JP2023525095A - 使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法 - Google Patents

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Abstract

使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法であって、使用済みリチウムイオン電池についてケースを除去した電池パック又はセルを放電せずに、荷電したまま湿式で引き裂き、その後、第１湿式篩分けを行い、電解液を回収し、磁気選別により鉄を除去した後、乾燥せずに接着剤を直接湿式除去し、次に、第２湿式篩分けを行った後、第１湿式粉砕、第３湿式篩分け及び第２湿式粉砕を行い、最後に、ジグ選別分離により銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを含む。【選択図】図１

Description

本発明は使用済みリチウムイオン電池の回収処理プロセス、特に使用済みリチウムイオン
電池の解体分離方法に関する。
使用済みリチウムイオン電池の回収・総合的利用の分野において、使用済みリチウムイオ
ン電池の解体に一般的に採用される手段は、使用済みリチウムイオン電池－番号付け・登
録－ケース除去－放電－粉砕－ベーク－篩分けである。例えば新材産業（ＮＯ．０９２０
１７、Ｐ４３－４６、朱国才、何向明、清華大学原子力・新エネルギー研究院、使用済み
リチウムイオンパワー電池の解体及び段階的な利用）は以下の技術：「現在、主に破砕選
別方法を用いて分解を行っている成熟した分解技術があり、そのプロセスのフローは放電
、高温熱分解、機械破砕、粒径選別、密度選別などである」を開示した。また、開示番号
ＣＮ２０１５１０８２３７５８．×（２０１５１１２４）に記載の高圧液体切断システム
及びその用途、使用済みリチウムイオン電池の解体方法である発明特許の明細書段落［０
０４７］で開示された技術では、ステップ１：前記使用済みリチウムイオン電池に対して
放電処理を行い、指定された電圧範囲にし、切断対象の使用済みリチウムイオン電池を得
る。さらに、開示番号ＣＮ２０２０１０２９４９１５．３（２０２００４１５）に開示さ
れた技術は、使用済みリチウムイオン電池の回収方法であり、この方法は、使用済みリチ
ウムイオン電池を希塩水に７～１４日間浸漬し、毎日１回撹拌する浸漬放電のステップ１
と、浸漬放電後の使用済みリチウムイオン電池を低温でベークしてから解体し、ケースを
分離し、使用済みリチウムイオン電池の電極捲回体を得る解体のステップ２と、ステップ
２で得られた電極捲回体を密閉反応容器に入れ、適量の有機溶剤を入れて撹拌及び低温加
熱を行い、集電体から活物質を剥離した後、物理選別を行い、銅箔、アルミ箔及びセパレ
ータを得、固液分離して、正負極粉体材料を得、分離後の有機溶剤系を処理してリサイク
ルする活物質分離のステップ３と、ステップ３で得られた正負極粉体材料を低温乾燥した
後に破砕し、浸出用の原料を得る乾燥・粉砕のステップ４と、酸浸漬方法を採用し、浸出
剤を添加し、ステップ４で得られた原料中の金属元素を液相に浸出し、固液分離し、炭素
負極粉末と金属元素を含む浸出液を得て、炭素負極粉末を焼結してリチウムイオン電池用
負極材料にする浸出のステップ５と、ステップ５の浸出液を精製し、不純物を除去した後
、浸出液中の遷移金属元素の割合と遷移金属イオン濃度を調整し、沈殿剤と錯化剤を加え
て、リチウムイオン電池正極材料用前駆体を得る沈殿のステップ６と、ステップ６の廃水
についてアンモニアを予備蒸発して濃縮させ、得られたアンモニア水をステップ６に送っ
てリサイクルするアンモニア予備蒸発のステップ７と、アンモニア予備蒸発後の廃水から
膜電解により酸とアルカリを生成し、得られた酸をステップ５に送ってリサイクルし、得
られたアルカリをステップ６に送ってリサイクルする電解のステップ８と、を含む。
以上の従来技術では、分解前に放電を行う必要がある。抵抗法放電を採用すると量産を実
現することができず、湿式放電は時間がかかり、しかも、両方ともに残留電圧は２．５Ｖ
程度であり、粉砕前に放電するので、一定量の水分を持つようになり、粉砕する前にベー
クしなければならず、ベークするときにテルミット反応の可能性もあり、テルミット反応
が発生すると、火災の危険がある。粉砕後でも、分解後の各成分の分離と各要素の収率の
問題が存在する。粉砕後の材料が粗すぎたり細すぎたりすると、各成分の分離が不十分で
あるという問題がある。機械的な篩分けでは、同一粒度の各成分を十分に分離できず、ア
ルミ中に銅が含まれたり、銅中にアルミが含まれたり、正負極材料に銅とアルミが混じっ
ていたりするため、各成分の収率が低下し、各成分の品質も影響を受ける。
本発明の目的は、解体過程で放電や乾燥を必要とし、しかも、解体においては火災のリス
クが存在したり、十分に分離できなかったりするという従来技術の技術的難問を解決し、
放電や乾燥を必要とせずに、各成分を十分に分離できる使用済みリチウムイオン電池の解
体分離方法を開示することである。
本発明の技術的解決手段は以下の通りである。使用済みリチウムイオン電池の解体分離方
法であって、使用済みリチウムイオン電池についてケースを除去した電池パック又はセル
を放電せずに、荷電したまま湿式で引き裂き、その後、第１湿式篩分けを行い、電解液を
回収し、磁気選別により鉄を除去した後乾燥せずに接着剤を直接湿式除去し、次に、第２
湿式篩分けを行った後、第１湿式粉砕、第３湿式篩分け及び第２湿式粉砕を行い、最後に
、ジグ選別分離により銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレー
タパルプを得ることを特徴とする。
さらに、前記「放電せずに」とは、セル又は電池パックの電圧が３６ボルト以下であり、
物理・化学的手段により電圧を低下又は解消しないことを意味する。
さらに、前記「荷電したまま湿式で引き裂く」とは、ケースを除去した使用済みリチウム
イオン電池パック又はセルを、放電せずに、質量比１～１０倍、好ましくは２～９倍、３
～８倍、４～７倍、５～６倍の水の保護下、又は噴水条件下で２本ロール引き裂き装置に
直接入れて、荷電したまま引き裂き、１５×１５ｍｍよりも小さい破片にする。このよう
な破片は正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔、鉄片、プラスチップシート、セパレー
タ紙片などと水との混合物である。
さらに、前記第１湿式篩分けにおいて、引き裂いた混合物破片を水で駆動して、１５０メ
ッシュスクリーンシート付きトロンメルスクリーンによって湿式篩分けを行い、篩下物と
して水、電解液、引き裂くときに脱落した正負極材料を得て、篩上物として正負極材料が
接着された銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチップケース、セパレータ紙などの破片混
合物を得る。
さらに、前記電解液の収集においては、前記湿式篩分けによる篩下物を油水分離して、軽
質液として電解液、重質液及び沈殿として水及び正負極材料粗品１を得て、プレートフレ
ームプレスフィルタにより分離した後、濾過ケーキを正負極材料粗品１とし、濾液を引き
裂き用水として本作業段階に戻す。電解液を密閉鉄桶に収納して、倉庫に保管し、使用済
み電解液として資格のある機関に送って処理させる。
さらに、前記磁気選別による除鉄においては、前記湿式篩分けによる篩上物を２段磁気選
別にかけ、電池パック及びセルを引き裂いて得た鉄片を選別し、包装して倉庫に入れ、２
段磁気選別は１段磁気選別にて鉄片に混入された他の非磁性物質が２段磁気選別に送られ
て水の作用により変位し、鉄片から自動的に離脱して分離することを目的とする。
さらに、前記接着剤の湿式除去においては、電池を引き裂いて得た破片を、接着剤除去容
器内で接着剤除去剤にて所定時間浸漬して撹拌し、正負極材料や銅箔、アルミ箔を離脱し
又はこれらの粘着を無効にし、これらの剥離を容易にする。
またさらに、前記接着剤湿式除去においては、磁気選別により鉄が除去された材料として
、正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合
物を接着剤除去容器に入れて、所定の濃度の接着剤除去剤を加えて所定時間浸漬して撹拌
し、正負極材料を銅箔、アルミ箔から離脱し、又は正負極接着剤層を層間剥離し、接着剤
を除去する。
またさらに、前記接着剤除去剤は、有機溶剤として、アセトン、テトラヒドロフラン、Ｎ
－ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドのうちの１種又は複数種の混合物である
。
またさらに、前記接着剤除去剤は有機溶剤としてテトラヒドロフランである。
またさらに、前記接着剤湿式除去ステップにおいて、所定濃度は１～２０体積％、好まし
くは５～１５体積％、１０体積％である。
またさらに、接着剤湿式除去ステップにおいて、前記所定時間の浸漬撹拌は、時間５～６
０分間、好ましくは１０～５０分間、２０～４０分間、３０分間、撹拌速度１５～６０回
転／分、好ましくは２０～５５回転／分、２５～５０回転／分、３５～４５回転／分であ
る。
さらに、前記第２湿式篩分けにおいては、接着剤湿式除去後の材料を１５０メッシュ網付
きトロンメルスクリーンにかけ、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て、プ
レートフレームプレスフィルタにより加圧濾過した後、濾過ケーキとして正負極材料粗品
３を得て、接着剤除去剤を含有する水である濾液を戻して、それに所定量の接着剤除去剤
を添加してリサイクルし、篩上物として正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラス
チップ、セパレータ紙などの破片混合物を一次粉砕、篩分けに供する。
さらに、前記第１湿式粉砕においては、第２湿式篩分けによる篩上物に、質量比３～５倍
、好ましくは４倍の水を加えて、２００メッシュ以下に粉砕する。
さらに、前記第３湿式篩分けにおいては、第１湿式粉砕後の材料を１５０メッシュ網付き
トロンメルスクリーンにかけ、篩下物として正負極材料及び水を得て、プレートフレーム
プレスフィルタにより加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、水である濾液を
本作業段階の粉砕、篩分け工程に戻してリサイクルし、篩上物として銅粉末、アルミ粉末
やプラスチップ粉末、セパレータパルプ、正負極材料粉末などを得る。
さらに、前記第２湿式粉砕においては、第３湿式篩分けによる篩上物にさらに水を加えて
、２００メッシュ以下に粉砕する。
さらに、前記ジグ選別分離においては、第２湿式粉砕後の篩上物を、正負極材料粗品１、
正負極材料粗品２、正負極材料粗品３とともに選鉱用ジグ選別機に投入し、湿式ジグ選別
重力選別を行って、銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータ
パルプを選別して、正負極材料やプラスチップ粉末、セパレータパルプをそれぞれプレー
トフレームプレスフィルタにより加圧濾過し、濾過ケーキとして正負極材料やプラスチッ
プ粉末、セパレータパルプをそれぞれ包装して倉庫に入れ、水である濾液を添加水として
本作業段階の粉砕工程に戻してリサイクルする。
本発明では、以上の技術手段を用いることにより、使用済みリチウムイオン電池の解体に
おいては、放電や乾燥を必要とせず、各部品を十分に分離することができ、解体過程で放
電や乾燥を必要とし、しかも、解体においては火災のリスクが存在したり、十分に分離で
きなかったりするという従来技術の技術的難問を解決する。
本発明のプロセスのフローチャートである。
発明の最良な実施形態
使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法は、以下のステップを採用する。
ａ．番号付け・登録：回収した使用済みリチウムイオン電池に番号を付けて登録した。
ｂ．電荷が付いたまま引き裂くこと：型番１８６５０の使用済みリチウムイオン電池につ
いて、重量を量った結果、２０ｋｇであり、全体として水に入れて、２本ロールによって
引き裂き、１５×１５ｍｍの破片に切った。
ｃ．湿式篩分け：引き裂いた混合物破片を流水で駆動して、１５０メッシュスクリーンシ
ートによって湿式篩分けを行い、篩下物として水、電解液、引き裂くときに脱落した正負
極材料を得て、篩上物として正負極材料を含有する銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチ
ップケース、セパレータ紙などの破片混合物を得た。
ｄ．電解液の収集：ステップｃの湿式篩分けによる篩下物を油水分離器で油水分離し、軽
質液としてメスシリンダにより測定した結果体積１１５０ｍＬの電解液、重質液及び沈殿
として水及び正負極材料粗品１を得て、吸引濾過機で分離し、ベークした結果、乾燥粉末
は３２５．１ｇであった。
ｅ．磁気選別による除鉄：ステップｃの湿式篩分け用のトロンメルスクリーン篩上物につ
いて、磁石により破片混合物中の鉄を選別し、使用済み鉄片の重量は４７９２．１ｇであ
った。
ｆ．接着剤湿式除去：磁気選別により鉄が除去された材料として、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物を得て、０．２ｍ３反
応容器に入れ、水０．１５ｍ３を加え、テトラヒドロフラン０．０１ｍ３を加え、１５分
間撹拌し、正極材料の表面に明らかな泡が認められた。１５０メッシュスクリーンシート
によって第２湿式篩分けを行い、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て、吸
引濾過機で吸引濾過した後、濾過ケーキとして正負極材料粗品３を得て、その重量を量っ
た結果、１４２５．８ｇであり、篩上物（水３２．７％含有）は正負極材料が接着された
銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物であり、湿式粉砕操作に
供した。
ｇ．湿式粉砕・篩分け：ステップｆの第２湿式篩分けを行った後、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物１４８３３．３ｇ（水
１６．２％含有）に水１０ｋｇを加え、粉砕機にて２００メッシュ以下に粉砕し、次に、
１５０メッシュスクリーンシートによって湿式篩分けを行い、篩下物として正負極材料及
び水を得て、吸引濾過機で加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、その重量を
量った結果、４０２８．７ｇ（水２５．６５％含有）であり、篩上物に水をさらに加えて
２００メッシュに粉砕した後、正負極材料粗品１、正負極材料粗品２、正負極材料粗品３
とともに、振動ジグ選別機により銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及
びセパレータパルプを選別して、正負極材料やプラスチップ粉末、セパレータパルプをそ
れぞれ吸引濾過機で吸引濾過し、濾過ケーキを乾燥させると、銅粉末１６１２．４ｇ、ア
ルミ粉末３００４．９ｇ、正負極材料６４１２．１ｇやプラスチップ粉末、セパレータパ
ルプ４１７２．６ｇがそれぞれ得られた。
発明の実施例
本発明をより明確に理解するために、以下、図１を参照して特定実施例により本発明につ
いてさらに説明する。
実施形態１：使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法であって、使用済みリチウムイ
オン電池についてケースを除去した電池パック又はセルを放電せずに、荷電したまま湿式
で引き裂き、その後、第１湿式篩分けを行い、電解液を回収し、磁気選別により鉄を除去
した後乾燥せずに接着剤を直接湿式除去し、次に、第２湿式篩分けを行った後、第１湿式
粉砕、第３湿式篩分け及び第２湿式粉砕を行い、最後に、ジグ選別分離により銅粉末、ア
ルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを得る。
前記「放電せずに」とは、セル又は電池パックの電圧が３６ボルト以下であり、物理・化
学的手段により電圧を低下又は解消しないことを意味する。つまり、従来技術では放電せ
ずに解体できない電池は、本発明では、放電せずに、そのまま解体可能になる。
前記「荷電したまま湿式で引き裂く」とは、ケースを除去した使用済みリチウムイオン電
池パック又はセルを、放電せずに、噴水条件下で２本ロール引き裂き装置に直接入れて、
荷電したまま引き裂き、１５×１５ｍｍよりも小さい破片にする。このような破片は正負
極材料が接着された銅箔、アルミ箔、鉄片、プラスチップシート、セパレータ紙片などと
水との混合物である。
前記第１湿式篩分けにおいては、引き裂いた混合物破片を水で駆動して、１５０メッシュ
スクリーンシート付きトロンメルスクリーンによって湿式篩分けを行い、篩下物として水
、電解液、引き裂くときに脱落した正負極材料を得て、篩上物として正負極材料を含有す
る銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチップケース、セパレータ紙などの破片混合物を得
る。
前記電解液の収集においては、前記湿式篩分けによる篩下物を油水分離して、軽質液とし
て電解液、重質液及び沈殿として水及び正負極材料粗品１を得て、プレートフレームプレ
スフィルタにより分離した後、濾過ケーキを正負極材料粗品１とし、濾液を引き裂き用水
として本作業段階に戻す。電解液を密閉鉄桶に収納して、倉庫に保管し、使用済み電解液
として資格のある機関に送って処理させる。
前記磁気選別による除鉄においては、前記湿式篩分けによる篩上物を２段磁気選別にかけ
、電池パック及びセルを引き裂いて得た鉄片を選別し、包装して倉庫に入れ、２段磁気選
別は１段磁気選別にて鉄片に混入された他の非磁性物質が２段磁気選別に送られて水の作
用により変位し、鉄片から自動的に離脱して分離することを目的とする。
前記接着剤の湿式除去においては、電池を引き裂いて得た破片を、接着剤除去容器内で接
着剤除去剤にて所定時間浸漬して撹拌し、正負極材料や銅箔、アルミ箔を離脱し又はこれ
らの粘着を無効にし、これらの剥離を容易にする。
またさらに、前記接着剤湿式除去においては、磁気選別により鉄が除去された材料として
、正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合
物を接着剤除去容器に入れて、所定の濃度の接着剤除去剤を加えて所定時間浸漬して撹拌
し、正負極材料を銅箔、アルミ箔から離脱し、又は正負極接着剤層を層間剥離し、接着剤
を除去する。
前記接着剤除去剤は、有機溶剤として、アセトン、テトラヒドロフラン、Ｎ－ジメチルア
セトアミド、ジメチルスルホキシドのうちの１種又は複数種の混合物、最も好ましくはテ
トラヒドロフランである。
前記接着剤湿式除去ステップにおいて、所定濃度は１体積％～２０体積％、好ましくは５
～１５体積％、１０体積％である。
接着剤湿式除去ステップにおいて、前記所定時間の浸漬撹拌は、時間５～６０分間、好ま
しくは１０～５０分間、２０～４０分間、３０分間、撹拌速度１５～６０回転／分、好ま
しくは２０～５５回転／分、２５～５０回転／分、３５～４５回転／分である。
前記第２湿式篩分けにおいては、接着剤湿式除去後の材料を１５０メッシュ網付きトロン
メルスクリーンにかけ、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て、プレートフ
レームプレスフィルタにより加圧濾過した後、濾過ケーキとして正負極材料粗品３を得て
、接着剤除去剤を含有する水である濾液を戻して、それに所定量の接着剤除去剤を添加し
てリサイクルし、篩上物として正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、
セパレータ紙などの破片混合物を一次粉砕、篩分けに供する。
前記第１湿式粉砕においては、第２湿式篩分けによる篩上物に、質量比３～５倍の水を加
えて、２００メッシュ以下に粉砕する。
前記第３湿式篩分けにおいては、第１湿式粉砕後の材料を１５０メッシュ網付きトロンメ
ルスクリーンにかけ、篩下物として正負極材料及び水を得て、プレートフレームプレスフ
ィルタにより加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、水である濾液を本作業段
階の粉砕、篩分け工程に戻してリサイクルし、篩上物として銅粉末、アルミ粉末やプラス
チップ粉末、セパレータパルプ、正負極材料粉末などを得る。
前記第２湿式粉砕においては、第３湿式篩分けによる篩上物にさらに水を加えて、２００
メッシュ以下に粉砕する。
前記ジグ選別分離においては、第２湿式粉砕後の篩上物を、正負極材料粗品１、正負極材
料粗品２、正負極材料粗品３とともに選鉱用ジグ選別機に投入し、湿式ジグ選別重力選別
を行って、銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを
選別して、正負極材料やプラスチップ粉末、セパレータパルプをそれぞれプレートフレー
ムプレスフィルタにより加圧濾過し、濾過ケーキとして正負極材料やプラスチップ粉末、
セパレータパルプをそれぞれ包装して倉庫に入れ、水である濾液を添加水として本作業段
階の粉砕工程に戻してリサイクルする。
実施例１：使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法は、以下のステップを採用する。
ａ．番号付け・登録：回収した使用済みリチウムイオン電池に番号を付けて登録した。
ｂ．ケース除去：電池番号Ｈ－５２２０１の電池からケースを除去し、７つの電池パック
のうちの１つを取り出し、その重量を量った結果、１９５８．０ｇであった。
ｃ．荷電したまま湿式で引き裂くこと：放電せずに、全体として水に入れて、ブレードを
用いて割って、１５×１５ｍｍよりも小さい破片に切った。
ｄ．湿式篩分け：引き裂いた混合物破片に対して、１５０メッシュスクリーンシートによ
って湿式篩分けを行い、篩下物として水、電解液、引き裂くときに脱落した正負極材料を
得て、篩上物として正負極材料を含有する銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチップケー
ス、セパレータ紙などの破片混合物を得た。
ｅ．電解液の収集：ステップｄの湿式篩分けによる篩下物を分液漏斗で油水分離し、軽質
液としてメスシリンダにより測定した結果体積１２０ｍＬの電解液、、重質液及び沈殿と
して水及び正負極材料粗品１を得て、吸引濾過機で分離し、ベークした結果、乾燥粉末は
４７．４６ｇであった。
ｆ．磁気選別による除鉄：ステップｄの湿式篩分け用のトロンメルスクリーンの篩上物に
ついて、磁石により破片混合物中の鉄を選別し、この鉄を０．０ｇにした。
ｇ．接着剤湿式除去：磁気選別により鉄が除去された材料として、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物を得て、５０００ｍＬ
ビーカーに入れ、水３０００ｍＬを加え、テトラヒドロフラン１５０ｍＬを加えて３０分
間撹拌し、正極材料がアルミ箔から離脱下ことが認められ、それとともに、正極材料の明
らかな泡が認められた。１５０メッシュスクリーンシートによって第２湿式篩分けを行い
、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て、吸引濾過機で吸引濾過した後、濾
過ケーキとして正負極材料粗品３を得て、その重量を量った結果、３２４．２５ｇ（水４
１．４％含有）であり、篩上物として正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチ
ップ、セパレータ紙などの破片混合物を、湿式粉砕操作に供した。
ｈ．湿式粉砕・篩分け：ステップｇにおいて第２湿式篩分けを行った後、正負極材料が接
着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物２０６０．２ｇ
（水２１％含有）に水１０ｋｇを加え、粉砕機にて２００メッシュ以下に粉砕し、次に、
１５０メッシュスクリーンシートによって第３湿式篩分けを行い、篩下物として正負極材
料及び水を得て、吸引濾過機で加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、その重
量を量った結果、５３６．９１ｇ（水３８．５％含有）であり、篩上物１９４４．２ｇに
水１０ｋｇをさらに加え、２００メッシュに粉砕した後、正負極材料粗品１、正負極材料
粗品２、正負極材料粗品３とともに、振動ジグ選別機により銅粉末、アルミ粉末、正負極
材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを選別して、正負極材料やプラスチップ粉
末、セパレータパルプをそれぞれ吸引濾過機で吸引濾過し、濾過ケーキを乾燥させると、
銅粉末２２８．６０ｇ、アルミ粉末４２８．４４、正負極材料９４３．１０ｇやプラスチ
ップ粉末、セパレータパルプ２５１．４０ｇがそれぞれ得られた。
実施例２：使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法は、以下のステップを採用する。
ａ．番号付け・登録：回収した使用済みリチウムイオン電池に番号を付けて登録した。
ｂ．電荷が付いたまま引き裂くこと：番号Ｈ－５２１８７の使用済みリチウムイオン電池
からケースを除去し、計７つの電池パックを取り出し、これらの重量を量った結果、１３
８６７ｇであり、全体として水に入れて、ディスクカッタを用いて引き裂き、１５×１５
ｍｍよりも小さい破片に切った。
ｃ．湿式篩分け：引き裂いた混合物破片を流水で駆動して、用１５０メッシュスクリーン
シートによって湿式篩分けを行い、篩下物として水、電解液、引き裂くときに脱落した正
負極材料を得て、篩上物として正負極材料を含有する銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラス
チップケース、セパレータ紙などの破片混合物を得た。
ｄ．電解液の収集：ステップｃの湿式篩分けによる篩下物を油水分離器で油水分離し、軽
質液としてメスシリンダにより測定した結果体積８３５ｍＬの電解液、重質液及び沈殿と
して水及び正負極材料粗品１を得て、吸引濾過機で分離し、ベークした結果、乾燥粉末は
３５５．１ｇであった。
ｅ．磁気選別による除鉄：ステップｃの湿式篩分け用のトロンメルスクリーン篩上物につ
いて、磁石により破片混合物中の鉄を選別し、この鉄を０．０ｇにした。
ｆ．接着剤湿式除去：磁気選別により鉄が除去された材料として、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物を得て、０．１ｍ３反
応容器に入れて、水０．５ｍ３を加え、テトラヒドロフランとＮ－ジメチルアセトアミド
をそれぞれ１２．５ｋｇ加え、１０分間撹拌し、正極材料の表面の明らかな泡が認められ
た。１５０メッシュスクリーンシートによって第２湿式篩分けを行い、篩下物としてゾル
液及び離脱した正負極材料を得て、吸引濾過機で吸引濾過した後、濾過ケーキとして正負
極材料粗品３を得て、その重量を量った結果、１０７５．３ｇであり、篩上物は含水率３
８．１％であり、正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙
などの破片混合物であり、湿式粉砕操作に供した。
ｇ．湿式粉砕・篩分け：接着剤湿式除去ステップの第２湿式篩分けを行った後、正負極材
料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物２１１５
０ｇ（１５％水含有）に水１０ｋｇを加え、粉砕機にて２００メッシュ以下に粉砕し、次
に、１５０メッシュスクリーンシート付によって湿式篩分けを行い、篩下物として正負極
材料及び水を得て、吸引濾過機で加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、その
重量を量った結果、２７０１．８ｇ（水３２．６％含有）であり、篩上物１５８４０．１
ｇ（水１５％含有）に水１０ｋｇをさらに含み、２００メッシュに粉砕した後、正負極材
料粗品１、正負極材料粗品２、正負極材料粗品３とともに、振動ジグ選別機により銅粉末
、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを選別して、正負極
材料やプラスチップ粉末、セパレータパルプをそれぞれ吸引濾過機で吸引濾過し、選別物
を乾燥させると、銅粉末１５９６．３ｇ、アルミ粉末２９９３．５ｇ、正負極材料６５８
０．４ｇやプラスチップ粉末、セパレータパルプ１８６１．５ｇがそれぞれ得られた。
実施例３：使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法は、以下のステップを採用する。
ａ．番号付け・登録：回収した使用済みリチウムイオン電池に番号を付けて登録した。
ｂ．電荷が付いたまま引き裂くこと：番号Ｈ－５０３２１、Ｈ－５７１０６の使用済みリ
チウムイオン電池について、重量を量った結果、６８．６ｋｇであり、ケースごとに全体
として水に入れて、２本ロールによって引き裂き、１５×１５ｍｍよりも小さい破片に切
った。
ｃ．湿式篩分け：引き裂いた混合物破片を流水で駆動して、１５０メッシュスクリーンシ
ートによって湿式篩分けを行い、篩下物として水、電解液、引き裂くときに脱落した正負
極材料を得て、篩上物として正負極材料を含有する銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチ
ップケース、セパレータ紙などの破片混合物を得た。
ｄ．電解液の収集：ステップｃの湿式篩分けによる篩下物を油水分離器で油水分離し、軽
質液としてメスシリンダにより測定した結果体積１６００ｍＬの電解液、重質液及び沈殿
として水及び正負極材料粗品１を得て、吸引濾過機で分離し、ベークした結果、乾燥粉末
は７１０．４ｇであった。
ｅ．磁気選別による除鉄：ステップｃの湿式篩分け用のトロンメルスクリーン篩上物につ
いて、磁石により破片混合物中の鉄を選別し、使用済み鉄片の重量は４１．８８ｋｇであ
った。
ｆ．接着剤湿式除去：磁気選別により鉄が除去された材料として、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物を得て、０．２ｍ３反
応容器内に入れて、水０．１５ｍ３を加え、テトラヒドロフラン０．０１ｍ３を加え、３
０分間撹拌し、正極材料の表面に明らかな泡が認められた。１５０メッシュスクリーンシ
ートによって第２湿式篩分けを行い、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て
、吸引濾過機で吸引濾過した後、濾過ケーキとして正負極材料粗品３を得て、その重量を
量った結果、２１１２．３ｇであり、篩上物は含水率３５．４％であり、正負極材料が接
着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物であり、湿式粉
砕操作に供した。
ｇ．湿式粉砕・篩分け：接着剤湿式除去ステップにおいて第２湿式篩分けを行った後、正
負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物（
水１４．１％含有）４０９１５．４ｇに水１０ｋｇを加え、粉砕機にて２００メッシュ以
下に粉砕し、次に、１５０メッシュスクリーンシートによって湿式篩分けを行い、篩下物
として正負極材料及び水を得て、吸引濾過機で加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品
２とし、その重量を量った結果、８２８７．６ｇ（水３１．５％含有）であり、篩上物に
水１０ｋｇをさらに加え、２００メッシュに粉砕した後、正負極材料粗品１、正負極材料
粗品２、正負極材料粗品３とともに、振動ジグ選別機により銅粉末、アルミ粉末、正負極
材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを選別して、正負極材料やプラスチップ粉
末、セパレータパルプをそれぞれ吸引濾過機で吸引濾過し、濾過ケーキを乾燥させると、
銅粉末３１９２．８ｇ、アルミ粉末６００８．１ｇ、正負極材料１３１５５．４ｇやプラ
スチップ粉末、セパレータパルプ３７２０．９ｇがそれぞれ得られた。
実施例４：使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法は、以下のステップを採用する。
ａ．番号付け・登録：回収した使用済みリチウムイオン電池に番号を付けて登録した。
ｂ．電荷が付いたまま引き裂くこと：型番１８６５０の使用済みリチウムイオン電池につ
いて、重量を量った結果、２０ｋｇであり、全体として水に入れて、２本ロールによって
引き裂き、１５×１５ｍｍの破片に切った。
ｃ．湿式篩分け：引き裂いた混合物破片を流水で駆動して、１５０メッシュスクリーンシ
ートによって湿式篩分けを行い、篩下物として水、電解液、引き裂くときに脱落した正負
極材料を得て、篩上物として正負極材料を含有する銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチ
ップケース、セパレータ紙などの破片混合物を得た。
ｄ．電解液の収集：ステップｃの湿式篩分けによる篩下物を油水分離器で油水分離し、軽
質液としてメスシリンダにより測定した結果体積１１５０ｍＬの電解液、重質液及び沈殿
として水及び正負極材料粗品１を得て、吸引濾過機で分離し、ベークした結果、乾燥粉末
は３２５．１ｇであった。
ｅ．磁気選別による除鉄：ステップｃの湿式篩分け用のトロンメルスクリーン篩上物につ
いて、磁石により破片混合物中の鉄を選別し、使用済み鉄片の重量は４７９２．１ｇであ
った。
ｆ．接着剤湿式除去：磁気選別により鉄が除去された材料として、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物を得て、０．２ｍ３反
応容器に入れ、水０．１５ｍ３を加え、テトラヒドロフラン０．０１ｍ３を加え、１５分
間撹拌し、正極材料の表面に明らかな泡が認められた。１５０メッシュスクリーンシート
によって第２湿式篩分けを行い、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て、吸
引濾過機で吸引濾過した後、濾過ケーキとして正負極材料粗品３を得て、その重量を量っ
た結果、１４２５．８ｇであり、篩上物（水３２．７％含有）は正負極材料が接着された
銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物であり、湿式粉砕操作に
供した。
ｇ．湿式粉砕・篩分け：ステップｆの第２湿式篩分けを行った後、正負極材料が接着され
た銅箔、アルミ箔やプラスチップ、セパレータ紙などの破片混合物１４８３３．３ｇ（水
１６．２％含有）に水１０ｋｇを加え、粉砕機にて２００メッシュ以下に粉砕し、次に、
１５０メッシュスクリーンシートによって湿式篩分けを行い、篩下物として正負極材料及
び水を得て、吸引濾過機で加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、その重量を
量った結果、４０２８．７ｇ（水２５．６５％含有）であり、篩上物に水をさらに加えて
２００メッシュに粉砕した後、正負極材料粗品１、正負極材料粗品２、正負極材料粗品３
とともに、振動ジグ選別機により銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及
びセパレータパルプを選別して、正負極材料やプラスチップ粉末、セパレータパルプをそ
れぞれ吸引濾過機で吸引濾過し、濾過ケーキを乾燥させると、銅粉末１６１２．４ｇ、ア
ルミ粉末３００４．９ｇ、正負極材料６４１２．１ｇやプラスチップ粉末、セパレータパ
ルプ４１７２．６ｇがそれぞれ得られた。
本発明の実施例で使用される２本ロール、トロンメルスクリーンは全て河南鄭鉱機器有限
公司製の市販品であり、２本ロールの型番は２ＰＧ０４２５、トロンメルスクリーンの型
番はＧＴＳ－０６０８である。
表１ 本発明の解体部品の検出データシート
Figure 2023525095000002
表２ 本発明の例４における各部品の検出データ表
Figure 2023525095000003
以上は本発明を説明する実施例に過ぎず、本発明を何ら形式的か実質的に限定するもので
はなく、なお、当業者であれば、本発明の方法を逸脱することなく行われるいくつかの改
良や補充も本発明の特許範囲とみなすべきである。当業者であれば、本発明の主旨や範囲
を逸脱することなく、上記した技術内容に基づいて行われるいくつかの変更、修飾や変化
という等同変化は全て本発明の等価実施例であり、また、本発明の実質的な技術に基づい
て上記の実施例について行われる等同の変更、修飾や変化も本発明の特許範囲に属する。

Claims (9)

  1. 使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法であって、
    使用済みリチウムイオン電池についてケースを除去した電圧３６ボルト以内の電池パック
    又はセルを、物理・化学的手段により電圧を低下又は解消せずに、質量比１～１０倍の水
    の保護下、又は噴水条件下で２本ロール引き裂き装置に直接入れて、荷電したまま引き裂
    き、その後、第１湿式篩分けを行い、電解液を回収し、２段磁気選別により鉄を除去した
    後乾燥せずに接着剤を直接湿式除去し、次に、第２湿式篩分けを行った後、第１湿式粉砕
    、第３湿式篩分け及び第２湿式粉砕を行い、最後に、ジグ選別分離により銅粉末、アルミ
    粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを得ることを特徴とする使用
    済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  2. 質量比２～９倍の水の保護下、又は噴水条件下で２本ロール引き裂き装置に直接入れて、
    荷電したまま引き裂き、１５×１５ｍｍよりも小さい破片にすることを特徴とする請求項
    １に記載の使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  3. 前記第１湿式篩分けにおいては、引き裂いた混合物破片を水で駆動して、１５０メッシュ
    スクリーンシート付きトロンメルスクリーンによって湿式篩分けを行い、篩下物として水
    、電解液、引き裂くときに脱落した正負極材料を得て、篩上物として正負極材料を含有す
    る銅箔、アルミ箔、鉄ケース、プラスチップケース、セパレータ紙などの破片混合物を得
    ることを特徴とする請求項１に記載の使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  4. 前記電解液の収集においては、前記湿式篩分けによる篩下物を油水分離して、軽質液とし
    て電解液、重質液及び沈殿として水及び正負極材料粗品１を得て、プレートフレームプレ
    スフィルタにより分離した後、濾過ケーキを正負極材料粗品１とし、濾液を引き裂き用水
    として本作業段階に戻し、電解液を密閉鉄桶に収納して、倉庫に保管し、電解液として資
    格のある機関に送って処理させることを特徴とする請求項１に記載の使用済みリチウムイ
    オン電池の解体分離方法。
  5. 前記磁気選別による除鉄においては、前記湿式篩分けによる篩上物を２段磁気選別にかけ
    、電池パック及びセルを引き裂いて得た鉄片を選別し、包装して倉庫に入れ、
    ２段磁気選別は１段磁気選別にて鉄片に混入された他の非磁性物質が２段磁気選別に送ら
    れて水の作用により変位し、鉄片から自動的に離脱して分離することを目的とすることを
    特徴とする請求項１に記載の使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  6. 前記接着剤の湿式除去においては、電池を引き裂いて得た破片を、接着剤除去容器内で接
    着剤除去剤を５～１５％体積比加えて、５～６０分間撹拌して浸漬し、正負極材料や銅箔
    、アルミ箔を離脱し又はこれらの粘着を無効にし、これらの剥離を容易にすることを特徴
    とする請求項１に記載の使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  7. 前記第２湿式篩分けにおいては、接着剤湿式除去後の材料を１５０メッシュ網付きトロン
    メルスクリーンにかけ、篩下物としてゾル液及び離脱した正負極材料を得て、プレートフ
    レームプレスフィルタにより加圧濾過した後、濾過ケーキとして正負極材料粗品３を得て
    、接着剤除去剤を含有する水である濾液を戻して、それに所定量の接着剤除去剤を添加し
    てリサイクルし、篩上物として正負極材料が接着された銅箔、アルミ箔やプラスチップ、
    セパレータ紙などの破片混合物を一次粉砕、篩分けに供することを特徴とする請求項１に
    記載の使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  8. 前記第３湿式篩分けにおいては、第１湿式粉砕後の材料を１５０メッシュ網付きトロンメ
    ルスクリーンにかけ、篩下物として正負極材料及び水を得て、プレートフレームプレスフ
    ィルタにより加圧濾過し、濾過ケーキを正負極材料粗品２とし、水である濾液を本作業段
    階の粉砕、篩分け工程に戻してリサイクルし、篩上物として銅粉末、アルミ粉末やプラス
    チップ粉末、セパレータパルプ、正負極材料粉末を得ることを特徴とする請求項１に記載
    の使用済みリチウムイオン電池の解体分離方法。
  9. 前記ジグ選別分離においては、第２湿式粉砕後の篩上物を、正負極材料粗品１、正負極材
    料粗品２、正負極材料粗品３とともに選鉱用ジグ選別機に投入し、湿式ジグ選別重力選別
    を行って、銅粉末、アルミ粉末、正負極材料、プラスチップ粉末及びセパレータパルプを
    選別して、正負極材料やプラスチップ粉末、セパレータパルプをそれぞれプレートフレー
    ムプレスフィルタにより加圧濾過し、濾過ケーキとして正負極材料やプラスチップ粉末、
    セパレータパルプをそれぞれ包装して倉庫に入れ、水である濾液を添加水として本作業段
    階の粉砕工程に戻してリサイクルすることを特徴とする請求項１に記載の使用済みリチウ
    ムイオン電池の解体分離方法。
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