JP2023146133A - Recycling treatment method for carbon-containing material - Google Patents

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靖彦 伊藤
Yasuhiko Ito
誠二 寺田
Seiji Terada
欽一 兵藤
Kinichi Hyodo
亨 中西
Toru Nakanishi
輝 小山
Teru Koyama
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Abstract

To provide a recycling treatment method for a carbon-containing material such as an electricity storage device that can reduce the amount of carbon dioxide released into the atmosphere.SOLUTION: A recycling treatment method for a carbon-containing material includes the steps of (a) placing a cathode in an electrolytic bath containing molten salt or near the top of the electrolytic bath outside of the electrolytic bath containing molten salt, (b) placing an anode in the electrolytic bath, (c) placing at least a part of an electricity storage device containing carbon as the material to be treated in the electrolytic bath, and (d) applying voltage between the anode and the cathode at which carbon is separated from the carbon-containing material in the electrolytic bath and deposited as solid carbon.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、炭素含有材料のリサイクル処理方法に関し、特定的には、リチウム二次電池、電気二重層キャパシタその他の蓄電デバイスのリサイクル処理方法に関する。 The present invention relates to a method for recycling carbon-containing materials, and specifically to a method for recycling lithium secondary batteries, electric double layer capacitors, and other power storage devices.

リチウム二次電池等の蓄電デバイスにはコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムのような、リチウム含有遷移金属酸化物とカーボンの複合材が使用されている。この複合材から、コバルト等の希少な金属を回収して再び電極材料として利用するため、従来、様々なリサイクル処理方法が提案されている。 Composite materials of carbon and lithium-containing transition metal oxides, such as lithium cobalt oxide and lithium nickel oxide, are used in power storage devices such as lithium secondary batteries. In order to recover rare metals such as cobalt from this composite material and reuse them as electrode materials, various recycling processing methods have been proposed.

例えば、特開平10-158751号公報(特許文献1)には、使用済みリチウム二次電池から有価金属を簡便に収率よく回収することを目的として、(1)使用済みリチウム二次電池を焙焼して有機材料を分解、燃焼または揮発させて除去して焙焼物を得る焙焼工程、(2)焙焼物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程、(3)粉砕物を篩い分けして一次有価金属濃縮物を得る篩い分け工程、(4)篩下に含まれる有価金属以外のアルミニウムを除去して二次有価金属濃縮物を生成させる溶融工程からなる、使用済みリチウム二次電池からの有価金属の回収方法が記載されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-158751 (Patent Document 1) describes (1) roasting of used lithium secondary batteries for the purpose of easily recovering valuable metals from used lithium secondary batteries with good yield. A roasting process in which organic materials are removed by decomposition, combustion, or volatilization to obtain a roasted product; (2) a pulverization process in which the roasted product is crushed to obtain a pulverized product; (3) the pulverized product is sieved. (4) a sieving process to obtain a primary valuable metal concentrate, and (4) a melting process to remove aluminum other than valuable metals contained under the sieve to produce a secondary valuable metal concentrate. Methods for recovering valuable metals are described.

また、特開2005-11698号公報(特許文献2)には、リチウム二次電池電極材料をより簡略な工程で短時間にリサイクル処理することを目的として、リチウム二次電池の正極材料であるコバルト酸リチウムを金属リチウムと共に塩化リチウム溶融塩中で還元反応させて、酸化リチウムを生成してコバルトまたは酸化コバルトを沈殿分離し、その後に塩化リチウム溶融塩内で酸化リチウムを電解して金属リチウムを陰極に析出させて回収することを特徴とするリサイクル処理方法が記載されている。 In addition, JP 2005-11698 A (Patent Document 2) describes cobalt, which is a positive electrode material for lithium secondary batteries, with the aim of recycling lithium secondary battery electrode materials in a simpler process and in a shorter time. Lithium oxide is subjected to a reduction reaction with metallic lithium in a molten lithium chloride salt to produce lithium oxide, and cobalt or cobalt oxide is precipitated and separated.Then, the lithium oxide is electrolyzed in a molten lithium chloride salt and the metallic lithium is used as a cathode. A recycling treatment method is described, which is characterized by precipitating and recovering the particles.

特開平10-158751号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-158751 特開2005-11698号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-11698

ところで、2020年に日本政府が発表した「2050年カーボンニュートラル宣言」では、2050年までに脱炭素社会を実現し、温室効果ガスの排出を実質ゼロにすることを目標としている。 By the way, the "2050 Carbon Neutrality Declaration" announced by the Japanese government in 2020 aims to realize a decarbonized society and reduce greenhouse gas emissions to virtually zero by 2050.

特許文献1に記載の方法では、焙焼工程において350℃~1000℃の温度で使用済みリチウム二次電池が焙焼される際、正極材料に大量に含まれるカーボンが燃焼され、二酸化炭素として放出される。また、一次有価金属濃縮物に残ったカーボンは、溶融工程において一次有価金属濃縮物中の未還元の有価金属を還元するために用いられて酸化され、二酸化炭素として放出される。 In the method described in Patent Document 1, when a used lithium secondary battery is roasted at a temperature of 350°C to 1000°C in the roasting process, a large amount of carbon contained in the positive electrode material is burned and released as carbon dioxide. be done. Further, the carbon remaining in the primary valuable metal concentrate is used in the melting process to reduce unreduced valuable metals in the primary valuable metal concentrate, is oxidized, and is released as carbon dioxide.

一方、特許文献2に記載の方法では、前処理として、粉砕した電極材を直接溶融塩中に湿潤して酸素あるいは空気をバブリングすることにより、カーボンを酸化処理して複合材中から取り除く。取り除かれたカーボンは、二酸化炭素に変化してガスとなって放散され、シールガス循環路中に設けられた二酸化炭素吸収剤等で除去される。 On the other hand, in the method described in Patent Document 2, as a pretreatment, the pulverized electrode material is directly wetted in a molten salt and oxygen or air is bubbled therein to oxidize the carbon and remove it from the composite material. The removed carbon changes to carbon dioxide, becomes a gas, is released, and is removed by a carbon dioxide absorbent or the like provided in the sealing gas circulation path.

このように、特許文献1に記載の方法では焙焼工程と溶融工程で大量の二酸化炭素が発生してしまう。特許文献2に記載の方法では、二酸化炭素吸収剤等に吸収された二酸化炭素の処理が問題となる。 As described above, in the method described in Patent Document 1, a large amount of carbon dioxide is generated during the roasting process and the melting process. In the method described in Patent Document 2, processing of carbon dioxide absorbed by a carbon dioxide absorbent or the like poses a problem.

そこで、本発明の目的は、大気中への二酸化炭素の放出量を低減することが可能な、蓄電デバイス等の炭素含有材料のリサイクル処理方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for recycling carbon-containing materials such as power storage devices, which can reduce the amount of carbon dioxide released into the atmosphere.

本発明者らは鋭意研究の結果、リチウム二次電池などの蓄電デバイスのような、単体の形態で炭素を含む炭素含有材料を、溶融塩を含む電解浴中に配置して、適切な電圧を陰極と陽極の間に印加することによって、炭素含有材料に含まれている炭素を炭素含有材料から分離して、固体の炭素として析出させられることを見出した。この電気化学反応を用いた処理では、炭素の燃焼を伴わないため、二酸化炭素の放出量を低減することができる。さらに、生成される固体の炭素が高純度の炭素となるよう制御することで、炭素をリサイクルすることも可能となる。 As a result of extensive research, the present inventors discovered that a carbon-containing material containing carbon in a single form, such as a power storage device such as a lithium secondary battery, is placed in an electrolytic bath containing a molten salt, and an appropriate voltage is applied to the material. It has been found that by applying an electric current between the cathode and the anode, the carbon contained in the carbon-containing material can be separated from the carbon-containing material and precipitated as solid carbon. Processing using this electrochemical reaction does not involve combustion of carbon, so it is possible to reduce the amount of carbon dioxide released. Furthermore, by controlling the solid carbon produced to be highly pure carbon, it is also possible to recycle carbon.

以上の知見に基づいて、本発明は次のように構成される。 Based on the above findings, the present invention is configured as follows.

本発明に従った炭素含有材料のリサイクル処理方法は、
(a)溶融塩を含む電解浴中、または、溶融塩を含む電解浴の外部において電解浴の上面近傍に、陰極を配置するステップと、
(b)電解浴中に陽極を配置するステップと、
(c)被処理材として、電解浴中に、単体の形態で炭素を含む炭素含有材料を配置するステップと、
(d)電解浴中の炭素含有材料から炭素が分離され、固体の炭素として析出する電圧を陽極と陰極の間に印加するステップを含む。
The method for recycling carbon-containing materials according to the present invention includes:
(a) disposing a cathode near the top surface of the electrolytic bath in the electrolytic bath containing the molten salt or outside the electrolytic bath containing the molten salt;
(b) placing an anode in an electrolytic bath;
(c) disposing a carbon-containing material containing carbon in the form of a simple substance in an electrolytic bath as a material to be treated;
(d) applying a voltage between an anode and a cathode that causes carbon to be separated from the carbon-containing material in the electrolytic bath and deposited as solid carbon;

このようにすることにより、大気中への二酸化炭素の放出量を低減することが可能な炭素含有材料のリサイクル処理方法を提供することができる。 By doing so, it is possible to provide a method for recycling carbon-containing materials that can reduce the amount of carbon dioxide released into the atmosphere.

上記の方法においては、ステップ(d)において、電解浴中の陽極に接触している炭素含有材料中の炭素が酸化されて炭酸イオンになり、電解浴中の陰極側で炭酸イオンが還元されて固体炭素になる電圧を陽極と陰極の間に印加することが好ましい。 In the above method, in step (d), carbon in the carbon-containing material in contact with the anode in the electrolytic bath is oxidized to carbonate ions, and the carbonate ions are reduced on the cathode side in the electrolytic bath. Preferably, a voltage is applied between the anode and the cathode that results in solid carbon.

上記の方法においては、陰極は電解浴中に配置され、ステップ(d)において、電解浴中の陰極に接触している炭素含有材料中の炭素が還元されてカーバイドイオン(C 2-)になり、電解浴中の陽極側でカーバイドイオン(C 2-)が酸化されて固体炭素になる電圧を陽極と陰極の間に印加することが好ましい。 In the above method, the cathode is placed in an electrolytic bath, and in step (d) carbon in the carbon-containing material in contact with the cathode in the electrolytic bath is reduced to carbide ions (C 2 2- ). Therefore, it is preferable to apply a voltage between the anode and the cathode in which carbide ions (C 2 2- ) are oxidized to solid carbon on the anode side in the electrolytic bath.

上記の方法においては、炭素含有材料は蓄電デバイスの少なくとも一部であることが好ましい。 In the above method, the carbon-containing material is preferably at least a part of the electricity storage device.

上記の方法においては、蓄電デバイスの少なくとも一部は、破砕または分解された使用済み蓄電デバイスであることが好ましい。 In the above method, it is preferable that at least a portion of the power storage device is a used power storage device that has been crushed or disassembled.

上記の方法においては、蓄電デバイスは、非水系二次電池であることが好ましい。 In the above method, the electricity storage device is preferably a non-aqueous secondary battery.

上記の方法においては、電解浴は密閉可能な反応容器内に配置されていることが好ましい。 In the above method, the electrolytic bath is preferably placed in a sealable reaction vessel.

本発明の第1実施形態のリサイクル処理方法を行うシステムを模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a system that performs a recycling processing method according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態のリサイクル処理方法を行うシステムを模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a system that performs a recycling method according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態のリサイクル処理方法を行うシステムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the system which performs the recycling processing method of 3rd Embodiment of this invention.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

<第1実施形態>
図1に示すように、模式的に図示された第1実施形態のリサイクル処理装置1は、電解浴100を収容する反応容器10と、バスケット形状の陽極21と、陰極22と、陽極21と陰極22とが接続される電源部23とを備える。この実施形態では、陽極21と陰極22はいずれも電解浴中に配置されているが、陰極22は、電解浴100の外部において電解浴100の上面近傍に配置されてもよい。また、反応容器10は開放されていても密閉可能に構成されていてもよく、密閉可能であることが好ましい。
<First embodiment>
As shown in FIG. 1, the recycling processing apparatus 1 of the first embodiment schematically illustrated includes a reaction vessel 10 accommodating an electrolytic bath 100, a basket-shaped anode 21, a cathode 22, an anode 21 and a cathode. 22 is connected to the power supply section 23. In this embodiment, both the anode 21 and the cathode 22 are placed in the electrolytic bath, but the cathode 22 may be placed outside the electrolytic bath 100 near the top surface of the electrolytic bath 100. Further, the reaction container 10 may be configured to be open or closed, and is preferably configured to be closed.

電解浴100には、予め金属酸化物を溶解させた溶融塩を用いる。金属酸化物を溶解させることで、酸化物イオン(O2-)を電解浴中に安定的に存在させることができる。酸化物イオン(O2-)は他の方法で電解浴100中に供給されてもよい。 The electrolytic bath 100 uses a molten salt in which a metal oxide is dissolved in advance. By dissolving the metal oxide, oxide ions (O 2- ) can be stably present in the electrolytic bath. Oxide ions (O 2− ) may be supplied into electrolytic bath 100 in other ways.

さらに、電解浴100中には、被処理材として単体の形態で炭素を含む炭素含有材料400がバスケット形状の陽極21内に収容されて配置されている。単体の形態の炭素とは、例えば、グラファイト、ハードカーボン、アモルファスカーボン、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、活性炭等、公知の単体の形態の炭素であってよい。単体の形態で炭素を含む炭素含有材料は、これらの単体の形態の炭素そのものであってもよいし、単体の形態の炭素を構成要素の一部として含む、例えば電極材料や、そのような電極材料を含む、蓄電デバイスであってもよい。より具体的には炭素含有材料400は、例えば、使用済みの非水系二次電池や工場生産段階で不良となった非水系二次電池が破砕または分解されたものであることが好ましい。また、非水系二次電池は、リチウム二次電池であることが好ましい。 Further, in the electrolytic bath 100, a carbon-containing material 400 containing carbon in the form of a single substance as a material to be treated is housed in a basket-shaped anode 21 and arranged. The carbon in the form of an element may be any known carbon in the form of an element, such as graphite, hard carbon, amorphous carbon, acetylene black, Ketjen black, activated carbon, and the like. The carbon-containing material containing carbon in the form of an element may be carbon itself in the form of an element, or may be an electrode material containing carbon in the form of an element as a part of its constituent elements, or an electrode material such as an electrode. It may be an electricity storage device including the material. More specifically, the carbon-containing material 400 is preferably one obtained by crushing or disassembling a used non-aqueous secondary battery or a non-aqueous secondary battery that became defective during factory production. Moreover, it is preferable that the non-aqueous secondary battery is a lithium secondary battery.

電源部23によってバスケット形状の陽極21と陰極22の間に電圧を印加して、電解浴100中の陽極21側と陰極22側で次の反応が起きるようにする。 A voltage is applied between the basket-shaped anode 21 and the cathode 22 by the power supply unit 23, so that the following reaction occurs on the anode 21 side and the cathode 22 side in the electrolytic bath 100.

バスケット形状の陽極21内に収容され、陽極21に接触した被処理材の炭素含有材料では、次の(1)式~(3)式の反応が起きる。
炭素含有材料での反応:
C(炭素含有材料)+3O2-→CO 2-+4e (1)
C(炭素含有材料)+2O2-→CO+4e (2)
C(炭素含有材料)+O2-→CO+2e (3)
このうち主たる反応は(1)式である。
In the carbon-containing material of the treated material housed in the basket-shaped anode 21 and in contact with the anode 21, the following reactions (1) to (3) occur.
Reactions with carbon-containing materials:
C (carbon-containing material) +3O 2- →CO 3 2- +4e - (1)
C (carbon-containing material) +2O 2- →CO 2 +4e - (2)
C (carbon-containing material) + O 2- → CO + 2e - (3)
Among these, the main reaction is expressed by formula (1).

(1)式のCO 2-を陰極で還元すると、(4)式に従って電解浴中に固体の炭素が生成される。 When CO 3 2- in formula (1) is reduced at the cathode, solid carbon is produced in the electrolytic bath according to formula (4).

陰極反応:CO 2-+4e→C(固体)+3O2- (4) Cathode reaction: CO 3 2- +4e - →C (solid) +3O 2- (4)

陰極で生成された酸化物イオン(O2-)は、(1)式から(3)式で示された炭素含有材料の酸化反応および、後述の(5)式~(8)式における陽極材料の酸化反応に再使用される。 The oxide ions (O 2- ) generated at the cathode are caused by the oxidation reaction of the carbon-containing material shown in formulas (1) to (3) and the anode material in formulas (5) to (8) described below. is reused in the oxidation reaction.

陰極22が電解浴100の外部において電解浴100の上面近傍に配置されている場合は陰極22と電解浴100の上面との間で放電を発生させる。この放電によって(4)式に示す炭酸イオンは還元され炭素の微粒子が形成される。 When the cathode 22 is placed outside the electrolytic bath 100 near the top surface of the electrolytic bath 100, a discharge is generated between the cathode 22 and the top surface of the electrolytic bath 100. By this discharge, the carbonate ions shown in equation (4) are reduced and carbon fine particles are formed.

バスケット形状の陽極21の材料をニッケルフェライト等で構成した場合、不溶性の酸素発生陽極として機能させることが可能となる。この場合、陽極21(酸素発生陽極)での反応は次の(5)式となる。
陽極反応(酸素発生陽極):2O2-→O+4e(5)
When the basket-shaped anode 21 is made of nickel ferrite or the like, it can function as an insoluble oxygen-generating anode. In this case, the reaction at the anode 21 (oxygen generating anode) is expressed by the following equation (5).
Anodic reaction (oxygen generating anode): 2O 2- → O 2 +4e - (5)

バスケット形状の陽極21の材料として炭素を用いる場合、安価な通電用電極として使えるが、陽極21(炭素)での反応は、被処理材である炭素含有材料と同様の酸化反応となる。
陽極反応(炭素陽極):
C(炭素電極)+3O2-→CO 2-+4e (6)
C(炭素電極)+2O2-→CO+4e (7)
C(炭素電極)+O2-→CO+2e (8)
これらは(1)~(3)の副反応となる。
When carbon is used as the material for the basket-shaped anode 21, it can be used as an inexpensive current-carrying electrode, but the reaction at the anode 21 (carbon) is an oxidation reaction similar to that of the carbon-containing material that is the material to be treated.
Anodic reaction (carbon anode):
C (carbon electrode) +3O 2- →CO 3 2- +4e - (6)
C (carbon electrode) +2O 2- →CO 2 +4e - (7)
C (carbon electrode) + O 2- → CO + 2e - (8)
These become side reactions (1) to (3).

ここで炭素含有材料に着目すると、陽極での主反応たる(1)式と陰極反応の(4)式から、全反応は次式となり、炭素含有材料から炭素が析出する。 Focusing on the carbon-containing material here, from equation (1), which is the main reaction at the anode, and equation (4), which is the cathode reaction, the overall reaction becomes the following equation, and carbon is precipitated from the carbon-containing material.

C(炭素含有材料)→C(固体) (9) C (carbon-containing material) → C (solid) (9)

<溶融塩>
溶融塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩を使用することができる。
<Molten salt>
As the molten salt, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkali metal carbonates, and alkaline earth metal carbonates can be used.

アルカリ金属ハロゲン化物としては、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、LiBr、NaBr、KBr、RbBr、CsBr、LiI、NaI、KI、RbI、CsI等の化合物を使用することができる。 Examples of alkali metal halides include compounds such as LiF, NaF, KF, RbF, CsF, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr, LiI, NaI, KI, RbI, and CsI. can be used.

アルカリ土類金属ハロゲン化物としては、MgF、CaF、SrF、BaF、MgCl、CaCl、SrCl、BaCl、MgBr、CaBr、SrBr、BaBr、MgI、CaI、SrI、BaI等の化合物を使用することができる。 Examples of alkaline earth metal halides include MgF2 , CaF2 , SrF2, BaF2 , MgCl2, CaCl2, SrCl2 , BaCl2 , MgBr2 , CaBr2 , SrBr2 , BaBr2 , MgI2 , CaI2. , SrI 2 , BaI 2 and the like can be used.

アルカリ金属炭酸塩としては、LiCO、NaCO、KCO等の炭酸塩を使用することができる。 As the alkali metal carbonate, carbonates such as Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 and K 2 CO 3 can be used.

アルカリ土類金属炭酸塩としては、MgCO、CaCO、BaCO等の炭酸塩を使用することができる。 As the alkaline earth metal carbonate, carbonates such as MgCO 3 , CaCO 3 and BaCO 3 can be used.

<酸化物イオン(O2-)>
酸化物イオン(O2-)は予め電解浴中に供給されている。酸化物イオン(O2-)源としては、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物を使用することができる。アルカリ金属酸化物としてはLiO、NaO、KO等の酸化物を使用することができる。アルカリ土類金属酸化物としては、MgO、CaO、BaO等の酸化物を使用することができる。
<Oxide ion (O 2- )>
Oxide ions (O 2- ) are previously supplied into the electrolytic bath. As the oxide ion (O 2− ) source, alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides can be used. As the alkali metal oxide, oxides such as Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, etc. can be used. As the alkaline earth metal oxide, oxides such as MgO, CaO, BaO, etc. can be used.

電解反応の進行に伴い、電解浴中の酸化物イオン(O2-)が減少し枯渇すると(1)式の反応が止まるため、適宜、酸化物イオン(O2-)を補充する必要がある。酸化物イオン(O2-)の枯渇を防ぐ方法としては、前記アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の添加以外に、二酸化炭素を電解浴中に吹き込む方法もある。 As the electrolytic reaction progresses, the oxide ions (O 2- ) in the electrolytic bath decrease and become depleted, and the reaction of formula (1) stops, so it is necessary to replenish the oxide ions (O 2- ) as appropriate. . As a method for preventing the depletion of oxide ions (O 2- ), in addition to adding the alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides, there is also a method of blowing carbon dioxide into the electrolytic bath.

この場合、二酸化炭素は電解浴中の酸化物イオン(O2-)と反応し、次式に示す炭酸イオンとなって電解浴中に吸収される。
CO+O2- → CO 2- (10)
In this case, carbon dioxide reacts with oxide ions (O 2- ) in the electrolytic bath, becomes carbonate ions shown in the following formula, and is absorbed into the electrolytic bath.
CO 2 + O 2- → CO 3 2- (10)

炭酸イオンを生成するため1モルの酸化物イオン(O2-)を消費するが、(4)式に示す陰極還元反応により、1モルの炭酸イオンから3モルの酸化物イオン(O2-)が生成されるため、結果的に二酸化炭素を電解浴中に吹き込むことは酸化物イオン(O2-)の補充となる。 To generate carbonate ions, 1 mole of oxide ions (O 2- ) is consumed, but by the cathodic reduction reaction shown in equation (4), 3 moles of oxide ions (O 2- ) are converted from 1 mole of carbonate ions. As a result, blowing carbon dioxide into the electrolytic bath replenishes oxide ions (O 2- ).

<処理温度>
処理温度(電解浴の浴温)については、特に制限はない。ただし900℃を超える高温域では炭酸塩自体の熱分解が顕著になることや、使用できる電解槽の材料が限られ取扱いが難しくなることから、250℃以上800℃以下の処理温度であることが好ましい。例えば溶融塩としてLiCl-KClの溶融塩化物とKCOの混合溶融塩を用い、酸化物イオン源としてLiOを用いた場合、処理温度は450℃であることが好ましい。
<Processing temperature>
There is no particular restriction on the treatment temperature (bath temperature of the electrolytic bath). However, in a high temperature range exceeding 900°C, thermal decomposition of the carbonate itself becomes noticeable, and the materials that can be used for the electrolytic cell are limited, making handling difficult, so it is recommended that the treatment temperature be between 250°C and 800°C. preferable. For example, when a mixed molten salt of LiCl-KCl molten chloride and K 2 CO 3 is used as the molten salt and LiO 2 is used as the oxide ion source, the treatment temperature is preferably 450°C.

<陰極>
本発明に従った黒鉛粒子の製造方法では、陰極は電解浴中に浸漬されてもよいし、電解浴中に浸漬されず、電解浴の外部において電解浴の上面近傍に配置されてもよい。すなわち、電解浴中に浸漬された陰極表面上において炭酸イオンを還元してもよく、電解浴の上面近傍において放電電子により炭酸イオンを還元してもよい。陰極を電解浴に浸漬させずに電解浴の上面近傍に配置することにより、サブナノメータ以下の極めて微細な炭素粒子を形成することができる。
<Cathode>
In the method for producing graphite particles according to the present invention, the cathode may be immersed in the electrolytic bath, or may be placed outside the electrolytic bath near the top surface of the electrolytic bath without being immersed in the electrolytic bath. That is, carbonate ions may be reduced on the surface of the cathode immersed in the electrolytic bath, or carbonate ions may be reduced by discharge electrons near the top surface of the electrolytic bath. By arranging the cathode near the top surface of the electrolytic bath without immersing it in the electrolytic bath, extremely fine carbon particles of subnanometer size or less can be formed.

また電極を電解浴に浸漬させないことによって陰極基材由来の不純物が電解浴に混入しにくくなる。さらに、形成された全ての炭素粒子は電解浴中に存在するため、炭素粒子の回収が容易になる。 Furthermore, by not immersing the electrode in the electrolytic bath, impurities derived from the cathode base material are less likely to be mixed into the electrolytic bath. Furthermore, since all the carbon particles formed are present in the electrolytic bath, recovery of the carbon particles is facilitated.

陰極の材質としては鉄、ニッケル、モリブデン、タンタル、タングステン等の各種金属、それらの合金、グラッシーカーボンや導電性ダイヤモンド等の炭素材料、導電性セラミックス、半導体性セラミックス等を用いることができる。また、これらを異種材料の上に薄膜状に形成したものも陰極として使用することができる。 As the material of the cathode, various metals such as iron, nickel, molybdenum, tantalum, and tungsten, alloys thereof, carbon materials such as glassy carbon and conductive diamond, conductive ceramics, semiconducting ceramics, etc. can be used. Further, a thin film formed of these materials on a different material can also be used as a cathode.

<陽極>
陽極の構造としては、被処理材である炭素含有材料を電解浴中に散逸することなく保持し、かつ電気的に陽極と炭素含有材料とを接触させる構造とする。陽極の機能としては、炭素を用いた一般的な通電用電極の他に、不溶性の酸素発生陽極とすることもできる。
<Anode>
The structure of the anode is such that the carbon-containing material, which is the material to be treated, is held in the electrolytic bath without being dissipated, and the anode and the carbon-containing material are brought into electrical contact. As for the function of the anode, in addition to a general current-carrying electrode using carbon, it can also serve as an insoluble oxygen-generating anode.

不溶性の酸素発生陽極としては、Ti等の金属からなる基体表面がRuO、IrO、RhO、Taで被覆された不溶性電極、NiFe3-X(X=0.1~2.0)で表されるニッケルフェライト、若しくは組成式:NiCo1-XO(X=0.1~0.5又は式:NiCo3-X(X=0.3~1.5)で表されるニッケルコバルト酸化物からなる導電性セラミックス電極、あるいは導電性ダイヤモンド電極などを使用することができる。 Examples of insoluble oxygen-generating anodes include insoluble electrodes in which the surface of a substrate made of a metal such as Ti is coated with RuO 2 , IrO 2 , RhO 2 , Ta 2 O 5 , and Ni X Fe 3-X O 4 (X=0. 1 to 2.0), or compositional formula: Ni X Co 1-X O (X=0.1 to 0.5) or formula: Ni X Co 3-X O 4 (X=0. A conductive ceramic electrode made of nickel cobalt oxide represented by 3 to 1.5) or a conductive diamond electrode can be used.

<固体炭素の回収>
固体の炭素を回収する際は、固体の炭素を含んだ電解浴を反応容器の外部に移送し、常温で固化塩にする。固化塩を水または50℃以下の温水に溶かし、超音波を印加しながら、水溶液中に固体の炭素を懸濁させる。得られた懸濁液をメンブレンフィルターでろ過し、フィルター上に堆積した固体の炭素を乾燥する。得られた固体の炭素は、例えば熱処理することによって、電極材料における使用に適した黒鉛にリサイクルすることができる。
<Recovery of solid carbon>
When recovering solid carbon, the electrolytic bath containing solid carbon is transferred to the outside of the reaction vessel and solidified into salt at room temperature. The solidification salt is dissolved in water or hot water of 50°C or less, and solid carbon is suspended in the aqueous solution while applying ultrasound. The resulting suspension is filtered through a membrane filter, and the solid carbon deposited on the filter is dried. The solid carbon obtained can be recycled into graphite suitable for use in electrode materials, for example by heat treatment.

このようにすることにより、蓄電デバイスのような炭素含有材料に含まれる様々な元素を1つの反応容器内あるいは1つのリサイクル処理ライン上で連続して分離することができる。 By doing so, various elements contained in a carbon-containing material such as an electricity storage device can be continuously separated in one reaction vessel or on one recycling processing line.

以上のように、本発明に従った炭素含有材料のリサイクル処理方法では、従来の方法のように、炭素含有材料の一例として蓄電デバイスをリサイクル処理する際に、蓄電デバイスを焙焼して炭素を燃焼させる必要がないため、大気中への二酸化炭素の放出量を低減することができる。また、二酸化炭素吸着剤を用いる必要もないため、吸着剤中に吸着された二酸化炭素の処理が問題となることもない。 As described above, in the method for recycling carbon-containing materials according to the present invention, unlike conventional methods, when recycling an electricity storage device as an example of a carbon-containing material, the electricity storage device is roasted to remove carbon. Since there is no need to burn it, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere can be reduced. Further, since there is no need to use a carbon dioxide adsorbent, there is no problem in processing carbon dioxide adsorbed in the adsorbent.

さらに、炭素含有材料中の炭素を高純度の固体炭素にリサイクルすることができる。例えば炭素含有材料中の炭素がアモルファスカーボンの形態で含まれている場合、アモルファスカーボンよりも機能的で利用価値、商品価値の高いグラファイトの形態で固体炭素を生成させることが可能である。この場合、リサイクル処理前後で、炭素は化合物形成を経ることなく結晶構造のみが異なるものとなる。そのためリサイクルに必要な電解エネルギーは、主に結晶構造の転換に消費されるエネルギーに留まるため小さくできる。さらに炭素含有材料中の炭素がグラファイトであり、析出物も固体のグラファイトである場合は、リサイクルに必要なエネルギーは結晶構造の転換のみを伴う場合よりもさらに小さくなる。このように、本発明のリサイクル方法は省エネルギーの観点からも有利である。 Furthermore, the carbon in the carbon-containing material can be recycled to high purity solid carbon. For example, when carbon in a carbon-containing material is contained in the form of amorphous carbon, it is possible to generate solid carbon in the form of graphite, which is more functional and has higher utility and commercial value than amorphous carbon. In this case, the carbon differs only in its crystal structure before and after the recycling treatment without undergoing any compound formation. Therefore, the electrolytic energy required for recycling can be reduced because the energy consumed is mainly for converting the crystal structure. Further, if the carbon in the carbon-containing material is graphite and the precipitate is also solid graphite, the energy required for recycling is even smaller than if only a transformation of the crystal structure is involved. As described above, the recycling method of the present invention is also advantageous from the viewpoint of energy saving.

第1実施形態の場合、具体的には、次の条件でリサイクル処理が行われることが好ましい。溶融塩はLiCl-KClであることが好ましい。処理温度は、300℃以上800℃以下であることが好ましく、より好ましくは400℃以上500℃以下である。陰極と陽極の間の電圧は、0Vより大きく4V以下であることが好ましく、1.6V以上2.0V以下であることがより好ましい。 In the case of the first embodiment, specifically, it is preferable that the recycling process is performed under the following conditions. Preferably, the molten salt is LiCl-KCl. The treatment temperature is preferably 300°C or higher and 800°C or lower, more preferably 400°C or higher and 500°C or lower. The voltage between the cathode and the anode is preferably greater than 0V and less than or equal to 4V, more preferably greater than or equal to 1.6V and less than or equal to 2.0V.

第1実施形態では、例えば、溶融塩としてLiCl-KClを1L用いて450℃の電解浴を準備し、炭素含有材料としてリチウム電池を破砕、分解したものを電解浴中に添加し、陽極と陰極の間に2.0Vの電圧を印加することによって固体の炭素を得ることができる。 In the first embodiment, for example, an electrolytic bath at 450° C. is prepared using 1 L of LiCl-KCl as a molten salt, a crushed and decomposed lithium battery is added as a carbon-containing material into the electrolytic bath, and an anode and a cathode are added. Solid carbon can be obtained by applying a voltage of 2.0 V between.

第1実施形態では、反応容器にArやN等の反応しにくいガスを流通させることも可能であり、大気開放が可能であるため装置構造は簡便なものとなる。 In the first embodiment, it is also possible to flow a gas that is difficult to react with, such as Ar or N 2 , into the reaction container, and the device structure is simple because it can be opened to the atmosphere.

<第2実施形態>
図2に示すように、模式的に図示された第2実施形態のリサイクル処理装置2は、第1実施形態のリサイクル処理装置1と同様に、電解浴100を収容する反応容器10と、バスケット形状の陽極21と、陰極22と、陽極21と陰極22とが接続される電源部23とを備える。この実施形態では、陽極21と陰極22はいずれも電解浴中に配置されているが、陰極22は、電解浴100の外部において電解浴100の上面近傍に配置されてもよい。電解浴100中には、被処理材として単体の形態で炭素を含む炭素含有材料400がバスケット形状の陽極21内に収容されて配置されている。
<Second embodiment>
As shown in FIG. 2, similarly to the recycling processing apparatus 1 of the first embodiment, the schematically illustrated recycling processing apparatus 2 of the second embodiment includes a reaction vessel 10 accommodating an electrolytic bath 100, and a basket-shaped recycling processing apparatus 2. , an anode 21 , a cathode 22 , and a power supply section 23 to which the anode 21 and the cathode 22 are connected. In this embodiment, both the anode 21 and the cathode 22 are placed in the electrolytic bath, but the cathode 22 may be placed outside the electrolytic bath 100 near the top surface of the electrolytic bath 100. In the electrolytic bath 100, a carbon-containing material 400 containing carbon in the form of a single substance as a material to be treated is housed in a basket-shaped anode 21.

第1実施形態と異なり第2実施形態では、リサイクル処理装置2の反応容器10は密閉できるように構成されている。さらに圧力監視部30と圧力調整部31を備え、副反応で発生する二酸化炭素および一酸化炭素により、反応容器10の圧力が所定よりも高くなった場合は、二酸化炭素および一酸化炭素を反応容器外部へ排出する。 Unlike the first embodiment, in the second embodiment, the reaction container 10 of the recycling processing apparatus 2 is configured to be airtight. Furthermore, it is equipped with a pressure monitoring section 30 and a pressure adjustment section 31, and when the pressure in the reaction vessel 10 becomes higher than a predetermined value due to carbon dioxide and carbon monoxide generated in a side reaction, carbon dioxide and carbon monoxide are removed from the reaction vessel 10. Discharge outside.

電源部23によって陽極21と陰極22の間に電圧を印加して、電解浴100中の陽極21側と陰極22側で次の(11)~(14)の反応が起きるようにする。 A voltage is applied between the anode 21 and the cathode 22 by the power supply unit 23, so that the following reactions (11) to (14) occur on the anode 21 side and the cathode 22 side in the electrolytic bath 100.

バスケット形状の陽極21内に収容され、被処理材として陽極21に接触している炭素含有材料では、第2実施形態と同じく次の(11)~(13)の反応が起きる。
炭素含有材料での反応:
C(炭素含有材料)+3O2-→CO 2-+4e (11)
C(炭素含有材料)+2O2-→CO+4e (12)
C(炭素含有材料)+O2-→CO+2e (13)
In the carbon-containing material housed in the basket-shaped anode 21 and in contact with the anode 21 as a material to be treated, the following reactions (11) to (13) occur as in the second embodiment.
Reactions with carbon-containing materials:
C (carbon-containing material) +3O 2- →CO 3 2- +4e - (11)
C (carbon-containing material) +2O 2- →CO 2 +4e - (12)
C (carbon-containing material) + O 2- → CO + 2e - (13)

これらのうち主たる反応は(11)であるが、第2実施形態では、副反応の式(12)で発生する二酸化炭素も炭酸イオンに変換することを特徴とする。 Among these, the main reaction is (11), but the second embodiment is characterized in that carbon dioxide generated in the side reaction equation (12) is also converted into carbonate ions.

(12)式で発生した二酸化炭素が浴外へ放出されることによって反応容器内の圧力が上昇すると、それに応じて、反応容器内に充満した二酸化炭素と電解浴中の酸化物イオン(O2-)との間で以下の反応が促進され、二酸化炭素は電解浴100に吸収される。その結果、反応容器内の圧力は下降し、最終的に一定の圧力が保たれる。
CO+O2- → CO 2- (14)
When the pressure inside the reaction vessel increases as the carbon dioxide generated in equation (12) is released to the outside of the bath, the carbon dioxide filling the reaction vessel and the oxide ions (O 2 - ), the following reaction is promoted, and carbon dioxide is absorbed into the electrolytic bath 100. As a result, the pressure inside the reaction vessel decreases and eventually remains constant.
CO 2 + O 2- → CO 3 2- (14)

(11)式および(14)式で生成するCO 2-は(15)式に従って陰極で還元され電解浴中に固体の炭素が生成される。
陰極反応:
CO 2-+4e→C(固体)+3O2- (15)
CO 3 2- produced in equations (11) and (14) is reduced at the cathode according to equation (15), and solid carbon is produced in the electrolytic bath.
Cathode reaction:
CO 3 2- +4e - →C (solid) +3O 2- (15)

このように副反応で発生した二酸化炭素も陰極での還元反応に加わるため、実施形態1よりも実施形態2の方が、電流効率は高くなる。 Since the carbon dioxide generated in the side reaction also participates in the reduction reaction at the cathode, the current efficiency is higher in the second embodiment than in the first embodiment.

実施形態2においても、実施形態1と同様、バスケット形状の陽極21として酸素発生陽極を用いる場合、陽極21(酸素発生陽極)での反応は次の(16)式である。酸素発生陽極は、一例として、ニッケルフェライトまたはダイヤモンドによって形成される。
陽極反応(酸素発生陽極):2O2-→O+4e(16)
In the second embodiment, as in the first embodiment, when an oxygen-generating anode is used as the basket-shaped anode 21, the reaction at the anode 21 (oxygen-generating anode) is expressed by the following equation (16). The oxygen evolution anode is formed by nickel ferrite or diamond, by way of example.
Anodic reaction (oxygen generating anode): 2O 2- → O 2 +4e - (16)

また、第2実施形態では反応容器が密閉されるので、第1実施形態よりも大気中への二酸化炭素の放出量を低減できる。 Further, in the second embodiment, since the reaction container is sealed, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere can be reduced compared to the first embodiment.

第2実施形態のその他の構成と作用効果は第1実施形態と同様である。 The other configurations and effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

第2実施形態の場合、具体的には、次の条件でリサイクル処理が行われることが好ましい。溶融塩はLiCl-KClであることが好ましい。処理温度は、300℃以上800℃以下であることが好ましく、より好ましくは400℃以上500℃以下である。陰極と陽極の間の電圧は、0Vより大きく4V以下であることが好ましく、1.6V以上2.0V以下であることがより好ましい。 In the case of the second embodiment, specifically, it is preferable that the recycling process is performed under the following conditions. Preferably, the molten salt is LiCl-KCl. The treatment temperature is preferably 300°C or higher and 800°C or lower, more preferably 400°C or higher and 500°C or lower. The voltage between the cathode and the anode is preferably greater than 0V and less than or equal to 4V, more preferably greater than or equal to 1.6V and less than or equal to 2.0V.

第2実施形態では、例えば、溶融塩としてLiCl-KClを1L用いて450℃の電解浴を準備し、炭素含有材料としてリチウム電池を破砕、分解したものを電解浴中に添加し、陽極と陰極の間に2.0Vの電圧を印加し、副反応によって生じた二酸化炭素を含む反応容器内の圧力が1atmになるように圧力を制御することによって、固体の炭素を得ることができる。 In the second embodiment, for example, an electrolytic bath at 450° C. is prepared using 1 L of LiCl-KCl as a molten salt, a crushed and decomposed lithium battery is added as a carbon-containing material to the electrolytic bath, and an anode and a cathode are added. Solid carbon can be obtained by applying a voltage of 2.0 V during this period and controlling the pressure so that the pressure in the reaction vessel containing carbon dioxide generated by the side reaction is 1 atm.

<第3実施形態>
図3に示すように、模式的に図示された第3実施形態のリサイクル処理装置3は、第1実施形態のリサイクル処理装置1と同様に、電解浴100を収容する反応容器10と、陽極21と、陰極22と、陽極21と陰極22とが接続される電源部23とを備える。この実施形態では、陽極21と陰極22はいずれも電解浴中に配置されている。電解浴100中には、被処理材として単体の形態で炭素を含む炭素含有材料400が配置されている。
<Third embodiment>
As shown in FIG. 3, similarly to the recycling processing apparatus 1 of the first embodiment, the schematically illustrated recycling processing apparatus 3 of the third embodiment includes a reaction vessel 10 containing an electrolytic bath 100, and an anode 21. , a cathode 22 , and a power supply section 23 to which the anode 21 and the cathode 22 are connected. In this embodiment, both anode 21 and cathode 22 are placed in an electrolytic bath. In the electrolytic bath 100, a carbon-containing material 400 containing carbon in the form of a single substance is arranged as a material to be treated.

第3実施形態のリサイクル処理装置3では第1実施形態、第2実施形態と異なる点は、陰極22がバスケット形状に形成されており、炭素含有材料400がバスケット形状の陰極22内に配置されて陰極22に接触している。また、電解浴100は溶融塩に予めカルシウムカーバイド(CaC)等を溶解させた、カーバイドイオン(C 2-)を含めたものとする The recycling processing apparatus 3 of the third embodiment is different from the first and second embodiments in that the cathode 22 is formed in a basket shape, and the carbon-containing material 400 is arranged inside the basket-shaped cathode 22. It is in contact with the cathode 22. Further, the electrolytic bath 100 contains carbide ions (C 2 2- ), which are made by dissolving calcium carbide (CaC 2 ) or the like in molten salt in advance.

電源部23によって陽極21と陰極22の間に電圧を印加して、電解浴100中の陽極21側と陰極22側で次の(17)~(18)の反応が起きるようにする。 A voltage is applied between the anode 21 and the cathode 22 by the power supply unit 23, so that the following reactions (17) to (18) occur on the anode 21 side and the cathode 22 side in the electrolytic bath 100.

陰極反応:2C(炭素含有材料)+2e→C 2- (17)
陽極反応:C 2-→2C(固体)+2e (18)
Cathode reaction: 2C (carbon-containing material) + 2e - → C 2 2- (17)
Anodic reaction: C 2 2- → 2C (solid) + 2e - (18)

第3実施形態のその他の構成と作用効果は第1実施形態と同様である。 The other configurations and effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.

第3実施形態の場合、具体的には、次の条件でリサイクル処理が行われることが好ましい。溶融塩はLiCl-KClであることが好ましい。処理温度は、300℃以上800℃以下であることが好ましく、より好ましくは400℃以上500℃以下である。溶融塩電解浴に原料となる炭素が全て溶解すると仮定したときの炭素濃度は2mol%~20mol%が好ましく、より好ましくは5mol%~15mol%が好ましい。陰極と陽極の間の電圧は、0Vより大きく4V以下であることが好ましく、1.6V以上2.0V以下であることがより好ましい。 In the case of the third embodiment, specifically, it is preferable that the recycling process is performed under the following conditions. Preferably, the molten salt is LiCl-KCl. The treatment temperature is preferably 300°C or higher and 800°C or lower, more preferably 400°C or higher and 500°C or lower. Assuming that all the raw material carbon is dissolved in the molten salt electrolytic bath, the carbon concentration is preferably 2 mol% to 20 mol%, more preferably 5 mol% to 15 mol%. The voltage between the cathode and the anode is preferably greater than 0V and less than or equal to 4V, more preferably greater than or equal to 1.6V and less than or equal to 2.0V.

第3実施形態では、例えば、溶融塩としてLiCl-KClを1L用いて450℃の電解浴を準備し、炭素含有材料としてリチウム電池を破砕、分解したものを電解浴中に添加し、陽極と陰極の間に2.0Vの電圧を印加することによって固体の炭素を得ることができる。 In the third embodiment, for example, an electrolytic bath at 450° C. is prepared using 1 L of LiCl-KCl as a molten salt, a crushed and decomposed lithium battery is added as a carbon-containing material to the electrolytic bath, and an anode and a cathode are added. Solid carbon can be obtained by applying a voltage of 2.0 V between.

本願発明を要約すると次の通りである。 The present invention can be summarized as follows.

[1]本発明に従った炭素含有材料のリサイクル処理方法は、
(a)溶融塩を含む電解浴中、または、溶融塩を含む電解浴の外部において電解浴の上面近傍に、陰極を配置するステップと、
(b)電解浴中に陽極を配置するステップと、
(c)被処理材として、電解浴中に、単体の形態で炭素を含む炭素含有材料を配置するステップと、
(d)電解浴中の炭素含有材料から炭素が分離され、固体の炭素として析出する電圧を陽極と陰極の間に印加するステップを含む。
[1] The method for recycling carbon-containing materials according to the present invention includes:
(a) disposing a cathode near the top surface of the electrolytic bath in the electrolytic bath containing the molten salt or outside the electrolytic bath containing the molten salt;
(b) placing an anode in an electrolytic bath;
(c) disposing a carbon-containing material containing carbon in the form of a simple substance in an electrolytic bath as a material to be treated;
(d) applying a voltage between an anode and a cathode that causes carbon to be separated from the carbon-containing material in the electrolytic bath and deposited as solid carbon;

[2]上記[1]の方法においては、ステップ(d)において、電解浴中の陽極に接触している炭素含有材料中の炭素が酸化されて炭酸イオンになり、電解浴中の陰極側で炭酸イオンが還元されて固体炭素になる電圧を陽極と陰極の間に印加することが好ましい。 [2] In the method of [1] above, in step (d), carbon in the carbon-containing material that is in contact with the anode in the electrolytic bath is oxidized to carbonate ions, and on the cathode side in the electrolytic bath, carbon is oxidized to carbonate ions. It is preferable to apply a voltage between the anode and the cathode to reduce carbonate ions to solid carbon.

[3]上記[1]の方法においては、陰極は電解浴中に配置され、ステップ(d)において、電解浴中の陰極に接触している炭素含有材料中の炭素が還元されてカーバイドイオン(C 2-)になり、電解浴中の陽極側でカーバイドイオン(C 2-)が酸化されて固体炭素になる電圧を陽極と陰極の間に印加することが好ましい。 [3] In the method of [1] above, the cathode is placed in an electrolytic bath, and in step (d), carbon in the carbon-containing material in contact with the cathode in the electrolytic bath is reduced to form carbide ions ( It is preferable to apply a voltage between the anode and the cathode so that the carbide ions (C 2 2- ) become solid carbon by oxidation on the anode side in the electrolytic bath .

[4]上記[1]から[3]のいずれか1つに記載の方法においては、炭素含有材料は蓄電デバイスの少なくとも一部であることが好ましい。 [4] In the method described in any one of [1] to [3] above, the carbon-containing material is preferably at least a part of the electricity storage device.

[5]上記[4]の方法においては、蓄電デバイスの少なくとも一部は、破砕または分解された使用済み蓄電デバイスであることが好ましい。 [5] In the method of [4] above, it is preferable that at least a portion of the electricity storage device is a used electricity storage device that has been crushed or disassembled.

[6]上記[4]または[5]の方法においては、蓄電デバイスは、非水系二次電池であることが好ましい。 [6] In the method of [4] or [5] above, the electricity storage device is preferably a non-aqueous secondary battery.

[7]上記[1]から[6]までのいずれか1つに記載の方法においては、電解浴は密閉可能な反応容器内に配置されていることが好ましい。 [7] In the method described in any one of [1] to [6] above, the electrolytic bath is preferably placed in a sealable reaction vessel.

以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変形を含むものである。 The embodiments and examples disclosed above should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and includes meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

10:反応容器、21:陽極、22:陰極、100:電解浴、400:炭素含有材料。 10: reaction vessel, 21: anode, 22: cathode, 100: electrolytic bath, 400: carbon-containing material.

Claims (7)

(a)溶融塩を含む電解浴中、または、溶融塩を含む電解浴の外部において前記電解浴の上面近傍に、陰極を配置するステップと、
(b)前記電解浴中に陽極を配置するステップと、
(c)被処理材として、前記電解浴中に、単体の形態で炭素を含む炭素含有材料を配置するステップと、
(d)前記電解浴中の前記炭素含有材料から炭素が分離され、固体の炭素として析出する電圧を前記陽極と前記陰極の間に印加するステップを含む、炭素含有材料のリサイクル処理方法。
(a) disposing a cathode in an electrolytic bath containing a molten salt or near the top surface of the electrolytic bath outside the electrolytic bath containing a molten salt;
(b) placing an anode in the electrolytic bath;
(c) disposing a carbon-containing material containing carbon in the form of a simple substance in the electrolytic bath as a material to be treated;
(d) A method for recycling a carbon-containing material, comprising the step of applying a voltage between the anode and the cathode so that carbon is separated from the carbon-containing material in the electrolytic bath and deposited as solid carbon.
前記(d)のステップは、前記電解浴中の前記陽極に接触している前記炭素が酸化されて炭酸イオンになり、前記電解浴中の前記陰極側で前記炭酸イオンが還元されて固体炭素になる電圧を前記陽極と前記陰極の間に印加することを含む、請求項1に記載の方法。 In the step (d), the carbon in contact with the anode in the electrolytic bath is oxidized to carbonate ions, and the carbonate ions are reduced to solid carbon on the cathode side in the electrolytic bath. 2. The method of claim 1, comprising applying a voltage between the anode and the cathode. 前記陰極は前記電解浴中に配置され、前記(d)のステップは、前記電解浴中の前記陰極に接触している前記炭素含有材料中の炭素が還元されてカーバイドイオン(C 2-)になり、前記電解浴中の前記陽極側でカーバイドイオン(C 2-)が酸化されて固体炭素になる電圧を前記陽極と前記陰極の間に印加することを含む、請求項1に記載の方法。 The cathode is disposed in the electrolytic bath, and in step (d), carbon in the carbon-containing material in contact with the cathode in the electrolytic bath is reduced to form carbide ions (C 2 2- ). 2. The method according to claim 1, comprising applying a voltage between the anode and the cathode such that carbide ions (C 2 2- ) are oxidized to become solid carbon on the anode side in the electrolytic bath. Method. 前記炭素含有材料は、蓄電デバイスの少なくとも一部である、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon-containing material is at least a part of an electricity storage device. 前記蓄電デバイスの前記少なくとも一部は、破砕または分解された使用済み蓄電デバイスである、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the at least part of the power storage device is a used power storage device that has been crushed or disassembled. 前記蓄電デバイスは、非水系二次電池である、請求項4または請求項5に記載の方法。 The method according to claim 4 or 5, wherein the electricity storage device is a non-aqueous secondary battery. 前記電解浴は密閉可能な反応容器内に配置されている、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の方法。

7. A method according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrolytic bath is arranged in a sealable reaction vessel.

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