン二次電池の構成及び各部材の原料価格を図1に示す。一般的なリチウムイオン二次電池から樹脂製外装を除去すると、アルミニウム等で構成され、制御基板が付されているケーシングが現れる。この中には、正極活物質、正極集電体(アルミニウム箔)、負極活物質、負極集電体(銅箔)、電解液、セパレータ、絶縁フィルム等が包含されている。これらのうち、各部材の原料価格を比較すると、正極活物質が全体の約79%を占めており、いずれもリチウムを含んでいる。つまり、リチウムイオン二次電池からのリサイクル効率を考慮すれば、リチウムを回収することが好ましく、さらに、正極活物質中の金属元素、特にニッケル及びコバルトも合わせて回収することがより好ましい。
1. Method for Deactivating Lithium Ion Secondary Battery First, FIG. 1 shows the structure of a general small lithium ion secondary battery and the raw material prices of each member. When the resin exterior is removed from a general lithium-ion secondary battery, a casing made of aluminum or the like and attached with a control board appears. These materials include a positive electrode active material, a positive electrode current collector (aluminum foil), a negative electrode active material, a negative electrode current collector (copper foil), an electrolytic solution, a separator, an insulating film, and the like. Of these, when the raw material prices of each member are compared, the positive electrode active material accounts for about 79% of the total, and all of them contain lithium. In other words, considering the recycling efficiency from the lithium-ion secondary battery, it is preferable to recover lithium, and more preferably to recover the metal elements in the positive electrode active material, particularly nickel and cobalt.

一方、従来のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法では、特許文献1のように、高温焼却によってリチウム化合物を失活化することを前提とした研究が多くなされている。この場合は高温焼却設備や電解液中に含まれる有機溶媒の燃焼により生じる有害なフッ素を含むガスを無害化するための大型の処理設備が必要となることは避けられず、各地での分散型処理には適さない。 On the other hand, in the method of deactivating a conventional lithium ion secondary battery, many studies have been conducted on the premise of deactivating a lithium compound by high-temperature incineration, as in Patent Document 1. In this case, high-temperature incineration facilities and large-scale processing facilities are required to detoxify the gas containing harmful fluorine generated by the combustion of the organic solvent contained in the electrolyte. Not suitable for processing.

特許文献1のように、高温焼却によってリチウム化合物を失活化させる方法では、高温炉でリチウムイオン二次電池を加熱融解し、有価物を溶融合金中に溶け込ませる。この後、合金を酸浸出し、溶媒抽出によって各元素を分離することとなる。しかしながら、特許文献1の方法では、リチウムや黒鉛はスラグ相に分配されるため回収することができない。このことから、リチウムイオン二次電池中に含まれるリチウムを回収できていない。つまり、従来のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法では、効率のよいリサイクル方法とは言えない。 In the method of deactivating a lithium compound by high-temperature incineration, as in Patent Document 1, a lithium-ion secondary battery is heated and melted in a high-temperature furnace to dissolve valuables into the molten alloy. After this, the alloy is acid leached and the elements are separated by solvent extraction. However, in the method of Patent Document 1, lithium and graphite cannot be recovered because they are distributed in the slag phase. For this reason, the lithium contained in the lithium ion secondary battery cannot be recovered. In other words, the conventional method of deactivating a lithium ion secondary battery cannot be said to be an efficient recycling method.

それに対して、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法は、
(1)ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液中に、前記リチウムイオン二次電池を浸漬する工程
を備え、
前記還元剤は、前記水溶液のpHにおいて、O/HOの標準酸化還元電位よりも卑な標準酸化還元電位の酸化還元対(Ox/Red)を有する還元体(Red)である。
In contrast, the method for deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention includes:
(1) comprising a step of immersing the lithium ion secondary battery in an aqueous solution containing halide ions and/or a reducing agent;
The reducing agent is a reductant (Red) having a redox pair (Ox/Red) with a standard redox potential lower than the standard redox potential of O 2 /H 2 O at the pH of the aqueous solution.

また、工程(1)の後、
(2)前記水溶液中で、前記リチウムイオン二次電池を開口する工程
を備えることが好ましい。これにより、水溶液中で酸素ガスを発生させにくく、より安全に失活処理を行いやすい。
Also, after step (1),
(2) It is preferable to include the step of opening the lithium ion secondary battery in the aqueous solution. As a result, oxygen gas is less likely to be generated in the aqueous solution, and the deactivation treatment can be performed more safely.

また、失活処理終了後は、そのまま放置することもできるが、工程(2)の後、
(3)失活処理を施したリチウムイオン二次電池を乾燥させる工程
により、失活処理における反応を終了させることも好ましい。
After the deactivation treatment is completed, it can be left as it is, but after the step (2),
(3) It is also preferable to complete the reaction in the deactivation treatment by drying the deactivated lithium ion secondary battery.

水溶液中でリチウムイオン二次電池を処理する場合、正極集電体としてアルミニウム箔、正極活物質としてLi0.23Ni0.86Co0.14が使用されている(NCA正極で少量の含有成分であるAlを除外した物質、以下同様)と仮定した場合、正極中のリチウム量の変化をΔXLiと仮定すると、
酸化反応:
(1)4OH → O + 2HO + 4e
(2)Al + 3OH → Al(OH) + 3e
還元反応:
(3)Li0.23Ni0.86Co0.14 + ΔXLiLi + ΔXLi
→ Li0.23+ΔXLiNi0.86Co0.14
(4)2HO + 2e → H + 2OH
が想定される。
When a lithium-ion secondary battery is treated in an aqueous solution, aluminum foil is used as the positive electrode current collector and Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 is used as the positive electrode active material (a small amount is used in the NCA positive electrode). material excluding Al, which is a contained component, the same applies hereinafter), assuming that the change in the amount of lithium in the positive electrode is ΔX Li ,
Oxidation reaction:
(1) 4OH → O 2 + 2H 2 O + 4e
(2) Al + 3OH → Al(OH) 3 + 3e
Reduction reaction:
(3) Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 + ΔX Li Li ++ ΔX Li e
→ Li 0.23 + ΔX Li Ni 0.86 Co 0.14 O 2
(4) 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH -
is assumed.

水溶液中にハロゲン化物イオン(特に、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等)を含ませた場合は、アルミニウム酸化及び水素発生、つまり、(2)及び(4)の反応が主に進行すると想定され、酸素ガスが発生しないものと想定される。 When halide ions (especially chloride ions, bromide ions, iodide ions, etc.) are included in the aqueous solution, aluminum oxidation and hydrogen generation, that is, reactions (2) and (4) mainly proceed. It is assumed that no oxygen gas is generated.

このように、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、ハロゲン化物イオン(特に、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等)及び/又は還元剤を含む水溶液中でリチウムイオン二次電池の開口を行うことで、酸素ガスの発生を抑制しつつ、リチウムイオン二次電池中に含まれるリチウム化合物を穏やかに失活させることが可能である。しかも、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法では、リチウム、ニッケル及びコバルトを固体として回収することができ、銅及びアルミニウムを金属のまま回収することが可能である点においても有用である。 Thus, in the method of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, lithium By opening the ion secondary battery, it is possible to moderately deactivate the lithium compound contained in the lithium ion secondary battery while suppressing the generation of oxygen gas. Moreover, the method for deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention is useful in that lithium, nickel and cobalt can be recovered as solids, and copper and aluminum can be recovered as metals. is.

本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、有毒ガスも発生せず、比較的小型の設備で行うことができ、安全にリチウムイオン二次電池の解体を行うことが可能である。 The method for deactivating a lithium ion secondary battery of the present invention does not generate toxic gas, can be carried out with relatively small equipment, and can safely dismantle the lithium ion secondary battery. be.

このため、ごみ焼却場、自動車解体場等の都市部の各所においても簡便且つ安全にリチウムイオン二次電池の解体処理を行うことができ、リチウムイオン二次電池を簡便且つ安全に解体及び輸送することが可能である。 Therefore, lithium ion secondary batteries can be easily and safely dismantled even in urban areas such as garbage incinerators and automobile dismantling sites, and lithium ion secondary batteries can be easily and safely dismantled and transported. Is possible.

(1-1)水溶液
工程(1)では、ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液中に、前記リチウムイオン二次電池を浸漬する。
(1-1) Aqueous Solution In step (1), the lithium ion secondary battery is immersed in an aqueous solution containing halide ions and/or a reducing agent.

工程(1)において使用できる水溶液としては、特に制限されるわけではなく、酸性水溶液、中性水溶液及びアルカリ水溶液のいずれも採用できる。例えば、酸性水溶液では、アルミニウムの酸化作用を強めることができ、酸素発生反応を抑え、安全に失活処理を行えることも期待される。また、後述の図17(I-HO系の電位-pH図)によれば、pH1~14のいずれの領域においても、IO /I、IO /I 、IO /I等の酸化還元電位のほうが、O/HOの酸化還元電位よりも卑な(低い)電位であるため、酸素発生反応よりも、ヨウ化物イオン(I)の酸化反応が優先されることとなり、酸素ガスの発生を抑制できることが理解できる。ただし、発生する二酸化炭素をアルカリ水溶液と反応させることによって捕捉しやすい(アルカリ水溶液として石灰水を使用する場合は、炭酸カルシウムとして固定化しやすい)ため、下記のカーボネートの分解反応を促進したり、有機酸の反応生成物の二酸化炭素の固定の観点から同様の効果の可能性のある、アルカリ水溶液が好ましい。なお、水溶液中でリチウムイオン二次電池の破砕処理を進めるにつれて、電池成分が溶出することで組成が変遷(汚染)することが想定される。本発明で使用する水溶液は、このように、リチウムイオン二次電池の破砕処理を行った後に、電池成分が溶出することで組成が変遷(汚染)した水溶液も包含する。つまり、本発明の方法により、リチウムイオン二次電池の失活化処理を施した後に、使用済の水溶液を使用して、さらに連続的に、本発明の方法により、リチウムイオン二次電池の失活化処理を行うことも可能である。 The aqueous solution that can be used in step (1) is not particularly limited, and any of an acidic aqueous solution, a neutral aqueous solution and an alkaline aqueous solution can be employed. For example, it is expected that an acidic aqueous solution can strengthen the oxidizing action of aluminum, suppress the oxygen evolution reaction, and safely perform the deactivation treatment. Further, according to FIG. 17 (potential-pH diagram of IH 2 O system) described later, IO 3 /I , IO 3 /I 3 , IO 3 Since the redox potential such as /I 2 is a more noble (lower) potential than the redox potential of O 2 /H 2 O, the oxidation reaction of iodide ion (I ) is more likely than the oxygen generation reaction. is given priority, and it can be understood that the generation of oxygen gas can be suppressed. However, the generated carbon dioxide is easily captured by reacting it with an alkaline aqueous solution (when lime water is used as the alkaline aqueous solution, it is easily fixed as calcium carbonate), so it promotes the decomposition reaction of carbonate below, and organic An alkaline aqueous solution is preferred, which may have a similar effect from the standpoint of fixing carbon dioxide, which is a reaction product of the acid. In addition, as the lithium ion secondary battery is crushed in the aqueous solution, it is assumed that the battery components are eluted and the composition is changed (polluted). The aqueous solution used in the present invention also includes an aqueous solution whose composition has changed (contaminated) due to the elution of battery components after the crushing treatment of the lithium ion secondary battery. That is, after the lithium ion secondary battery is deactivated by the method of the present invention, the used aqueous solution is used to continuously deactivate the lithium ion secondary battery by the method of the present invention. It is also possible to carry out an activation treatment.

工程(1)において水溶液としてアルカリ水溶液を使用する場合、アルカリ水溶液中に含まれるアルカリ化合物は、水中に溶解させることでアルカリ性(特にpH10~14程度)を呈する化合物であれば特に制限はなく、例えば、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。これらのアルカリ化合物は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 When an alkaline aqueous solution is used as the aqueous solution in step (1), the alkaline compound contained in the alkaline aqueous solution is not particularly limited as long as it exhibits alkalinity (especially about pH 10 to 14) when dissolved in water. , calcium hydroxide, calcium oxide, magnesium hydroxide, magnesium oxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like. These alkali compounds can be used alone or in combination of two or more.

アルカリ水溶液中のアルカリ化合物の含有量は、飽和濃度以下とすると、リチウムイオン二次電池の失活化処理中の反応によりアルカリ化合物が消費される。具体的には、以下に詳述する。 If the content of the alkaline compound in the alkaline aqueous solution is below the saturation concentration, the alkaline compound will be consumed by the reaction during the deactivation treatment of the lithium ion secondary battery. Specifically, it will be described in detail below.

例えばリチウムイオン二次電池中のカーボネートが炭酸エチレンの場合は、水中でカーボネートが加水分解され、以下の反応が引き起こされる。 For example, when the carbonate in the lithium ion secondary battery is ethylene carbonate, the carbonate is hydrolyzed in water to cause the following reaction.

Figure 2023124857000001
Figure 2023124857000001

このとき水中に溶解した二酸化炭素はアルカリ化合物と反応して沈殿するため、上式のカーボネートの加水分解が促進される。例えば、アルカリ化合物が水酸化カルシウムである場合は、以下のように二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを形成する。 At this time, the carbon dioxide dissolved in the water reacts with the alkali compound and precipitates, thus promoting the hydrolysis of the carbonate of the above formula. For example, if the alkaline compound is calcium hydroxide, it reacts with carbon dioxide to form calcium carbonate as follows.

Figure 2023124857000002
Figure 2023124857000002

また、アルカリ化合物については、上記のカーボネートの分解反応に加え、後述のLiPFの分解反応にも消費される。このため、アルカリ水溶液中のアルカリ化合物の含有量は、飽和濃度以下とすると、リチウムイオン二次電池の失活化処理中の反応によりアルカリ化合物が消費され、カーボネートやLiPFの分解反応が進行しにくくなり、完全に無害化処理できない可能性がある。 In addition to the carbonate decomposition reaction described above, the alkali compound is also consumed in the decomposition reaction of LiPF 6 described below. Therefore, if the content of the alkaline compound in the alkaline aqueous solution is less than the saturation concentration, the alkaline compound will be consumed by the reaction during the deactivation treatment of the lithium ion secondary battery, and the decomposition reaction of carbonate and LiPF 6 will proceed. It may become difficult and may not be able to be completely detoxified.

このため、工程(1)において、アルカリ水溶液を使用する場合、アルカリ水溶液中のアルカリ化合物の含有量は、飽和濃度以上として、一部のアルカリ化合物を沈殿させておくことが好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池の失活化処理中の反応によりアルカリ化合物が消費されたとしても、その分沈殿からアルカリ水溶液中に溶解してアルカリ化合物の濃度を補充することができる。 Therefore, when using an alkaline aqueous solution in the step (1), it is preferable that the content of the alkaline compound in the alkaline aqueous solution is set to a saturated concentration or higher so that a part of the alkaline compound is precipitated. As a result, even if the alkaline compound is consumed by the reaction during the deactivation treatment of the lithium ion secondary battery, the concentration of the alkaline compound can be replenished by dissolving in the alkaline aqueous solution from the precipitate.

例えば、アルカリ化合物として水酸化カルシウムを採用する場合は、水酸化カルシウムは水100mL中に室温で0.17gしか溶解しないが、アルカリ水溶液中に含ませる水酸化カルシウムの量は過剰量として、溶解分と沈殿分を合わせて、水100mLに対して、例えば0.17~100g、特に0.4~10g添加することが好ましい。 For example, when calcium hydroxide is used as the alkaline compound, only 0.17 g of calcium hydroxide dissolves in 100 mL of water at room temperature. It is preferable to add, for example, 0.17 to 100 g, particularly 0.4 to 10 g, to 100 mL of water.

加えて、LiPFの分解は、溶解度の高いフッ化ナトリウム、フッ化カリウム等を生成するアルカリ金属化合物と比較して、溶解度の低いフッ化マグネシウムやフッ化カルシウム等を生成するアルカリ土類金属化合物(特に、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物;酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属酸化物等)の方が効果が高いことから、分解速度が速くなることが想定され好ましい。 In addition, the decomposition of LiPF6 yields alkaline earth metal compounds with low solubility such as magnesium fluoride and calcium fluoride compared to alkali metal compounds with high solubility such as sodium fluoride and potassium fluoride. (In particular, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide; alkaline earth metal oxides such as magnesium oxide and calcium hydroxide) are more effective, so the decomposition rate is faster. is assumed and preferable.

工程(1)において使用される水溶液のpHは、特に制限されるわけではなく、1~14とすることができるが、リチウムイオン二次電池の失活化処理の効率、安全性、経済性等の観点から、3~14が好ましく、4~13がより好ましい。なお、工程(1)において使用する水溶液をアルカリ水溶液とする場合は、そのpHを10~14、好ましくは11~13とすることもできる。 The pH of the aqueous solution used in step (1) is not particularly limited and can be from 1 to 14. From the viewpoint of, 3 to 14 are preferable, and 4 to 13 are more preferable. When the aqueous solution used in step (1) is an alkaline aqueous solution, its pH can be adjusted to 10-14, preferably 11-13.

本発明において、水溶液中に含まれるハロゲン化物イオンとしては、特に制限されるわけではなく、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等を採用することができる。ただし、水溶液として石灰水(水酸化カルシウム水溶液)を採用する、つまり、アルカリ化合物として水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを含ませる場合には、フッ化物イオンはカルシウムイオンと反応するために濃度を高くすることが困難である。ハロゲン化物イオン濃度を高くしたほうが、発生する酸素ガス量を低減しやすいため、ハロゲン化物イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等が好ましく、塩化物イオン、ヨウ化物イオン等がより好ましく、塩化物イオンがさらに好ましい。 In the present invention, halide ions contained in the aqueous solution are not particularly limited, and fluoride ions, chloride ions, bromide ions, iodide ions, and the like can be employed. However, when lime water (aqueous calcium hydroxide solution) is used as the aqueous solution, that is, when calcium hydroxide or calcium oxide is included as the alkaline compound, the concentration of fluoride ions should be increased to react with calcium ions. is difficult. The higher the halide ion concentration, the easier it is to reduce the amount of oxygen gas generated. Chloride ions are preferred, and chloride ions are more preferred.

上記したハロゲン化物イオンは、特に制限されるわけではないが、本発明はリチウムイオン二次電池を失活化させる方法であることを考慮して、リチウム塩として投入されることが好ましい。つまり、ハロゲン化物イオンを含む水溶液は、水溶液中に、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム等のハロゲン化リチウムの他、LiPF、LiBF等のハロゲン含有リチウム塩を投入することが好ましく、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム等を投入することがより好ましく、塩化リチウム、ヨウ化リチウム等を投入することがさらに好ましく、塩化リチウムを投入することが特に好ましい。 The above halide ion is not particularly limited, but is preferably introduced as a lithium salt, considering that the present invention is a method for deactivating a lithium ion secondary battery. That is, the aqueous solution containing halide ions is obtained by adding lithium halides such as lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, and lithium iodide, as well as halogen-containing lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 . More preferably, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, etc. are added, lithium chloride, lithium iodide, etc. are further preferably added, and lithium chloride is particularly preferably added.

本発明において、水溶液中に含まれるハロゲン化物イオンの濃度は、特に制限されるわけではないが、水溶液中で酸素ガスを発生させにくく、より安全に失活処理を行いやすい観点から、1.00×10-5~3.00mol/Lが好ましく、1.00×10-3~1.00mol/Lがより好ましく、5.00×10-2~0.80mol/Lがさらに好ましく、0.15~0.70mol/Lが特に好ましい。 In the present invention, the concentration of halide ions contained in the aqueous solution is not particularly limited. ×10 -5 to 3.00 mol/L is preferable, 1.00×10 -3 to 1.00 mol/L is more preferable, 5.00×10 -2 to 0.80 mol/L is more preferable, and 0.15 ~0.70 mol/L is particularly preferred.

本発明において、水溶液中に含まれる還元剤としては、特に制限されるわけではないが、水溶液のpHにおけるO/HOの標準酸化還元電位よりも卑な標準酸化還元電位の酸化還元対(Ox/Red)を有する還元体(Red)を採用することが好ましく、ヨウ化物イオン、低価数の硫黄系オキソ酸イオン(例えば、亜硫酸水素イオン、チオ硫酸イオン、二亜硫酸イオン、亜ジチオン酸イオン等の1~5価の硫黄系オキソ酸イオン等)、尿素化合物(例えば、尿素、チオ尿素、二酸化チオ尿素等)、低価数のリン系オキソ酸イオン(例えば、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオン等の1~3価のリン系オキソ酸イオン)、有機酸(例えば、ギ酸等のモノカルボン酸;シュウ酸、クエン酸、アスパラギン酸等のポリカルボン酸;アスコルビン酸等のラクトン)等を採用することができる。これらの還元剤を使用した場合には、酸素発生よりも還元剤の酸化が優先され、酸素ガスの発生を抑制することができる。水溶液中で酸素ガスを発生させにくく、より安全に失活処理を行いやすい観点から、ヨウ化物イオン、尿素化合物、有機酸等が好ましい。 In the present invention, the reducing agent contained in the aqueous solution is not particularly limited. It is preferable to employ a reductant (Red) having (Ox/Red), iodide ion, low-valent sulfur-based oxoacid ion (e.g., hydrogen sulfite ion, thiosulfate ion, disulfite ion, dithionite monovalent to pentavalent sulfur-based oxoacid ions, etc.), urea compounds (e.g., urea, thiourea, thiourea dioxide, etc.), low-valent phosphorus-based oxoacid ions (e.g., phosphite ion, monovalent to trivalent phosphorus-based oxoacid ions such as phosphite ions), organic acids (e.g., monocarboxylic acids such as formic acid; polycarboxylic acids such as oxalic acid, citric acid and aspartic acid; lactones such as ascorbic acid) etc. can be adopted. When these reducing agents are used, the oxidation of the reducing agent takes precedence over the generation of oxygen, and the generation of oxygen gas can be suppressed. Preferred are iodide ions, urea compounds, organic acids, and the like, from the viewpoints of less generation of oxygen gas in an aqueous solution and easier deactivation treatment.

上記した還元剤は、特に制限されるわけではないが、そのまま投入することもできるし、本発明はリチウムイオン二次電池を失活化させる方法であることを考慮して、リチウム塩として投入することもできる。つまり、還元剤を含む水溶液は、水溶液中に、ヨウ化リチウム;尿素、チオ尿素、二酸化チオ尿素等の尿素化合物;亜硫酸水素リチウム、チオ硫酸リチウム、二亜硫酸リチウム等の硫黄系オキソ酸リチウム;亜リン酸リチウム、次亜リン酸リチウム等のリン系オキソ酸リチウム;ギ酸、シュウ酸、クエン酸、アスパラギン酸、アスコルビン酸等の有機酸;ギ酸リチウム、シュウ酸リチウム、クエン酸リチウム、アスパラギン酸リチウム、アスコルビン酸リチウム等の有機酸リチウム等を投入することが好ましく、ヨウ化リチウムを投入することがより好ましい。 The above-described reducing agent is not particularly limited, but can be added as it is, or in the form of a lithium salt, considering that the present invention is a method for deactivating a lithium ion secondary battery. can also That is, the aqueous solution containing the reducing agent contains lithium iodide; urea compounds such as urea, thiourea, and thiourea dioxide; sulfur-based lithium oxo acids such as lithium hydrogen sulfite, lithium thiosulfate, and lithium disulfite; Phosphorus-based lithium oxoacids such as lithium phosphate and lithium hypophosphite; organic acids such as formic acid, oxalic acid, citric acid, aspartic acid and ascorbic acid; lithium formate, lithium oxalate, lithium citrate, lithium aspartate, It is preferable to add lithium organic acid such as lithium ascorbate, and it is more preferable to add lithium iodide.

本発明において、水溶液中に含まれる還元剤の濃度は、特に制限されるわけではないが、水溶液中で酸素ガスを発生させにくく、より安全に失活処理を行いやすい観点から、1.00×10-5~3.00mol/Lが好ましく、1.00×10-3~1.00mol/Lがより好ましく、5.00×10-2~0.80mol/Lがさらに好ましく、0.15~0.70mol/Lが特に好ましい。 In the present invention, the concentration of the reducing agent contained in the aqueous solution is not particularly limited. 10 −5 to 3.00 mol/L is preferable, 1.00×10 −3 to 1.00 mol/L is more preferable, 5.00×10 −2 to 0.80 mol/L is more preferable, and 0.15 to 0.70 mol/L is particularly preferred.

なお、工程(1)において使用する水溶液の使用量は過剰量が好ましい。具体的には、以下に詳述する。 The amount of the aqueous solution used in step (1) is preferably excessive. Specifically, it will be described in detail below.

本発明では、リチウムイオン二次電池中の活性なリチウム化合物が水と接触して優先的に反応し、水素を発生しながら穏やかに失活していく。この際の反応は、反応式:
LiC+yHO→y/2H+Li+yOH+xC
に従って進行する。この際、リチウムイオン二次電池の電解液中に含まれる可燃性の有機溶媒は、水中へ溶解させて希釈されるうえに、反応前後において酸素濃度は一定、つまり、反応により酸素が発生せず、水溶液が急激な温度上昇を防止する冷却剤としても機能するので、発火及び発熱を抑制することができ、安全な方法である。また、過剰量の水により、上記反応において水(HO)が不足することもない。
In the present invention, the active lithium compound in the lithium ion secondary battery comes into contact with water, reacts preferentially, and is gradually deactivated while generating hydrogen. The reaction at this time is the reaction formula:
LiC x +yH 2 O→y/2H 2 +Li + +yOH +xC
proceed according to At this time, the combustible organic solvent contained in the electrolyte of the lithium ion secondary battery is dissolved in water and diluted, and the oxygen concentration is constant before and after the reaction, that is, the reaction does not generate oxygen. Since the aqueous solution also functions as a cooling agent to prevent rapid temperature rise, ignition and heat generation can be suppressed, which is a safe method. Also, an excess amount of water does not cause a shortage of water (H 2 O) in the above reaction.

なお、この反応では、水酸化物イオンが発生するが、後述のカーボネートやLiPFの分解反応に消費されるため、pHを酸性領域、中性領域又はアルカリ性領域のうちの適切な範囲で維持し、失活化処理を継続して行いやすい。 In this reaction, hydroxide ions are generated, but they are consumed in the later-described decomposition reaction of carbonate and LiPF6 , so the pH should be maintained within an appropriate range of acidic, neutral, or alkaline. , it is easy to continue the deactivation treatment.

以上のことから、工程(1)において使用する水溶液の使用量は過剰量が好ましく、対象とするリチウムイオン二次電池の容量1Whに対して、50mL以上が好ましく、100mL以上がより好ましく、500mL以上がさらに好ましい。なお、工程(1)において使用する水溶液の使用量は多いほどよく、上限値は特に制限はないが、装置の小型化の観点からあまり多くの水溶液を用いるのは好ましくない。このため、水溶液は、対象とするリチウムイオン二次電池の容量1Whに対して、20L以下であるのが好ましい。通常、対象とするリチウムイオン二次電池の容量1Whに対して75mL~15L程度が特に好ましい。 Based on the above, the amount of the aqueous solution used in step (1) is preferably excessive, and is preferably 50 mL or more, more preferably 100 mL or more, more preferably 500 mL or more, relative to the capacity of the target lithium ion secondary battery 1 Wh. is more preferred. The amount of the aqueous solution used in the step (1) should be as large as possible, and the upper limit is not particularly limited. For this reason, the aqueous solution is preferably 20 L or less with respect to the capacity of 1 Wh of the target lithium-ion secondary battery. Generally, it is particularly preferable to use about 75 mL to 15 L with respect to 1 Wh of capacity of the target lithium ion secondary battery.

なお、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法において、投入されるリチウムイオン二次電池は、特に制限されない。例えば、使用済の廃リチウムイオン二次電池をそのまま投入することもできるし、使用済の廃リチウムイオン二次電池をあらかじめ放電処理を施した後に投入することもできる。このように、あらかじめ放電処理を施した場合には、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法を採用する際に、水素ガスと酸素ガスとが発生して水素爆発を起こす懸念をさらに低減しやすいとともに、急激な発熱により溶媒が燃焼して爆発する懸念もさらに低減しやすい。 In addition, in the method for deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, the lithium ion secondary battery to be charged is not particularly limited. For example, a used waste lithium ion secondary battery can be put in as it is, or a used waste lithium ion secondary battery can be put in after performing a discharge treatment in advance. In this way, when the discharge treatment is performed in advance, when the method of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention is adopted, there is a concern that hydrogen gas and oxygen gas will be generated and hydrogen explosion will occur. Furthermore, it is easy to reduce, and it is easy to further reduce the concern that the solvent will burn and explode due to sudden heat generation.

使用済の廃リチウムイオン二次電池をあらかじめ放電処理を施す場合は、当該廃リチウムイオン二次電池を水溶液中に浸漬することができる。 When the used waste lithium ion secondary battery is previously subjected to discharge treatment, the waste lithium ion secondary battery can be immersed in an aqueous solution.

放電処理に用いる水溶液は、特に制限されるわけではないが、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液等を採用することができる。 Although the aqueous solution used for the discharge treatment is not particularly limited, an aqueous sodium chloride solution, an aqueous potassium chloride solution, or the like can be used.

ただし、当該廃リチウムイオン二次電池を水溶液中に浸漬した場合、負極から水素ガスが発生することによって、溶液が中性からアルカリ性に変わり、リチウムイオン二次電池のアルミケースからも酸化溶解によって水素ガスが発生する。この場合、正極から同時に酸素ガスが発生すると、水素爆発の懸念があるだけでなく、アルミニウムの回収価値も低下する懸念がある。このような懸念を抑制するため、当該廃リチウムイオン二次電池を放電処理のために浸漬する水溶液中には、緩衝剤を含ませることが好ましい。 However, when the waste lithium ion secondary battery is immersed in an aqueous solution, hydrogen gas is generated from the negative electrode, and the solution changes from neutral to alkaline. Gas is generated. In this case, if oxygen gas is generated from the positive electrode at the same time, there is a concern not only about hydrogen explosion, but also about a decrease in the recovery value of aluminum. In order to suppress such concerns, it is preferable to include a buffer in the aqueous solution in which the waste lithium ion secondary battery is immersed for discharge treatment.

このような緩衝剤としては、具体的には、ホウ酸-塩化カリウム、炭酸水素ナトリウム、りん酸水素二ナトリウム等を採用することができる。 Specifically, boric acid-potassium chloride, sodium hydrogen carbonate, disodium hydrogen phosphate and the like can be employed as such a buffering agent.

水溶液中の緩衝剤の含有量は、特に制限されるわけではなく、当該廃リチウムイオン二次電池を水溶液中に浸漬した場合に弱アルカリ性(pH9~11)を維持できる程度に含まれていればよい。例えば、緩衝剤の含有量は、0.01~0.5mol/Lとすることが可能である。 The content of the buffering agent in the aqueous solution is not particularly limited, as long as it is contained to the extent that it can maintain weak alkalinity (pH 9 to 11) when the waste lithium ion secondary battery is immersed in the aqueous solution. good. For example, the buffer content can be 0.01-0.5 mol/L.

以上のように、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、水溶液中でリチウムイオン二次電池の開口を行う(工程(2))ことで、リチウムイオン二次電池中に含まれるリチウムを穏やかに失活させることが可能である。 As described above, in the method for deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, the lithium ion secondary battery is opened in an aqueous solution (step (2)), so that the lithium ion secondary battery It is possible to deactivate the included lithium gently.

特に、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、リチウムイオン二次電池中に存在する電解液の有機溶媒として含まれているカーボネート等が水溶液中で加水分解し、徐々に二酸化炭素を発生する。この際予想される分解反応は、例えばカーボネートが炭酸エチレンの場合は、以下の反応式が想定される。 In particular, in the method of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, the carbonate or the like contained as an organic solvent in the electrolytic solution present in the lithium ion secondary battery is hydrolyzed in the aqueous solution and gradually Generates carbon dioxide. At this time, the expected decomposition reaction is assumed to be the following reaction formula, for example, when the carbonate is ethylene carbonate.

Figure 2023124857000003
Figure 2023124857000003

本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、カーボネート等の有機溶媒の加水分解が速く、ガス発生の時間を短縮することが可能である点で有用である。 The method for deactivating a lithium ion secondary battery of the present invention is useful in that the hydrolysis of an organic solvent such as carbonate is rapid and the time for gas generation can be shortened.

また、水溶液中では、リチウムイオン二次電池中に存在する電解液の電解質塩として含まれているLiPFは、リチウムイオン二次電池の失活処理時には処理液に溶出する。この際、平衡論的・速度論的検討が残るが、LiPFはHFを生成しながら加水分解する。 In the aqueous solution, LiPF 6 contained as an electrolyte salt of the electrolyte present in the lithium ion secondary battery is eluted into the treatment liquid during deactivation treatment of the lithium ion secondary battery. At this time, LiPF 6 hydrolyzes while producing HF, although equilibrium theory and kinetic studies remain.

Figure 2023124857000004
Figure 2023124857000004

本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、有害なフッ化物イオンを塩として固定化しやすい。例えば、アルカリ水溶液として石灰水を使用する場合は、フッ化物イオンをフッ化カルシウム(CaF)としてその場で固定化しやすく、フッ化物イオンの分離工程を省略することができる。 In the method of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, harmful fluoride ions are likely to be immobilized as salts. For example, when lime water is used as the alkaline aqueous solution, the fluoride ions are easily immobilized on site as calcium fluoride (CaF 2 ), and the step of separating the fluoride ions can be omitted.

また、本発明の還元剤を共存させた水溶液中でのリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、水中での鉄系材料の腐食速度が遅いことが推定され、リチウムイオン二次電池の失活化処理施設等において、処理液が接する部材においても安価な鉄系材料を使用することが可能であり、材料選択の幅が広がる。 In addition, in the method of deactivating a lithium ion secondary battery in an aqueous solution coexisting with a reducing agent of the present invention, it is presumed that the corrosion rate of iron-based materials in water is slow, and the lithium ion secondary battery It is possible to use inexpensive iron-based materials for members that come into contact with the treatment liquid in deactivation treatment facilities, etc., and the range of material selection is widened.

(1-2)雰囲気
本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法(工程(1)及び(2))においては、雰囲気は特に制限されない。なかでも、水溶液中で酸素ガスを発生させにくく、より安全に失活処理を行いやすい観点から、窒素ガス雰囲気下、アルゴンガス雰囲気下等の不活性雰囲気下や、水素ガス雰囲気下等の還元性ガス雰囲気下が好ましい。
(1-2) Atmosphere In the method of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention (steps (1) and (2)), the atmosphere is not particularly limited. Among them, from the viewpoint of making it difficult to generate oxygen gas in an aqueous solution and facilitating safer deactivation, reducing properties such as under an inert atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere, an argon gas atmosphere, or a hydrogen gas atmosphere A gas atmosphere is preferred.

このような雰囲気を採用した場合には、雰囲気中に酸素が存在しないことから、リチウムイオン二次電池の失活化処理中において、水素ガスが発生したとしても化学的に安定となり、リチウムイオン二次電池の発火及び発熱の危険性をさらに抑制しやすい。 When such an atmosphere is adopted, since there is no oxygen in the atmosphere, even if hydrogen gas is generated during the deactivation process of the lithium ion secondary battery, it becomes chemically stable, and the lithium ion It is easier to further suppress the danger of ignition and heat generation of the secondary battery.

(1-3)温度
本発明のリチウムイオン二次電池の失活化方法(工程(1)及び(2))を行う温度は特に制限されず、例えば常温で行うこともできる。つまり、高温焼却が不要であり、より簡便で安全な方法とすることが可能である。具体的には、本発明のリチウムイオン二次電池の失活化方法(工程(1)及び(2))を行う温度は、例えば、5~80℃、好ましくは10~45℃とすることができる。
(1-3) Temperature The temperature at which the method for deactivating a lithium ion secondary battery of the present invention (steps (1) and (2)) is not particularly limited, and can be carried out at room temperature, for example. That is, high-temperature incineration is unnecessary, and a simpler and safer method can be achieved. Specifically, the temperature at which the lithium ion secondary battery deactivation method (steps (1) and (2)) of the present invention is performed is, for example, 5 to 80°C, preferably 10 to 45°C. can.

なお、本発明のリチウムイオン二次電池の失活化方法において、乾燥工程(工程(3))を行う場合は、乾燥条件は特に制限されず、常法にしたがうことができる。具体的には、乾燥工程(工程(3))を行う場合の温度は、本発明におけるリチウムイオン二次電池の失活反応を終了しやすい観点から、20~300℃が好ましく、30~200℃がより好ましい。 In addition, in the method for deactivating a lithium ion secondary battery of the present invention, when the drying step (step (3)) is performed, the drying conditions are not particularly limited, and a conventional method can be followed. Specifically, the temperature at which the drying step (step (3)) is performed is preferably 20 to 300° C., more preferably 30 to 200° C., from the viewpoint of easily completing the deactivation reaction of the lithium ion secondary battery in the present invention. is more preferred.

(1-4)開口処理
本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法において、リチウムイオン二次電池の開口処理としては、特に制限されず、種々様々な方法を採用することができる。具体的には、リチウムイオン二次電池を破砕又は切断したり、リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けたり、リチウムイオン二次電池のケーシングの一部又は全部を開封したりすることが挙げられる。なお、「リチウムイオン二次電池を破砕」とは、リチウムイオン電池を破き、砕くことを意味する。また、「リチウムイオン二次電池を破砕又は切断」は、リチウムイオン二次電池のケーシングのみを破砕又は切断して内部を露出させることのみを意味するものではない。「リチウムイオン二次電池を破砕又は切断」は、リチウムイオン二次電池の不特定の位置を破砕又は切断することによって、ケーシング内に配置される集電体、セパレータ等の収納部品も合わせて破砕又は切断することも意味する。
(1-4) Opening Treatment In the method for deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, the opening treatment of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and various methods can be employed. Specifically, crushing or cutting the lithium-ion secondary battery, making a hole through the casing of the lithium-ion secondary battery, or opening part or all of the casing of the lithium-ion secondary battery. is mentioned. Note that "crushing the lithium ion secondary battery" means breaking and crushing the lithium ion battery. Furthermore, "crushing or cutting the lithium ion secondary battery" does not mean only crushing or cutting the casing of the lithium ion secondary battery to expose the inside. "Crushing or cutting a lithium-ion secondary battery" refers to crushing or cutting an unspecified position of a lithium-ion secondary battery, and also crushes storage parts such as current collectors and separators placed in the casing. Or it also means to cut.

また、本発明では、リチウムイオン二次電池の破砕又は切断する回数は1回以上であれば特に限定されないものの、複数回数であることが好ましい。さらに、リチウムイオン二次電池を複数回数破砕又は切断する場合は、各々異なる位置を破砕または切断するのが好ましい。これにより、迅速な失活を図れるととともに、失活化後の工程における物理選別等の工程を迅速に進めることが可能である。 In addition, in the present invention, the number of times of crushing or cutting the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it is one or more times, but it is preferable to crush or cut the lithium ion secondary battery a plurality of times. Furthermore, when the lithium ion secondary battery is crushed or cut a plurality of times, it is preferable to crush or cut at different positions. As a result, rapid deactivation can be achieved, and steps such as physical selection in the steps after deactivation can be rapidly advanced.

この場合、リチウムイオン二次電池のケーシングの一部又は全部を切断する方法によれば、本発明のリチウムイオン二次電池の失活化方法のなかでも、特に安全に本発明のリチウムイオン二次電池の失活化処理を行うことができる。 In this case, according to the method of cutting a part or all of the casing of the lithium ion secondary battery, among the methods of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, the lithium ion secondary of the present invention is particularly safe. A deactivation treatment of the battery can be performed.

また、リチウムイオン二次電池を破砕又は切断したり、リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けたりする方法によれば、本発明のリチウムイオン二次電池の失活化方法のなかでも、失活化時間を特に短縮することができる。なお、従来の空気中で失活化を行う乾式法によれば、リチウムイオン二次電池を破砕又は切断したり、リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けたりする方法を採用すると、リチウムイオン二次電池が発火したり発熱したりするが、本発明のリチウムイオン二次電池の失活化方法を採用すれば、リチウムイオン二次電池を破砕又は切断したり、リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けたりしても、安全にリチウムイオン二次電池の失活化を行うことができる。 In addition, according to the method of crushing or cutting the lithium ion secondary battery or making a hole penetrating the casing of the lithium ion secondary battery, among the methods of deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention , the deactivation time can be particularly shortened. In addition, according to the conventional dry method of deactivation in air, if a method of crushing or cutting the lithium ion secondary battery or drilling a hole penetrating the casing of the lithium ion secondary battery is adopted, The lithium ion secondary battery ignites or generates heat, but if the lithium ion secondary battery deactivation method of the present invention is adopted, the lithium ion secondary battery can be crushed or cut, or the lithium ion secondary battery can be destroyed. The lithium ion secondary battery can be deactivated safely even if a hole is made through the casing of the battery.

(1-5)浸漬処理
上記のようにしてリチウムイオン二次電池に対して開口処理を施した後は、リチウムイオン二次電池中の活性なリチウム化合物が水溶液と接触して優先的に反応し、水素を発生しながら穏やかに失活していく。この際の反応は、反応式:
LiC+yHO→y/2H+Li+yOH+xC
に従って進行する。この際、リチウムイオン二次電池の電解液中に含まれる可燃性の有機溶媒は、水溶液中へ溶解させて希釈されるうえに、反応前後において酸素濃度は一定、つまり、反応により酸素が発生せず、水溶液が急激な温度上昇を防止する冷却剤としても機能するので、発火及び発熱を抑制することができ、安全な方法である。
(1-5) Immersion treatment After subjecting the lithium ion secondary battery to the opening treatment as described above, the active lithium compound in the lithium ion secondary battery comes into contact with the aqueous solution and reacts preferentially. , gradually deactivating while generating hydrogen. The reaction at this time is the reaction formula:
LiC x +yH 2 O→y/2H 2 +Li + +yOH +xC
proceed according to At this time, the combustible organic solvent contained in the electrolyte of the lithium ion secondary battery is dissolved in the aqueous solution and diluted, and the oxygen concentration is constant before and after the reaction, that is, the reaction does not generate oxygen. However, since the aqueous solution also functions as a cooling agent to prevent a rapid temperature rise, ignition and heat generation can be suppressed, which is a safe method.

なお、リチウムイオン二次電池を水溶液中に浸漬しつつ、浸漬電位を測定することで、失活化処理の正極の反応終了を判断することができる。水溶液中で酸素の発生の余地がなくなった時点を正極の失活化処理が終了した定義し、具体的には、浸漬電位が、O/HO酸化還元電位より低くなった時点で、酸素ガスの発生する余地がなくなるため、正極の失活化処理が終了したと判断することができる。具体的な浸漬時間は、正極からの酸素ガスの発生抑制のみならず、負極からの水素ガスの発生抑制等も考慮して、例えば、10分~130分とすることができる。例えば、ハロゲン化物イオンとして塩化物イオン、臭化物イオン等を含ませている場合は、リチウムイオン二次電池を浸漬してから1分程度で、浸漬電位が、O/HO酸化還元電位より低くなるため、浸漬時間は1分程度であっても、正極の失活化処理を終了することができる一方、負極の失活化処理を考慮すると、浸漬時間は10分以上とすることが好ましい。また、還元剤を含ませている場合は、リチウムイオン二次電池を浸漬してから15秒~7分程度で、浸漬電位が、O/HO酸化還元電位より低くなるため、正極の失活化処理が終了したと判断することができる。浸漬時間は、上記と同様に、負極の失活化処理を考慮すると、例えば、10分~130分とすることができる。ただし、いずれの場合も、リチウムイオン二次電池の正極のみを失活化処理する場合には、1分~7分程度の短時間の浸漬でも十分である。一方、ハロゲン化物イオンとしてフッ化物イオンを含ませている場合は、リチウムイオン二次電池を浸漬してから11~22分程度で、浸漬電位が、O/HO酸化還元電位より低くなるため、浸漬時間は、例えば、11分~42分とすることができ、フッ化物イオン濃度によって、11~13分とすることもでき、22~42分とすることもできる。 By measuring the immersion potential while the lithium ion secondary battery is immersed in the aqueous solution, it is possible to determine whether the reaction of the positive electrode in the deactivation treatment is completed. The time point when there is no more room for oxygen to be generated in the aqueous solution is defined as the end of the deactivation treatment of the positive electrode. Since there is no more room for oxygen gas to be generated, it can be determined that the positive electrode deactivation process is completed. A specific immersion time can be, for example, 10 minutes to 130 minutes, taking into consideration not only the suppression of oxygen gas generation from the positive electrode, but also the suppression of hydrogen gas generation from the negative electrode. For example, when chloride ions, bromide ions, or the like are included as halide ions, the immersion potential is lower than the O 2 /H 2 O redox potential in about 1 minute after the lithium ion secondary battery is immersed. Therefore, even if the immersion time is about 1 minute, the deactivation treatment of the positive electrode can be completed. In consideration of the deactivation treatment of the negative electrode, the immersion time is preferably 10 minutes or more. . In addition, when a reducing agent is included, the immersion potential becomes lower than the O 2 /H 2 O redox potential in about 15 seconds to 7 minutes after the lithium ion secondary battery is immersed. It can be determined that the deactivation process is finished. The immersion time can be, for example, 10 minutes to 130 minutes in consideration of the deactivation treatment of the negative electrode as described above. However, in any case, when only the positive electrode of the lithium ion secondary battery is deactivated, a short immersion of about 1 to 7 minutes is sufficient. On the other hand, when fluoride ions are included as halide ions, the immersion potential becomes lower than the O 2 /H 2 O redox potential in about 11 to 22 minutes after the lithium ion secondary battery is immersed. So, the immersion time can be, for example, 11 minutes to 42 minutes, and depending on the fluoride ion concentration, it can be 11 to 13 minutes, or it can be 22 to 42 minutes.

2.リチウムイオン二次電池から金属元素を分離回収する方法
本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法においては、有毒ガスも発生せず、比較的小型の設備で行うことができ、安全にリチウムイオン二次電池の解体を行うことが可能である。
2. Method for Separating and Recovering Metal Elements from Lithium-Ion Secondary Batteries In the method for deactivating lithium-ion secondary batteries of the present invention, no toxic gas is generated, the equipment can be relatively small, and the method is safe. It is possible to dismantle the lithium ion secondary battery.

このため、ごみ焼却場や自動車解体場等の都市部の各所や自働車の事故現場においても簡便且つ安全にリチウムイオン二次電池の失活処理を行うことができ、リチウムイオン二次電池を簡便且つ安全に解体及び輸送することが可能であり、ここから各元素を分離回収することができる。この分離回収方法の一例を図2に示す。 Therefore, it is possible to easily and safely deactivate the lithium ion secondary battery even in urban areas such as garbage incinerators and car dismantling sites, as well as at automobile accident sites. It can be easily and safely dismantled and transported, and each element can be separated and recovered from it. An example of this separation and recovery method is shown in FIG.

このようにして安全に失活処理されたリチウムイオン二次電池又はその破砕物には、リチウム、アルミニウム、銅、ニッケル、コバルト、マンガン等の金属元素等が含まれており、物理選別又は化学的な処理によって、それぞれ分離回収することが可能である。 Lithium ion secondary batteries that have been safely deactivated in this way or their crushed materials contain metal elements such as lithium, aluminum, copper, nickel, cobalt, manganese, etc. It is possible to separate and recover them by appropriate treatment.

本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法において、例えば、リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けたり、リチウムイオン二次電池のケーシングの一部又は全部を開封したりしている場合は、その後の処理を容易とするため、対象物を小粒径化することが好ましい。なお、図2では、図4に記載の切断装置を用いた切断処理によりリチウムイオン二次電池の失活化を行った例を記載している。 In the method for deactivating the lithium ion secondary battery of the present invention, for example, a hole is made through the casing of the lithium ion secondary battery, or part or all of the casing of the lithium ion secondary battery is opened. If so, it is preferable to reduce the particle size of the object in order to facilitate subsequent processing. Note that FIG. 2 shows an example in which a lithium ion secondary battery is deactivated by a cutting process using the cutting device shown in FIG.

具体的には、失活後の固形物から、まず、制御基板付きのケーシングをサイズで選別することができる。ここから、多くのアルミニウムを回収することが可能である。その後、所望の大きさ(図2では20mm×20mm)の大きさに切断し、その後、鉄球等を用いたボールミル等により、破砕することができる。 Specifically, casings with control boards can be first sorted by size from the solids after deactivation. From here it is possible to recover a lot of aluminum. After that, it can be cut into a desired size (20 mm×20 mm in FIG. 2) and then crushed by a ball mill or the like using iron balls or the like.

その後、例えば目開き0.5~3mm程度(図2では1mm)の篩分け(1)により、銅屑、アルミニウム屑、セパレータ片、ボールミルに使用した鉄球等を回収することが可能である。この混合物から磁力選別することで鉄球を回収し、また、目開き5~15mm程度(図2では10mm)の篩分け(2)により、セパレータ片を回収することが可能である。残部は銅屑及びアルミニウム屑の混合物であり、例えば、渦電流選別等の物理選別によって両者を分離し、既存の処理所へと出荷することが可能である。 After that, it is possible to collect copper scraps, aluminum scraps, separator pieces, iron balls used in the ball mill, etc. by sieving (1) with an opening of about 0.5 to 3 mm (1 mm in FIG. 2), for example. Iron balls can be recovered from this mixture by magnetic separation, and separator pieces can be recovered by sieving (2) with an opening of about 5 to 15 mm (10 mm in FIG. 2). The remainder is a mixture of scrap copper and scrap aluminum, which can be separated by physical sorting such as eddy current sorting and shipped to existing processing plants.

一方、上記篩分け(1)を施した後の懸濁液を濾過することで、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガン等の酸化物や、黒鉛粉末、水酸化アルミニウム、フッ化カルシウム等を分離することができる。これらは廃リチウムイオン二次電池処理物専門の中規模製錬所や既存の製錬所で処理することが可能である。ここから、リチウムの約7割、ニッケル、コバルト等のほとんどを固体で回収することができる。 On the other hand, by filtering the suspension after the sieving (1), oxides such as lithium, cobalt, nickel, manganese, etc., graphite powder, aluminum hydroxide, calcium fluoride, etc. can be separated. can be done. These can be processed at medium-scale smelters specializing in waste lithium-ion secondary battery waste and existing smelters. About 70% of lithium and most of nickel, cobalt, etc. can be recovered from this as a solid.

なお、有価元素はほとんど固体として回収することができ、特に、従来の乾式処理では回収することが困難であるリチウムや黒鉛等も、本発明の方法では固体として濃縮分離ができる点において有用である。また、本発明の方法では、銅及びアルミニウムについては金属として回収できるので、乾式プロセスのような酸浸出や還元等の化学的な処理が不要であり、その後容易にリサイクルが可能である。 Most valuable elements can be recovered as solids, and lithium, graphite, etc., which are difficult to recover by conventional dry processing, can be concentrated and separated as solids by the method of the present invention, which is useful. . In addition, since copper and aluminum can be recovered as metals in the method of the present invention, chemical treatments such as acid leaching and reduction, which are required in dry processes, are not required, and can be easily recycled thereafter.

以上から、本発明のリチウムイオン二次電池を失活化させる方法によれば、乾式プロセスと比較して、極めて小型且つ有価物の回収率が高い湿式リサイクルプロセスを実現することが可能である。好ましくは大型の廃リチウムイオン二次電池の集約施設や製錬所への輸送を安全且つ簡便なものへと変革することができる。例えば、各地のごみ焼却場や自動車の解体現場等に分散して処理場を設置し、各処理場でリチウムイオン二次電池の失活化処理することでネックとなっていた廃リチウムイオン二次電池の輸送問題を解決することが可能である。 As described above, according to the method for deactivating a lithium ion secondary battery of the present invention, it is possible to realize a wet recycling process that is extremely compact and has a high recovery rate of valuables compared to the dry process. Preferably, transportation of large-sized waste lithium ion secondary batteries to a collection facility or a smelter can be transformed into a safe and convenient one. For example, waste lithium-ion secondary batteries, which have been a bottleneck by installing treatment plants in various places such as garbage incineration plants and car dismantling sites, and deactivating lithium-ion secondary batteries at each treatment plant It is possible to solve the transportation problem of batteries.

また、図3に示す一例のようなリチウムイオン二次電池失活化装置を備える車両や可搬性を有する小型プラントを用意すれば、あらかじめ、ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液を浸した容器のチャンバー中に故障車等の廃リチウムイオン二次電池を投入し、次いで当該廃リチウムイオン二次電池を切断破砕部(例えば、切断刃と対向する一対のローラ)により切断及び破砕し、次いで、コンベア等により切断したリチウムイオン二次電池を運搬し、必要に応じて乾燥させて、破砕物を回収できる。この際、コンベア等の移動速度を調整することで、浸漬時間を調整することができる。 In addition, if a vehicle equipped with a lithium ion secondary battery deactivation device such as the example shown in FIG. A waste lithium ion secondary battery such as a broken car is put into the chamber of the container, then the waste lithium ion secondary battery is cut and crushed by a cutting and crushing unit (for example, a pair of rollers facing the cutting blade), and then , a conveyer or the like can transport the cut lithium ion secondary battery, dry it if necessary, and collect the crushed material. At this time, the immersion time can be adjusted by adjusting the moving speed of the conveyor or the like.

ここで、廃リチウムイオン二次電池を投入する部分には、大気と隔てる機構が設けられている。この機構により、蓋と水溶液の上に形成される空間が密閉されて、外部から隔離された閉鎖空間が形成される。この状態で、チューブを介してガス供給部(窒素生成機)から不活性ガス(窒素ガス)が供給されると、閉鎖空間に不活性ガスが満たされて、不活性ガス雰囲気が形成される。なお、還元性ガス(例えば、水素ガス等)が供給されると、閉鎖空間に還元性ガスが満たされて、還元性ガス雰囲気を形成することが可能である。 Here, the portion into which the waste lithium-ion secondary battery is put is provided with a mechanism for isolating it from the atmosphere. This mechanism seals the space formed above the lid and the aqueous solution to form a closed space isolated from the outside. In this state, when an inert gas (nitrogen gas) is supplied from the gas supply unit (nitrogen generator) through the tube, the closed space is filled with the inert gas to form an inert gas atmosphere. Note that when a reducing gas (for example, hydrogen gas or the like) is supplied, the closed space is filled with the reducing gas, and a reducing gas atmosphere can be formed.

そして、車両には、脱水、乾燥装置が設けられており、チャンバー内の水溶液とともに破砕物が通過することによって、破砕物を分離することが可能である。なお、破砕物が取り除かれた水溶液は、再度チャンバー内に供給される。 The vehicle is provided with a dehydrating and drying device, and the crushed matter can be separated by passing the crushed matter together with the aqueous solution in the chamber. The aqueous solution from which the crushed matter has been removed is supplied again into the chamber.

つまり、自動車解体現場や廃リチウムイオン二次電池の生じた現場でも実施することが可能である。その後、専用処理設備や製錬所に輸送し、各種金属元素のリサイクルや、処理液の廃液処理を行うことができる。以上から、発展途上国を含む世界各地で前処理所として利用することが可能である。 In other words, it can be carried out at a car dismantling site or a site where waste lithium ion secondary batteries are generated. After that, it can be transported to a dedicated treatment facility or smelter, where various metal elements can be recycled and waste liquid treatment can be performed. From the above, it can be used as a pretreatment station in various parts of the world, including developing countries.

以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited only to the examples.

本実施例において、「前処理なし」は、図5左図に示すように、ケーシングに対して何ら傷をつけず、ケーシング内に存在するリチウムイオン二次電池を露出させないことを意味する。 In this embodiment, "no pretreatment" means that the casing is not damaged and the lithium ion secondary battery present in the casing is not exposed, as shown in the left diagram of FIG.

本実施例において、「開封」は、図5中図に示すように、ケーシング内に存在するリチウムイオン二次電池には傷をつけないようにケーシングの一部だけを切除し、ケーシング内に存在するリチウムイオン二次電池を露出させることを意味する。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, "opening" means that only a part of the casing is removed so as not to damage the lithium ion secondary battery existing in the casing, and the battery existing in the casing is removed. It means exposing the lithium-ion secondary battery that

本実施例において、「切断」は、図5右図に示すように、ケーシング内に存在するリチウムイオン二次電池ごと、ケーシングを切断することを意味する。 In this embodiment, "cutting" means cutting the casing together with the lithium ion secondary battery present in the casing, as shown in the right diagram of FIG.

参考例1:石灰水中での失活処理及び元素回収
水溶液中に浸漬したリチウムイオン二次電池を切断した際の失活挙動を23~25℃において調査した。図2にリチウムイオン二次電池の失活処理のフローチャートを示す。窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、リチウムイオン二次電池の樹脂製外挿を除去し、アルミニウム製のケーシングを露出させた。図4に示すリチウムイオン二次電池切断装置のチャンバー1内に水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは1g)を沈殿させた石灰水を処理液として300mL充填し、試料台2に設置したリチウムイオン二次電池を浸漬した。その後、装置を動作させ、チャンバー1内に取り付けたステンレス鋼製の刃3にリチウムイオン二次電池を回転棒4で押し付けて切断した。この際、より安全に操作するため、落とし蓋5をチャンバー1内に配置した。なお、1回の装置の動作でリチウムイオン二次電池を切断できない場合は、繰り返し装置を動作させ、リチウムイオン二次電池を切断した。
Reference Example 1: The deactivation behavior when a lithium ion secondary battery immersed in a deactivation treatment in lime water and an element recovery aqueous solution was cut was investigated at 23 to 25°C. FIG. 2 shows a flow chart of deactivation processing of a lithium ion secondary battery. In a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume), the resin extrapolation of the lithium ion secondary battery was removed to expose the aluminum casing. The chamber 1 of the lithium ion secondary battery cutting apparatus shown in FIG. The installed lithium ion secondary battery was immersed. After that, the apparatus was operated, and the lithium ion secondary battery was pressed against a blade 3 made of stainless steel installed in the chamber 1 with a rotating rod 4 to cut it. At this time, a drop lid 5 was arranged in the chamber 1 for safer operation. When the lithium ion secondary battery could not be disconnected by one operation of the device, the device was operated repeatedly to disconnect the lithium ion secondary battery.

切断後のリチウムイオン二次電池は気泡の発生が終了するまで処理液に浸漬した状態で静置し、ガスのサンプリングを適宜行った。サンプリングしたガスはガスクロマトグラフィー((株)島津製作所製、GC-8A)により、酸素濃度及び水素濃度を分析した。結果を図6に示す。 After the cutting, the lithium ion secondary battery was allowed to stand in a state of being immersed in the treatment liquid until generation of air bubbles was completed, and the gas was appropriately sampled. The sampled gas was analyzed for oxygen concentration and hydrogen concentration by gas chromatography (GC-8A, manufactured by Shimadzu Corporation). The results are shown in FIG.

この結果、失活処理時に水素ガスが発生しており、負極中のリチウムが水との反応によって失活していることが示唆された。また、酸素濃度はほぼ一定であり、正極活物質の分解や水の酸化は無視できることが示唆された。 As a result, hydrogen gas was generated during the deactivation treatment, suggesting that lithium in the negative electrode was deactivated by reaction with water. In addition, the oxygen concentration was almost constant, suggesting that the decomposition of the positive electrode active material and the oxidation of water can be ignored.

反応終了後、処理液と固形物をグローブボックスから大気中に搬出し、固形物はアルミニウム製のケーシング片を手選別で取り除き、2cm×2cm程度の大きさに切断した。このようにして取り除いたケーシングから、86.7%のアルミニウムを金属アルミニウムとして回収することが可能であった。次に、切断後の固形物を鉄球(平均直径0.9cm)20個程度、脱イオン水100mLとともにポリプロピレン製ボトルに入れ、10時間のボールミルを行った。このようにして粉砕した固形物を、目開き1mmの篩で分別後、篩上の固体をさらに磁力選別、目開き10mmの篩分けによって、鉄球、銅屑・アルミ屑、セパレータ片に分離した。篩下には黒色の懸濁液が回収されるため、これを濾過することで黒色の粉末と透明なボールミル液を回収した。これらの回収物については一部をサンプリングして塩酸と過酸化水素の混合液で溶解させ、それぞれに含まれる金属元素をICP-AES法によって定量した。結果を図7及び8に示す。この結果、リチウム金属の69%、ニッケルの99.2%、コバルトの98.9%を固体酸化物として、銅の94.2%を金属銅として回収することが可能であった。 After completion of the reaction, the treated liquid and the solid matter were taken out from the glove box into the atmosphere, and the solid matter was removed from the casing pieces made of aluminum by manual screening and cut into pieces of about 2 cm×2 cm. It was possible to recover 86.7% of the aluminum as metallic aluminum from the casing thus removed. Next, about 20 iron balls (average diameter of 0.9 cm) and 100 mL of deionized water were placed in a polypropylene bottle, and the solid matter after cutting was ball-milled for 10 hours. After sorting the solids pulverized in this way with a sieve with an opening of 1 mm, the solids on the sieve were separated into iron balls, copper scraps/aluminum scraps, and separator pieces by magnetic separation and sieving with an opening of 10 mm. . A black suspension was recovered under the sieve, and was filtered to recover a black powder and a transparent ball mill liquid. A portion of these collected materials was sampled and dissolved in a mixed solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide, and the metal elements contained in each were quantified by the ICP-AES method. Results are shown in FIGS. As a result, it was possible to recover 69% of lithium metal, 99.2% of nickel, 98.9% of cobalt as solid oxides, and 94.2% of copper as metallic copper.

上記のとおり、水溶液中でリチウムイオン二次電池の開口処理を行うことで、安全にリチウムイオン二次電池の失活が可能であることが示されたが、さらなる安全性の担保には、正極の反応挙動の解明が重要である。 As described above, it was shown that the lithium ion secondary battery can be safely deactivated by performing the opening treatment of the lithium ion secondary battery in an aqueous solution. It is important to elucidate the reaction behavior of

合成例1:LiCl添加石灰水A
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、LiClを2.5g投入し、LiCl添加石灰水Aを得た。表1に示す溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.236mol/L、Ca2+:9.18×10-3mol/L、Cl:0.236mol/Lであり、pHは12.26であった。
Synthesis Example 1: LiCl-added lime water A
2.5 g of LiCl was added to 300 mL of lime water in which calcium hydroxide (2 g of calcium hydroxide was added to the treatment solution) was precipitated in a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume). and LiCl-added lime water A was obtained. The ion concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 are Li + : 0.236 mol/L, Ca 2+ : 9.18×10 −3 mol/L, Cl : 0.236 mol/L, and pH was 12.26.

合成例2:LiF添加石灰水A
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、LiFを2.5g投入し、LiF添加石灰水Aを得た。表1に示す溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.216mol/L、Ca2+:6.36×10-8mol/L、F:1.16×10-2mol/Lであり、pHは13.31であった。
Synthesis Example 2: LiF-added lime water A
In a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume) glove box, 2.5 g of LiF is added to 300 mL of lime water in which calcium hydroxide (2 g of calcium hydroxide is added to the treatment solution) is precipitated. and LiF-added lime water A was obtained. The ion concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 are Li + : 0.216 mol/L, Ca 2+ : 6.36×10 −8 mol/L, F : 1.16×10 −2 mol/ L and the pH was 13.31.

合成例3:LiCl添加石灰水B
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは4.45g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、LiClを1.27g投入し、LiCl添加石灰水Bを得た。表1に示す溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.100mol/L、Ca2+:9.18×10-3mol/L、Cl:0.100mol/Lであり、pHは12.26であった。
Synthesis Example 3: LiCl-added lime water B
In a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume), LiCl was added to 300 mL of lime water in which calcium hydroxide (4.45 g of calcium hydroxide was added to the treatment solution) was precipitated. 27 g of LiCl-added lime water B was obtained. The ion concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 are Li + : 0.100 mol/L, Ca 2+ : 9.18×10 −3 mol/L, Cl : 0.100 mol/L, and pH was 12.26.

合成例4:LiF添加石灰水B
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは4.45g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、LiFを0.78g投入し、LiF添加石灰水Bを得た。表1に示す溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.100mol/L、Ca2+:1.27×10-3mol/L、F:8.23×10-5mol/Lであり、pHは12.99であった。
Synthesis Example 4: LiF-added lime water B
In a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume), LiF was added to 300 mL of lime water in which calcium hydroxide (4.45 g of calcium hydroxide was added to the treatment solution) was precipitated. 78 g of LiF-added lime water B was obtained. The ion concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 are Li + : 0.100 mol/L, Ca 2+ : 1.27×10 −3 mol/L, F : 8.23×10 −5 mol/ L and the pH was 12.99.

合成例5:LiOH添加石灰水
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2.41g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、LiOHを1.70g投入し、LiOH添加石灰水を得た。表1に示す溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.24mol/L、Ca2+:2.17×10-4mol/Lであり、pHは13.4であった。
Synthesis Example 5: LiOH-added lime water 300 mL of lime water in which calcium hydroxide (2.41 g of calcium hydroxide added to the treatment liquid) was precipitated in a glove box with a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume). 1.70 g of LiOH was added to obtain LiOH-added lime water. The ion concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 were Li + : 0.24 mol/L, Ca 2+ : 2.17×10 −4 mol/L, and the pH was 13.4.

合成例6:CH COOLi添加石灰水
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2.40g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、CHCOOLi・2HOを7.21g投入し、CHCOOLi添加石灰水を得た。表1に示す溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.236mol/L、Ca2+:1.45×10-5mol/Lであり、pHは12.5であった。
Synthesis Example 6: CH 3 COOLi-added lime water Lime obtained by precipitating calcium hydroxide (2.40 g of calcium hydroxide added to the treatment liquid) in a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume). 7.21 g of CH 3 COOLi.2H 2 O was added to 300 mL of water to obtain CH 3 COOLi-added lime water. The ion concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 were Li + : 0.236 mol/L, Ca 2+ : 1.45×10 −5 mol/L, and the pH was 12.5.

合成例7:LiI添加石灰水
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2.41g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、LiIを9.47g投入し、LiI添加石灰水を得た。溶解度積から算出される各イオン濃度は、Li:0.24mol/L、Ca2+:1.35×10-2mol/L、I:0.24mol/Lであり、pHは12.3であった。
Synthesis Example 7: LiI-added lime water 300 mL of lime water in which calcium hydroxide (2.41 g of calcium hydroxide added to the treatment liquid) was precipitated in a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume). 9.47 g of LiI was added to obtain LiI-added lime water. Each ion concentration calculated from the solubility product is Li + : 0.24 mol/L, Ca 2+ : 1.35×10 −2 mol/L, I : 0.24 mol/L, and the pH is 12.3. Met.

合成例8:チオ尿素及びCH COOLi添加石灰水
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2.40g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、チオ尿素を5.39g、CHCOOLi・2HOを7.21g投入し、チオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を得た。表1に示す溶解度積から算出される各濃度は、Li:0.236mol/L、Ca2+:1.45×10-5mol/L、チオ尿素:0.236mol/Lであり、pHは11.8~12.1であった。
Synthesis Example 8: Thiourea and CH 3 COOLi-added lime water Precipitate calcium hydroxide (2.40 g of calcium hydroxide added to the treatment liquid) in a glove box under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume). 5.39 g of thiourea and 7.21 g of CH 3 COOLi.2H 2 O were added to 300 mL of lime water to obtain thiourea- and CH 3 COOLi-added lime water. The concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 are Li + : 0.236 mol/L, Ca 2+ : 1.45×10 -5 mol/L, Thiourea: 0.236 mol/L, and the pH is It was 11.8-12.1.

合成例9:アスコルビン酸及びCH COOLi添加石灰水
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2.40g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、アスコルビン酸を12.46g、CHCOOLi・2HOを7.21g投入し、アスコルビン酸及びCHCOOLi添加石灰水を得た。表1に示す溶解度積から算出される各濃度は、Li:0.236mol/L、Ca2+:0.11mol/L、アスコルビン酸:0.236mol/Lであり、pHは5.5であった。アスコルビン酸には解離反応(C⇔C +H、C ⇔C 2-+H)があるため、石灰水へ添加すると弱酸性となった。
Synthesis Example 9: Ascorbic acid and CH 3 COOLi-added lime water Precipitate calcium hydroxide (2.40 g of calcium hydroxide added to the treatment liquid) in a glove box under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume). 12.46 g of ascorbic acid and 7.21 g of CH 3 COOLi.2H 2 O were added to 300 mL of lime water to obtain ascorbic acid and CH 3 COOLi-added lime water. Each concentration calculated from the solubility product shown in Table 1 was Li + : 0.236 mol/L, Ca 2+ : 0.11 mol/L, ascorbic acid: 0.236 mol/L, and pH was 5.5. Ta. Since ascorbic acid has dissociation reactions (C 6 H 8 O 6C 6 H 7 O 6 - +H + , C 6 H 7 O 6 - ⇔ C 6 H 6 O 6 2- + H + ), lime water It became weakly acidic upon addition.

合成例10:アスコルビン酸、CH COOLi及びLiOH添加石灰水
窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、水酸化カルシウム(処理液中に投入した水酸化カルシウムは2.40g)を沈殿させた石灰水300mLに対して、アスコルビン酸を5.28g、CHCOOLi・2HOを7.21g、LiOH・HOを2.38g投入し、アスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水を得た。表1に示す溶解度積から算出される各濃度は、Li:0.236mol/L、Ca2+:1.45×10-5mol/L、アスコルビン酸:0.1mol/Lであり、pHは12.0~12.2であった。合成例9では弱酸性の水溶液となったため、LiOHを添加することでpHを12付近に調整した。
Synthesis Example 10: Ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water Calcium hydroxide in a glove box under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume) (2.40 g of calcium hydroxide was put into the treatment liquid) To 300 mL of lime water in which Added lime water was obtained. The concentrations calculated from the solubility products shown in Table 1 are Li + : 0.236 mol/L, Ca 2+ : 1.45×10 −5 mol/L, ascorbic acid: 0.1 mol/L, and the pH is It was 12.0-12.2. Since the aqueous solution was weakly acidic in Synthesis Example 9, the pH was adjusted to around 12 by adding LiOH.

Figure 2023124857000005
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Figure 2023124857000006
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実施例1~2(ガスクロマトグラフィー)
水溶液中で正極から発生するガスを分析した。実施例1では合成例1のLiCl添加石灰水Aを用い、実施例2では合成例2のLiF添加石灰水Aを用いて、図9に示す装置により、リチウムイオン二次電池中の正極の反応性(酸素発生、リチウムイオンのインターカレーションの反応量等)を評価した。
Examples 1-2 (gas chromatography)
The gas generated from the positive electrode in the aqueous solution was analyzed. In Example 1, the LiCl-added lime water A of Synthesis Example 1 was used, and in Example 2, the LiF-added lime water A of Synthesis Example 2 was used. The properties (oxygen generation, lithium ion intercalation reaction amount, etc.) were evaluated.

窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、リチウムイオン二次電池の樹脂製外挿を除去し、内部のリチウムイオン二次電池には傷をつけないようにケーシングの一部(側面のみ)を切除し、正極(3×10cm、1~2g程度、アルミニウム箔の両面に正極材Li0.23Ni0.86Co0.14を塗布したもの)を取り出した。 In a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume), remove the resin outer casing of the lithium-ion secondary battery, and remove a part of the casing so as not to damage the internal lithium-ion secondary battery. The positive electrode (3×10 cm 2 , about 1 to 2 g, aluminum foil coated with positive electrode material Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 on both sides) was taken out.

次いで、取り出した正極を、アルゴンフローの22~25℃の容器中において、合成例1のLiCl添加石灰水A又は合成例2のLiF添加石灰水Aに浸漬し、ガスを発生させて評価した。この際、1時間で発生したガスの体積を測定し、捕集管内のガスをガスクロマトグラフィー((株)島津製作所製、GC-8A)を用いて分析し、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス濃度を測定した。また、浸漬した正極を、X線回折(XRD)及び高周波誘導結合プラズマ(ICP)により分析し、リチウムイオンの正極へのインターカレーションの反応量を評価した。一例として、実施例1におけるガスクロマトグラフィーの結果を図10に示す。 Next, the positive electrode taken out was immersed in the LiCl-added lime water A of Synthesis Example 1 or the LiF-added lime water A of Synthesis Example 2 in an argon flow container at 22 to 25° C. to generate gas for evaluation. At this time, the volume of the gas generated in 1 hour was measured, and the gas in the collection tube was analyzed using gas chromatography (GC-8A, manufactured by Shimadzu Corporation), oxygen gas, hydrogen gas, nitrogen gas. Concentration was measured. In addition, the immersed positive electrode was analyzed by X-ray diffraction (XRD) and high frequency inductively coupled plasma (ICP) to evaluate the reaction amount of intercalation of lithium ions to the positive electrode. As an example, the results of gas chromatography in Example 1 are shown in FIG.

この結果、水素ガスの発生が検出されたが、酸素ガス及び窒素ガスも微量検出された。窒素ガスが検出されているため、以降の試験では、大気の混入に由来する酸素ガスのカウント数を補正して評価した。この結果を表3に示す。 As a result, generation of hydrogen gas was detected, but trace amounts of oxygen gas and nitrogen gas were also detected. Since nitrogen gas was detected, in subsequent tests, evaluation was performed by correcting the count number of oxygen gas derived from atmospheric mixing. The results are shown in Table 3.

Figure 2023124857000007
Figure 2023124857000007

実施例3~6及び比較例1~2(ハロゲン化物イオン共存下での浸漬電位)
石灰水中にリチウムイオン二次電池を浸漬した場合、正極中のリチウム量の変化をΔXLiと仮定すると、
酸化反応:
(1)4OH → O + 2HO + 4e
(2)Al + 3OH → Al(OH) + 3e
還元反応:
(3)Li0.23Ni0.86Co0.14 + ΔXLiLi + ΔXLi
→ Li0.23+ΔXLiNi0.86Co0.14
(4)2HO + 2e → H + 2OH
が想定され、上記の酸化反応及び還元反応がバランスしているものと想定される。
Examples 3-6 and Comparative Examples 1-2 (immersion potential in the presence of halide ions)
When the lithium ion secondary battery is immersed in lime water, assuming that the change in the amount of lithium in the positive electrode is ΔX Li ,
Oxidation reaction:
(1) 4OH → O 2 + 2H 2 O + 4e
(2) Al + 3OH → Al(OH) 3 + 3e
Reduction reaction:
(3) Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 + ΔX Li Li ++ ΔX Li e
→ Li 0.23 + ΔX Li Ni 0.86 Co 0.14 O 2
(4) 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH -
is assumed, and the above oxidation and reduction reactions are assumed to be in balance.

LiCl添加石灰水中での各反応での仮想的な分極曲線を図11に示し、LiF添加石灰水中での各反応での仮想的な分極曲線を図12に示す。 A hypothetical polarization curve for each reaction in LiCl-added lime water is shown in FIG. 11, and a hypothetical polarization curve for each reaction in LiF-added lime water is shown in FIG.

石灰水中にLiClを添加した場合は、アルミニウム酸化及び水素発生、つまり、(2)及び(4)の反応が主に進行すると想定され、酸素ガスが発生せず、正極の浸漬電位は大部分の時間で-2.28~-0.73Vの間にあるものと想定される。 When LiCl is added to lime water, it is assumed that aluminum oxidation and hydrogen generation, that is, the reactions of (2) and (4) mainly proceed, oxygen gas is not generated, and the immersion potential of the positive electrode is almost It is assumed to be between -2.28 and -0.73V in time.

一方、水溶液中にLiFを添加した場合は、アルミニウム酸化、インターカレーション及び酸素発生、つまり、(1)~(3)の反応が主に進行すると想定され、酸素ガスの発生を完全に抑制できるわけではないが、発生量を抑制することが可能であり、大部分の時間で正極の浸漬電位は0.48V以上と想定される。 On the other hand, when LiF is added to the aqueous solution, it is assumed that aluminum oxidation, intercalation and oxygen generation, that is, the reactions (1) to (3) mainly proceed, and the generation of oxygen gas can be completely suppressed. Although not necessarily, it is possible to suppress the amount generated, and it is assumed that the immersion potential of the positive electrode is 0.48 V or higher most of the time.

そこで、リチウム塩を含む石灰水中での正極の浸漬電位を測定した。実施例3では合成例1のLiCl添加石灰水Aを用い、実施例4では合成例2のLiF添加石灰水Aを用い、実施例5では合成例3のLiCl添加石灰水Bを用い、実施例6では合成例4のLiF添加石灰水Bを用い、比較例1では合成例5のLiOH添加石灰水を用い、比較例2では合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いて、図13に示す装置により、リチウム塩を含む石灰水中での正極の浸漬電位を測定した。 Therefore, the immersion potential of the positive electrode in lime water containing lithium salt was measured. Example 3 uses the LiCl-added lime water A of Synthesis Example 1, Example 4 uses the LiF-added lime water A of Synthesis Example 2, and Example 5 uses the LiCl-added lime water B of Synthesis Example 3. 6, the LiF-added lime water B of Synthesis Example 4 was used, the LiOH-added lime water of Synthesis Example 5 was used in Comparative Example 1, and the CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6 was used in Comparative Example 2. The apparatus shown was used to measure the immersion potential of the positive electrode in lime water containing lithium salt.

窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、リチウムイオン二次電池の樹脂製外挿を除去し、内部のリチウムイオン二次電池には傷をつけないようにケーシングの一部(側面のみ)を切除し、正極(3×10cm、1~2g程度、アルミニウム箔の両面に正極材Li0.23Ni0.86Co0.14を塗布したもの)を取り出した。 In a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume), remove the resin outer casing of the lithium-ion secondary battery, and remove a part of the casing so as not to damage the internal lithium-ion secondary battery. The positive electrode (3×10 cm 2 , about 1 to 2 g, aluminum foil coated with positive electrode material Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 on both sides) was taken out.

次いで、窒素雰囲気の容器中で、熱電対により温度を確認しながら、25℃において、取り出した正極をワニ口端子ではさんで、合成例1のLiCl添加石灰水A、合成例2のLiF添加石灰水A、合成例3のLiCl添加石灰水B、合成例4のLiF添加石灰水B、合成例5のLiOH添加石灰水、又は合成例6のCHCOOLi添加石灰水に浸漬した。対極としては白金線を使用し、参照電極としては、銀/塩化銀電極(3.33mol/L KCl)を使用し、攪拌子により60rpmで攪拌しながら、多チャンネルデータロガーを用いて、参照極に対する電極の電位を記録し、浸漬液中の酸化還元電位を評価した。また、実験には、脱気のため、事前にアルゴンバブリングを行ってから、浸漬した。また、正極の浸漬開始後は、浸漬液からバブラーを引き抜いた後に、セル内でアルゴンをフローした。 Next, in a container in a nitrogen atmosphere, while checking the temperature with a thermocouple, at 25 ° C., the extracted positive electrode was sandwiched between alligator terminals, LiCl-added lime water A of Synthesis Example 1, LiF-added lime of Synthesis Example 2. It was immersed in water A, LiCl-added lime water B of Synthesis Example 3, LiF-added lime water B of Synthesis Example 4, LiOH-added lime water of Synthesis Example 5, or CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6. A platinum wire was used as the counter electrode, and a silver/silver chloride electrode (3.33 mol/L KCl) was used as the reference electrode. The potential of the electrode against was recorded to evaluate the redox potential in the immersion liquid. In the experiment, argon bubbling was performed in advance for degassing before immersion. After starting the immersion of the positive electrode, after the bubbler was pulled out from the immersion liquid, argon was flowed in the cell.

結果を図14~16に示す。 The results are shown in Figures 14-16.

合成例5のLiOH添加石灰水を用いた比較例1では、正極を浸漬してから約130分は、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも貴な(高い)電位を示した。このため、正極を浸漬してから約130分は、酸素ガスが発生していることが想定されることから、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、130分以上は浸漬する必要があることが理解できる。なお、正極を浸漬してから約180分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は130~180分が好ましいことが理解できる。 In Comparative Example 1 using the LiOH-added lime water of Synthesis Example 5, the immersion potential was nobler (higher) than the O 2 /H 2 O redox potential for about 130 minutes after the positive electrode was immersed. Ta. For this reason, it is assumed that oxygen gas is generated for about 130 minutes after the positive electrode is immersed. I understand the need. About 180 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 130 to 180 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution.

また、合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いた比較例2では、正極を浸漬してから約7時間は、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも貴な(高い)電位を示した。このため、正極を浸漬してから約420分は、酸素ガスが発生していることが想定されることから、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、420分以上は浸漬する必要があることが理解できる。なお、正極を浸漬してから約800分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は420~800分が好ましいことが理解できる。 In addition, in Comparative Example 2 using the CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6, the immersion potential was nobler (higher) than the O 2 /H 2 O redox potential for about 7 hours after the positive electrode was immersed. ) indicated the potential. For this reason, it is assumed that oxygen gas is generated for about 420 minutes after the positive electrode is immersed. I understand the need. When about 800 minutes have passed since the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode was dissolved, so that the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 420 to 800 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution.

それに対して、合成例1のLiCl添加石灰水A、合成例2のLiF添加石灰水A、合成例3のLiCl添加石灰水B、又は合成例4のLiF添加石灰水Bを用いた、実施例3~6では、正極を浸漬してから短時間で浸漬電位が低下した。 On the other hand, the LiCl-added lime water A of Synthesis Example 1, the LiF-added lime water A of Synthesis Example 2, the LiCl-added lime water B of Synthesis Example 3, or the LiF-added lime water B of Synthesis Example 4 were used. In 3 to 6, the immersion potential decreased in a short time after the positive electrode was immersed.

具体的には、フッ化物イオン濃度が低いLiF添加石灰水の場合(実施例6)は、正極を浸漬してから約22分は、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも貴な(高い)電位を示したことから、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、22分以上は浸漬する必要があることが理解できる。なお、正極を浸漬してから約42分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は22~42分が好ましいことが理解できる。 Specifically, in the case of LiF-added lime water with a low fluoride ion concentration (Example 6), the immersion potential was lower than the O 2 /H 2 O redox potential for about 22 minutes after the positive electrode was immersed. Since a noble (high) potential was exhibited, it can be understood that immersion for 22 minutes or longer is necessary for safely deactivating the lithium ion secondary battery. About 42 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 22 to 42 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution.

また、フッ化物イオン濃度が高いLiF添加石灰水の場合(実施例4)は、正極を浸漬してから約11分は、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも貴な(高い)電位を示したことから、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、11分以上は浸漬する必要があることが理解できる。ただし、正極を浸漬してから約13分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は11~13分が好ましいことが理解できる。 In addition, in the case of LiF-added lime water with a high fluoride ion concentration (Example 4), the immersion potential was nobler than the O 2 /H 2 O redox potential for about 11 minutes after the positive electrode was immersed ( high) potential, it can be understood that the lithium ion secondary battery needs to be immersed for 11 minutes or more in order to deactivate safely. However, about 13 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 11 to 13 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution.

一方、LiCl添加石灰水の場合(実施例3及び5)は、塩化物イオン濃度が高い場合も低い場合も、正極を浸漬してから約1分で、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも卑な(低い)電位を示したことから、リチウムイオン二次電池の正極を安全に失活させるためには、1分以上浸漬すればよいことが理解できる。ただし、正極を浸漬してから約13~15分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は1~13分が好ましいことが理解できる。ただし、負極の失活には10分の浸漬を要することから、リチウムイオン二次電池としての失活には浸漬時間は10~13分が好ましいことが理解できる。 On the other hand, in the case of LiCl-added lime water (Examples 3 and 5), regardless of whether the chloride ion concentration is high or low, about 1 minute after the positive electrode is immersed, the immersion potential is O 2 /H 2 O Since the potential was less base (lower) than the oxidation-reduction potential, it can be understood that the positive electrode of the lithium ion secondary battery should be immersed for 1 minute or more in order to safely deactivate it. However, about 13 to 15 minutes after the positive electrode is immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolves, making the immersion potential lower than the H 2 O/H 2 redox potential. ), it can be understood that the immersion time is preferably 1 to 13 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution. However, since the deactivation of the negative electrode requires immersion for 10 minutes, it can be understood that the immersion time is preferably 10 to 13 minutes for deactivation as a lithium ion secondary battery.

実施例7~10及び比較例1~2(還元剤共存下での浸漬電位)
石灰水中にリチウムイオン二次電池を浸漬した場合、正極中のリチウム量の変化をΔXLiと仮定すると、
酸化反応:
(1)4OH → O + 2HO + 4e
(2)Al + 3OH → Al(OH) + 3e
還元反応:
(3)Li0.23Ni0.86Co0.14 + ΔXLiLi + ΔXLi
→ Li0.23+ΔXLiNi0.86Co0.14
(4)2HO + 2e → H + 2OH
が想定され、上記の酸化反応及び還元反応がバランスしているものと想定される。
Examples 7-10 and Comparative Examples 1-2 (immersion potential in the presence of a reducing agent)
When the lithium ion secondary battery is immersed in lime water, assuming that the change in the amount of lithium in the positive electrode is ΔX Li ,
Oxidation reaction:
(1) 4OH → O 2 + 2H 2 O + 4e
(2) Al + 3OH → Al(OH) 3 + 3e
Reduction reaction:
(3) Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 + ΔX Li Li ++ ΔX Li e
→ Li 0.23 + ΔX Li Ni 0.86 Co 0.14 O 2
(4) 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH -
is assumed, and the above oxidation and reduction reactions are assumed to be in balance.

ただし、正極がアルミニウム箔から剥がれた場合や、アルミニウム箔が全て溶解した後等のように、アルミニウムが酸化されない状況になった場合を想定すると、酸素ガスの発生や、水素ガスへの引火、爆発の懸念が考えられる。本発明では、還元剤を系内に添加することで、アルミニウムが犠牲防触的に酸化されない状況になった場合においても、酸素ガスの発生を抑制することを想定している。 However, assuming that the positive electrode is peeled off from the aluminum foil or that the aluminum is not oxidized, such as after the aluminum foil has completely melted, oxygen gas may be generated, hydrogen gas may ignite, or explode. concerns are considered. In the present invention, it is assumed that the addition of a reducing agent to the system suppresses the generation of oxygen gas even when aluminum is not oxidized sacrificially.

熱力学的検討を行うため、I-HO系の電位-pH図を図17に示す。アルカリ水溶液として石灰水を使用する場合を想定すると、石灰水のpHは約12.5であるため、pH12.5における挙動を検討する。pHが12.5の時点では、図16から、O/HOの酸化還元電位は0.49V vs SHE(点A)であり、IO /Iの酸化還元電位は0.36V vs SHE(点B)であることが理解できる。そうすると、還元剤としてヨウ化物イオン(I)が含まれている場合は、IO /Iの酸化還元電位のほうが、O/HOの酸化還元電位よりも卑な(低い)電位であるため、酸素発生反応よりも、ヨウ化物イオン(I)の酸化反応が優先されることとなり、酸素ガスの発生を抑制することができる。つまり、還元剤としては、水溶液のpHにおいて、O/HOの酸化還元電位よりも卑な(低い)酸化還元電位を有する酸化反応を起こすことができる物質を採用することができる。 A potential-pH diagram for the I—H 2 O system is shown in FIG. 17 for thermodynamic studies. Assuming that lime water is used as the alkaline aqueous solution, the pH of lime water is approximately 12.5, so the behavior at pH 12.5 will be examined. At a pH of 12.5, from FIG. 16, the redox potential of O 2 /H 2 O is 0.49 V vs SHE (point A), and the redox potential of IO 3 /I is 0.36 V. vs SHE (point B). Then, when an iodide ion (I ) is contained as a reducing agent, the redox potential of IO 3 /I is less noble (lower) than the redox potential of O 2 /H 2 O. Because of the potential, the oxidation reaction of iodide ions (I ) takes precedence over the oxygen generation reaction, and the generation of oxygen gas can be suppressed. That is, as the reducing agent, a substance capable of causing an oxidation reaction having an oxidation-reduction potential that is less noble (lower) than the oxidation-reduction potential of O 2 /H 2 O at the pH of the aqueous solution can be used.

結果を確認するため、リチウム塩を含む石灰水中での正極の浸漬電位を測定した。実施例7では合成例7のLiI添加石灰水を用い、実施例8では合成例8のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を用い、実施例9では合成例9のアスコルビン酸及びCHCOOLi添加石灰水を用い、実施例10では合成例10のアスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水を用い、比較例1では合成例5のLiOH添加石灰水を用い、比較例2では合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いて、図13に示す装置により、リチウム塩を含む石灰水中での正極の浸漬電位を測定した。 To confirm the results, the immersion potential of the positive electrode in lime water containing lithium salt was measured. Example 7 uses the LiI-added lime water of Synthesis Example 7, Example 8 uses the thiourea and CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 8, and Example 9 uses ascorbic acid and CH 3 COOLi of Synthesis Example 9. Using lime water, Example 10 uses ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water of Synthesis Example 10, Comparative Example 1 uses LiOH-added lime water of Synthesis Example 5, and Comparative Example 2 uses LiOH-added lime water of Synthesis Example 6. Using CH 3 COOLi-added lime water, the immersion potential of the positive electrode in lime water containing lithium salt was measured by the apparatus shown in FIG.

窒素雰囲気(酸素濃度:1体積%未満)のグローブボックス中で、リチウムイオン二次電池の樹脂製外挿を除去し、内部のリチウムイオン二次電池には傷をつけないようにケーシングの一部(側面のみ)を切除し、正極(3×10cm、1~2g程度、アルミニウム箔の両面に正極材Li0.23Ni0.86Co0.14を塗布したもの)を取り出した。 In a glove box in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: less than 1% by volume), remove the resin outer casing of the lithium-ion secondary battery, and remove a part of the casing so as not to damage the internal lithium-ion secondary battery. The positive electrode (3×10 cm 2 , about 1 to 2 g, aluminum foil coated with positive electrode material Li 0.23 Ni 0.86 Co 0.14 O 2 on both sides) was taken out.

次いで、窒素雰囲気の容器中で、熱電対により温度を確認しながら、25℃において、取り出した正極をワニ口端子ではさんで、合成例7のLiI添加石灰水、合成例8のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水、合成例9のアスコルビン酸及びCHCOOLi添加石灰水、合成例10のアスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水、合成例5のLiOH添加石灰水、又は合成例6のCHCOOLi添加石灰水に浸漬した。対極としては白金線を使用し、参照電極としては、銀/塩化銀電極(3.33mol/L KCl)を使用し、攪拌子により60rpmで攪拌しながら、多チャンネルデータロガーを用いて、参照極に対する電極の電位を記録し、浸漬液中の酸化還元電位を評価した。また、実験には、脱気のため、事前にアルゴンバブリングを行ってから、浸漬した。また、正極の浸漬開始後は、浸漬液からバブラーを引き抜いた後に、セル内でアルゴンをフローした。 Then, in a container in a nitrogen atmosphere, while confirming the temperature with a thermocouple, at 25 ° C., the extracted positive electrode was sandwiched between alligator terminals, LiI-added lime water of Synthesis Example 7, thiourea and CH of Synthesis Example 8 3 COOLi-added lime water, ascorbic acid and CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 9, ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water of Synthesis Example 10, LiOH-added lime water of Synthesis Example 5, or Synthesis Example 6 It was immersed in CH 3 COOLi-added lime water. A platinum wire was used as the counter electrode, and a silver/silver chloride electrode (3.33 mol/L KCl) was used as the reference electrode. The potential of the electrode against was recorded to evaluate the redox potential in the immersion liquid. In the experiment, argon bubbling was performed in advance for degassing before immersion. After starting the immersion of the positive electrode, after the bubbler was pulled out from the immersion liquid, argon was flowed in the cell.

合成例7のLiI添加石灰水を用いた実施例7の浸漬電位の結果を図18に示し、合成例8のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を用いた実施例8の浸漬電位の結果を図19に示し、合成例9のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を用いた実施例9の浸漬電位の結果を図20に示し、合成例10のアスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水を用いた実施例10の浸漬電位の結果を図21に示す。なお、合成例5のLiOH添加石灰水を用いた比較例1及び合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いた比較例2の浸漬電位の結果は、図14~15に示されている。 The results of the immersion potential of Example 7 using the LiI-added lime water of Synthesis Example 7 are shown in FIG. FIG. 20 shows the results of the immersion potential of Example 9 using the thiourea and CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 9, and the ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water of Synthesis Example 10. FIG. 21 shows the immersion potential results for Example 10 using . The immersion potential results of Comparative Example 1 using the LiOH-added lime water of Synthesis Example 5 and Comparative Example 2 using the CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6 are shown in FIGS.

合成例5のLiOH添加石灰水を用いた比較例1では、正極を浸漬してから約130分は、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも貴な(高い)電位を示した。このため、正極を浸漬してから約130分は、酸素ガスが発生していることが想定されることから、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、130分以上は浸漬する必要があることが理解できる。なお、正極を浸漬してから約180分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は、130~180分が好ましいことが理解できる。 In Comparative Example 1 using the LiOH-added lime water of Synthesis Example 5, the immersion potential was nobler (higher) than the O 2 /H 2 O redox potential for about 130 minutes after the positive electrode was immersed. Ta. For this reason, it is assumed that oxygen gas is generated for about 130 minutes after the positive electrode is immersed. I understand the need. About 180 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 130 to 180 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution.

また、合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いた比較例2では、正極を浸漬してから約7時間は、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも貴な(高い)電位を示した。このため、正極を浸漬してから約7時間は、酸素ガスが発生していることが想定されることから、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、7時間以上は浸漬する必要があることが理解できる。なお、正極を浸漬してから約13時間経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は7時間~13時間が好ましいことが理解できる。 In addition, in Comparative Example 2 using the CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6, the immersion potential was nobler (higher) than the O 2 /H 2 O redox potential for about 7 hours after the positive electrode was immersed. ) indicated the potential. For this reason, it is assumed that oxygen gas is generated for about 7 hours after the positive electrode is immersed. I understand the need. About 13 hours after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, so that the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 7 to 13 hours in order to avoid a large pH change accompanying dissolution.

比較例1~2では、リチウムイオンのインターカレーション反応により、電位が貴に(高く)保持され、酸素ガスが長時間発生し続けるため、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるためには、長時間の浸漬が必要になることが理解できる。 In Comparative Examples 1 and 2, the potential is kept noble (high) due to the intercalation reaction of lithium ions, and oxygen gas continues to be generated for a long time. , it can be understood that long-term immersion is required.

それに対して、合成例7のLiI添加石灰水を用いた実施例7、合成例8のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を用いた実施例8、合成例9のアスコルビン酸及びCHCOOLi添加石灰水を用いた実施例9、合成例10のアスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水を用いた実施例10では、正極を浸漬してから短時間で浸漬電位が低下した。 On the other hand, Example 7 using the LiI-added lime water of Synthesis Example 7, Example 8 using the thiourea and CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 8, and ascorbic acid and CH 3 COOLi of Synthesis Example 9 were added. In Example 9 using lime water and Example 10 using ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water of Synthesis Example 10, the immersion potential decreased in a short time after the positive electrode was immersed.

具体的には、LiI添加石灰水の場合(実施例7)は、正極を浸漬してから1分以内(15秒前後)で、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも卑な(低い)電位を示したことから、リチウムイオン二次電池の正極を安全に失活させるためには、15秒以上浸漬すればよいことが理解できる。ただし、正極を浸漬してから約130分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は15秒~130分が好ましいことが理解できる。ただし、負極の失活には10分の浸漬を要することから、リチウムイオン二次電池としての失活には浸漬時間は10~130分が好ましいことが理解できる。 Specifically, in the case of LiI-added lime water (Example 7), the immersion potential was lower than the O 2 /H 2 O redox potential within 1 minute (around 15 seconds) after the positive electrode was immersed. It can be understood that immersion for 15 seconds or longer is sufficient to deactivate the positive electrode of the lithium ion secondary battery safely. However, about 130 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 15 seconds to 130 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution. However, since the deactivation of the negative electrode requires immersion for 10 minutes, it can be understood that the immersion time is preferably 10 to 130 minutes for deactivation as a lithium ion secondary battery.

また、チオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水の場合(実施例8)は、正極を浸漬してから4分で、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも卑な(低い)電位を示したことから、チオ尿素が還元剤として有効に機能しており、リチウムイオン二次電池の正極を安全に失活させるためには、4分以上浸漬すればよいことが理解できる。ただし、正極を浸漬してから約350分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は4~350分が好ましいことが理解できる。ただし、負極の失活には10分の浸漬を要することから、リチウムイオン二次電池としての失活には浸漬時間は10~350分が好ましいことが理解できる。なお、チオ尿素を使用した場合は、正極におけるアルミニウム集電体の露出が少ないためか、二段階の反応が起こっていることが見られ、浸漬電位がO/HO酸化還元電位よりも卑な(低い)電位を示した後にHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するまでには多くの時間を要した。また、図19からは、白金極の電位は-0.3V付近で安定していることから、チオ尿素が酸化する酸化還元反応の平衡電位は約-0.3Vであることが示唆されている。 In addition, in the case of thiourea and CH 3 COOLi-added lime water (Example 8), the immersion potential was lower (lower) than the O 2 /H 2 O redox potential 4 minutes after the positive electrode was immersed. Since the potential was shown, it can be understood that thiourea functions effectively as a reducing agent, and that immersion for 4 minutes or more is sufficient for safely deactivating the positive electrode of the lithium ion secondary battery. However, about 350 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a more base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 4 to 350 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution. However, since the deactivation of the negative electrode requires immersion for 10 minutes, it can be understood that the immersion time is preferably 10 to 350 minutes for deactivation as a lithium ion secondary battery. In the case of using thiourea, it can be seen that a two-step reaction occurs, probably because the exposure of the aluminum current collector in the positive electrode is small, and the immersion potential is higher than the O 2 /H 2 O redox potential. After exhibiting a base (low) potential, it took a long time to transition to a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. Further, from FIG. 19, since the potential of the platinum electrode is stable around -0.3 V, it is suggested that the equilibrium potential of the oxidation-reduction reaction in which thiourea is oxidized is about -0.3 V. .

また、アスコルビン酸及びCHCOOLi添加石灰水の場合(実施例9)は、正極を浸漬してから0分で、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも卑な(低い)電位を示したことから、アスコルビン酸が還元剤として有効に機能しており、リチウムイオン二次電池の正極を安全に失活させるためには、0分以上浸漬すればよいことが理解できる。また、正極を浸漬してから20時間以上経過しても、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移しないため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は0分以上の時間から適宜調整できることが理解できる。ただし、負極の失活には10分の浸漬を要することから、リチウムイオン二次電池としての失活には浸漬時間は10分以上の時間から適宜調整できることが理解できる。なお、図20からは、白金極の電位は0V付近で安定していることから、アスコルビン酸とアスコルビン酸の酸化体との平衡電位は約0Vであることが示唆されている。 In addition, in the case of ascorbic acid and CH 3 COOLi-added lime water (Example 9), the immersion potential was lower (lower) than the O 2 /H 2 O redox potential at 0 minutes after the positive electrode was immersed. Ascorbic acid functions effectively as a reducing agent, and it can be understood that immersion for 0 minutes or longer is sufficient to safely deactivate the positive electrode of the lithium ion secondary battery. In addition, even if 20 hours or more have passed since the positive electrode was immersed, the immersion potential does not change to a potential less noble (lower) than the H 2 O/H 2 oxidation-reduction potential, so a significant change in pH due to dissolution is avoided. Therefore, it can be understood that the immersion time can be appropriately adjusted from 0 minutes or more. However, since 10 minutes of immersion is required to deactivate the negative electrode, it can be understood that the immersion time can be appropriately adjusted from 10 minutes or more for deactivation as a lithium ion secondary battery. Note that FIG. 20 suggests that the equilibrium potential of ascorbic acid and its oxidant is about 0V because the potential of the platinum electrode is stable around 0V.

また、アスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水の場合(実施例10)は、正極を浸漬してから7分で、浸漬電位は、O/HO酸化還元電位よりも卑な(低い)電位を示したことから、アスコルビン酸が還元剤として有効に機能しており、リチウムイオン二次電池の正極を安全に失活させるためには、7分以上浸漬すればよいことが理解できる。ただし、正極を浸漬してから約13分経過すると、正極に使われているアルミニウム集電体が溶解することで、浸漬電位はHO/H酸化還元電位よりも卑な(低い)電位に推移するため、溶解にともなう大幅なpH変化を避けるためには、浸漬時間は7~13分が好ましいことが理解できる。ただし、負極の失活には10分の浸漬を要することから、リチウムイオン二次電池としての失活には浸漬時間は10~13分が好ましいことが理解できる。なお、図21からは、白金極の電位は水素ガスの発生前では-0.3V付近で安定していることから、アスコルビン酸とアスコルビン酸の酸化体との平衡電位は約-0.3Vであることが示唆されている。 In the case of ascorbic acid, CH 3 COOLi, and LiOH-added lime water (Example 10), the immersion potential was lower than the O 2 /H 2 O redox potential 7 minutes after the positive electrode was immersed ( (low) potential, it can be understood that ascorbic acid functions effectively as a reducing agent, and that immersion for 7 minutes or more is sufficient for safely deactivating the positive electrode of the lithium ion secondary battery. . However, about 13 minutes after the positive electrode was immersed, the aluminum current collector used in the positive electrode dissolved, and the immersion potential became a base (lower) potential than the H 2 O/H 2 redox potential. , it can be understood that the immersion time is preferably 7 to 13 minutes in order to avoid a large pH change accompanying dissolution. However, since the deactivation of the negative electrode requires immersion for 10 minutes, it can be understood that the immersion time is preferably 10 to 13 minutes for deactivation as a lithium ion secondary battery. From FIG. 21, it can be seen that the potential of the platinum electrode is stable around −0.3 V before the generation of hydrogen gas, so the equilibrium potential between ascorbic acid and the oxidant of ascorbic acid is approximately −0.3 V. Something is suggested.

上記の比較例1~2の結果のように、リチウムイオンのインターカレーション反応により、電位が貴に(高く)保持され、酸素ガスが長時間発生し続けることを考慮すれば、本発明では、リチウムイオンが存在するにもかかわらず、ハロゲン化物イオンや還元剤の存在により、このリチウムイオンのインターカレーション反応が抑制され、酸素ガスの発生を抑制しているために、リチウムイオン二次電池を安全に失活させるための浸漬時間を短くすることが可能であると想定される。 As in the results of Comparative Examples 1 and 2 above, the intercalation reaction of lithium ions keeps the potential noble (high) and oxygen gas continues to be generated for a long time. Despite the presence of lithium ions, the presence of halide ions and reducing agents suppresses the intercalation reaction of lithium ions and suppresses the generation of oxygen gas. It is envisioned that shorter immersion times may be possible for safe quenching.

このことを確認するため、実施例1~2と同様に、合成例7のLiI添加石灰水を用いた実施例7、合成例8のチオ尿素及びCHCOOLi添加石灰水を用いた実施例8、合成例10のアスコルビン酸、CHCOOLi及びLiOH添加石灰水を用いた実施例10、合成例6のCHCOOLi添加石灰水を用いた比較例2において、正極を浸漬中に発生するガス量をガスクロマトグラフィで測定した。ただし、測定中、ガスクロマトグラフィでは、水素ガス及び酸素ガスのみならず、窒素ガスも検出された。窒素ガスは、空気が混入することにより検出されるものなので、窒素ガスのカウント数に応じて、酸素ガスのカウント数を補正し、空気の混入による影響を最小限とした結果を算出した。この結果を表4に示す。 In order to confirm this, Example 7 using the LiI-added lime water of Synthesis Example 7 and Example 8 using the thiourea and CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 8 were carried out in the same manner as in Examples 1 and 2. , Example 10 using ascorbic acid, CH 3 COOLi and LiOH-added lime water of Synthesis Example 10, and Comparative Example 2 using CH 3 COOLi-added lime water of Synthesis Example 6, the amount of gas generated during immersion of the positive electrode was measured by gas chromatography. However, during the measurement, gas chromatography detected not only hydrogen gas and oxygen gas, but also nitrogen gas. Nitrogen gas is detected when it is mixed with air. Therefore, the count number of oxygen gas was corrected according to the count number of nitrogen gas, and the result that minimized the influence of the mixture of air was calculated. The results are shown in Table 4.

Figure 2023124857000008
Figure 2023124857000008

表4から、比較例2と比較し、実施例7、8及び10では酸素ガスの発生量が極めて少ないか又は酸素ガスが全く発生しておらず、リチウムイオン二次電池を安全に失活させることができることが示唆されている。 From Table 4, compared with Comparative Example 2, in Examples 7, 8 and 10, the amount of oxygen gas generated was extremely small or no oxygen gas was generated, and the lithium ion secondary battery was safely deactivated. It has been suggested that it is possible.

1 チャンバー
2 試料台
3 刃
4 回転棒
5 落とし蓋
REFERENCE SIGNS LIST 1 chamber 2 sample stage 3 blade 4 rotating rod 5 drop lid

Claims (21)

リチウムイオン二次電池を失活化させる方法であって、
(1)ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液中に、前記リチウムイオン二次電池を浸漬する工程
を備え、
前記還元剤は、前記水溶液のpHにおいて、O/HOの標準酸化還元電位よりも卑な標準酸化還元電位の酸化還元対(Ox/Red)を有する還元体(Red)である、方法。
A method for deactivating a lithium ion secondary battery, comprising:
(1) comprising a step of immersing the lithium ion secondary battery in an aqueous solution containing halide ions and/or a reducing agent;
The reducing agent is a reductant (Red) having a redox pair (Ox/Red) with a standard redox potential lower than the standard redox potential of O 2 /H 2 O at the pH of the aqueous solution. .
前記水溶液がアルカリ水溶液中である、請求項1に記載の方法。 2. The method of claim 1, wherein said aqueous solution is in an alkaline aqueous solution. 前記ハロゲン化物イオンが、塩化物イオン、臭化物イオン及びヨウ化物イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein said halide ion is at least one selected from the group consisting of chloride ion, bromide ion and iodide ion. 前記ハロゲン化物イオンの濃度が、1.00×10-5~3.0mol/Lである、請求項1又は3に記載の方法。 4. The method according to claim 1 or 3, wherein the halide ion concentration is from 1.00×10 −5 to 3.0 mol/L. 前記還元剤が、ヨウ化物イオン、硫黄系オキソ酸イオン、尿素化合物、リン系オキソ酸イオン、及び有機酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of iodide ions, sulfur-based oxoacid ions, urea compounds, phosphorus-based oxoacid ions, and organic acids. 前記還元剤の濃度が、1.00×10-5~3.0mol/Lである、請求項1又は5に記載の方法。 6. The method according to claim 1 or 5, wherein the reducing agent has a concentration of 1.00×10 −5 to 3.0 mol/L. 前記工程(1)を不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で行う、請求項1、3又は5に記載の方法。 6. The method according to claim 1, 3 or 5, wherein step (1) is performed under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. 前記工程(1)において、前記水溶液がアルカリ土類金属化合物の溶液である、請求項1、3又は5に記載の方法。 6. The method of claim 1, 3 or 5, wherein in step (1), the aqueous solution is a solution of an alkaline earth metal compound. 前記アルカリ土類金属化合物の濃度が、1.00×10-5~3.0mol/Lである、請求項8に記載の方法。 The method according to claim 8, wherein the alkaline earth metal compound has a concentration of 1.00×10 −5 to 3.0 mol/L. 前記工程(1)において、前記水溶液が石灰水である、請求項1、3又は5に記載の方法。 6. The method of claim 1, 3 or 5, wherein in step (1), the aqueous solution is lime water. 前記工程(1)の後、
(2)前記水溶液中で、前記リチウムイオン二次電池を開口する工程
を備える、請求項1、3又は5に記載の方法。
After the step (1),
(2) The method according to claim 1, 3 or 5, comprising the step of opening the lithium ion secondary battery in the aqueous solution.
前記工程(2)を不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で行う、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein step (2) is performed under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. 前記リチウムイオン二次電池を開口する工程が、前記リチウムイオン二次電池を破砕又は切断するか、前記リチウムイオン二次電池のケーシングを貫通する穴を開けるか、又は前記リチウムイオン二次電池のケーシングの一部又は全部を開封する工程である、請求項11に記載の方法。 The step of opening the lithium ion secondary battery includes crushing or cutting the lithium ion secondary battery, making a hole penetrating the casing of the lithium ion secondary battery, or the casing of the lithium ion secondary battery. 12. The method of claim 11, wherein the step of partially or fully unpacking. 前記工程(2)において、前記リチウムイオン二次電池を開口した後に、前記リチウムイオン二次電池を10分以上水溶液中で浸漬する、請求項11に記載の方法。 12. The method according to claim 11, wherein in step (2), after opening the lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary battery is immersed in an aqueous solution for 10 minutes or longer. 前記工程(2)の後、
(3)失活処理を施したリチウムイオン二次電池を乾燥させる工程
を備える、請求項11に記載の方法。
After the step (2),
(3) The method according to claim 11, comprising the step of drying the deactivated lithium-ion secondary battery.
リチウムイオン二次電池から金属元素を分離回収する方法であって、
請求項11に記載の方法によりリチウムイオン二次電池を失活化させた後、前記失活化させたリチウムイオン二次電池を粉砕し、物理選別する工程
を備える、方法。
A method for separating and recovering metal elements from a lithium ion secondary battery,
12. A method comprising, after deactivating a lithium ion secondary battery by the method according to claim 11, pulverizing and physically sorting the deactivated lithium ion secondary battery.
リチウムイオン二次電池を失活化させるために使用されるリチウムイオン二次電池失活化装置であって、
ハロゲン化物イオン及び/又は還元剤を含む水溶液が貯留されるチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記チャンバー内に投入されたリチウムイオン二次電池を開口する機構と
を備え、
前記還元剤は、前記水溶液のpHにおいて、O/HOの標準酸化還元電位よりも卑な標準酸化還元電位の酸化還元対(Ox/Red)を有する還元体(Red)である、リチウムイオン二次電池失活化装置。
A lithium ion secondary battery deactivation device used for deactivating a lithium ion secondary battery,
a chamber in which an aqueous solution containing halide ions and/or a reducing agent is stored;
A mechanism for opening a lithium ion secondary battery placed in the chamber and placed in the chamber,
The reducing agent is a reductant (Red) having a redox pair (Ox/Red) with a standard redox potential lower than the standard redox potential of O 2 /H 2 O at the pH of the aqueous solution. Ion secondary battery deactivation device.
前記チャンバー上に配置され、前記水溶液の上に形成される閉鎖空間を外部から隔離するための開閉可能な蓋と、
不活性ガス又は還元性ガスを前記閉鎖空間に供給するガス供給部と
をさらに備える、請求項17に記載のリチウムイオン二次電池失活化装置。
an openable/closable lid placed on the chamber for isolating a closed space formed above the aqueous solution from the outside;
18. The lithium ion secondary battery deactivation device according to claim 17, further comprising a gas supply unit that supplies inert gas or reducing gas to said closed space.
請求項17又は18に記載のリチウムイオン二次電池失活化装置を備える、車両。 A vehicle comprising the lithium ion secondary battery deactivation device according to claim 17 or 18. 請求項17又は18に記載のリチウムイオン二次電池失活化装置を備える、可搬性プラント。 A portable plant comprising the lithium ion secondary battery deactivation device according to claim 17 or 18. 請求項1、3又は5に記載の方法を用いる、リチウムイオン二次電池リサイクル方法。 A lithium ion secondary battery recycling method using the method according to claim 1, 3 or 5.
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