JP3266083B2 - ナトリウム硫黄電池再生方法およびその装置 - Google Patents
ナトリウム硫黄電池再生方法およびその装置Info
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵や電気自
動車として開発が進められているナトリウム硫黄電池の
寿命後の廃棄電池や故障電池等使用済電池から有用な物
質を回収し、リサイクルする方法とそのシステムに関す
る。
動車として開発が進められているナトリウム硫黄電池の
寿命後の廃棄電池や故障電池等使用済電池から有用な物
質を回収し、リサイクルする方法とそのシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ナトリウム硫黄電池を寿命あるい
は故障で廃棄する場合は、電池活物質であるナトリウム
と硫黄を焼却して処分していた。しかし、将来、ナトリ
ウム硫黄電池による大電力貯蔵システムが普及すると、
使用電池本数が増大し、処分する活物質量も膨大となる
ため、環境問題上、危険物であるナトリウムや硫黄を焼
却廃棄することはできない。また、経済上からもこれら
活物質を回収してリサイクルすることが必須条件とな
る。
は故障で廃棄する場合は、電池活物質であるナトリウム
と硫黄を焼却して処分していた。しかし、将来、ナトリ
ウム硫黄電池による大電力貯蔵システムが普及すると、
使用電池本数が増大し、処分する活物質量も膨大となる
ため、環境問題上、危険物であるナトリウムや硫黄を焼
却廃棄することはできない。また、経済上からもこれら
活物質を回収してリサイクルすることが必須条件とな
る。
【０００３】ここで、ナトリウム硫黄電池の構造を図２
で説明する。固体電解質管１内にナトリウム２、その外
側に硫黄３を充填した構造で、ナトリウムと硫黄の直接
反応を緩和するために安全容器４がナトリウム極に装着
されている。なお、電池容器５は電流を取り出すため、
導電性ある物質、一般的には金属材料を用いる。ナトリ
ウムの存在する極が負極であり、ナトリウム極６と言
い、硫黄の存在する極が正極であり、硫黄極７と言う。
で説明する。固体電解質管１内にナトリウム２、その外
側に硫黄３を充填した構造で、ナトリウムと硫黄の直接
反応を緩和するために安全容器４がナトリウム極に装着
されている。なお、電池容器５は電流を取り出すため、
導電性ある物質、一般的には金属材料を用いる。ナトリ
ウムの存在する極が負極であり、ナトリウム極６と言
い、硫黄の存在する極が正極であり、硫黄極７と言う。
【０００４】電池反応は図３に示したように放電時には
ナトリウムと硫黄が反応して多硫化ナトリウムを生成す
る。放電初期は五硫化ナトリウムが生成し、放電が進む
につれて、四硫化ナトリウム，三硫化ナトリウムが生成
される。充電反応は放電反応の逆反応となり、硫化ナト
リウムがナトリウムと硫黄に解離し、放電初期の状態に
戻る。
ナトリウムと硫黄が反応して多硫化ナトリウムを生成す
る。放電初期は五硫化ナトリウムが生成し、放電が進む
につれて、四硫化ナトリウム，三硫化ナトリウムが生成
される。充電反応は放電反応の逆反応となり、硫化ナト
リウムがナトリウムと硫黄に解離し、放電初期の状態に
戻る。
【０００５】ナトリウム硫黄電池からナトリウムや硫黄
を回収する方法としては、特開平7−85898 号や特開平8
−88029号が知られている。これらの方法は、電池を充
電末の状態、すなわち、電池内でナトリウムと硫黄が解
離した状態で電池を解体し、処理される。化学的に活性
なナトリウムと硫黄を液化して電池内からそれぞれ独立
に回収するため、安全上、解体に困難を極め、かつ、時
間と労力を要する。無論これらの方法では、新電池に再
生した電池活物質をリサイクルするには電池活物質内に
含まれる不純物を除去する必要があり、精製過程が必要
となる。
を回収する方法としては、特開平7−85898 号や特開平8
−88029号が知られている。これらの方法は、電池を充
電末の状態、すなわち、電池内でナトリウムと硫黄が解
離した状態で電池を解体し、処理される。化学的に活性
なナトリウムと硫黄を液化して電池内からそれぞれ独立
に回収するため、安全上、解体に困難を極め、かつ、時
間と労力を要する。無論これらの方法では、新電池に再
生した電池活物質をリサイクルするには電池活物質内に
含まれる不純物を除去する必要があり、精製過程が必要
となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ナ
トリウムと硫黄を液化して電池内からそれぞれ独立に回
収しようとするため、解体電池の電池内でナトリウムと
硫黄が分離した充電末の状態で取り扱われる。従って、
電池を解体・処理する際並びに、寿命となった電池を解
体・処理工場に運搬する際に固体電解質が破損する等、
電池が破損した場合には活性なナトリウムと硫黄が直接
反応して、高い温度や圧力を発生する危険性が内在す
る。さらに、ナトリウムは空気中で活性であるため、解
体とナトリウム回収に当たっては大気や水分に接触する
ことを防止する必要がある。また、上記公報によれば、
電池内の固体電解質管に充填されたナトリウムを取り出
すためには複雑な電池解体装置と手間が必要となる。
トリウムと硫黄を液化して電池内からそれぞれ独立に回
収しようとするため、解体電池の電池内でナトリウムと
硫黄が分離した充電末の状態で取り扱われる。従って、
電池を解体・処理する際並びに、寿命となった電池を解
体・処理工場に運搬する際に固体電解質が破損する等、
電池が破損した場合には活性なナトリウムと硫黄が直接
反応して、高い温度や圧力を発生する危険性が内在す
る。さらに、ナトリウムは空気中で活性であるため、解
体とナトリウム回収に当たっては大気や水分に接触する
ことを防止する必要がある。また、上記公報によれば、
電池内の固体電解質管に充填されたナトリウムを取り出
すためには複雑な電池解体装置と手間が必要となる。
【０００７】本発明の目的は、上記方法と比べ安全で、
かつ、複雑な装置を必要としない実用的なナトリウム硫
黄電池のリサイクルシステムを提供し、さらに、新たな
ナトリウムと硫黄の再生法を提供することにある。
かつ、複雑な装置を必要としない実用的なナトリウム硫
黄電池のリサイクルシステムを提供し、さらに、新たな
ナトリウムと硫黄の再生法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた第１の発明、すなわち、二段階ナトリウム
硫黄再生時にナトリウム硫黄電池の活物質の化学組成を
多硫化ナトリウムの状態、すなわち、放電末の状態で取
り扱い、第１段階で多硫化ナトリウムを五硫化ナトリウ
ムまで、分解してこの時、分解されるナトリウムを回収
し、さらに、第２段階で五硫化ナトリウムを分解して、
五硫化ナトリウムと硫黄からなる化学的に混合しない二
相領域を形成してナトリウムと硫黄を回収することを可
能にした。
めになされた第１の発明、すなわち、二段階ナトリウム
硫黄再生時にナトリウム硫黄電池の活物質の化学組成を
多硫化ナトリウムの状態、すなわち、放電末の状態で取
り扱い、第１段階で多硫化ナトリウムを五硫化ナトリウ
ムまで、分解してこの時、分解されるナトリウムを回収
し、さらに、第２段階で五硫化ナトリウムを分解して、
五硫化ナトリウムと硫黄からなる化学的に混合しない二
相領域を形成してナトリウムと硫黄を回収することを可
能にした。
【０００９】また、第２の発明は第１の発明において、
ナトリウムと硫黄を回収する工程において、同時にナト
リウムと硫黄をそれぞれ電池に適した純度まで精製する
方法を付加させたものである。
ナトリウムと硫黄を回収する工程において、同時にナト
リウムと硫黄をそれぞれ電池に適した純度まで精製する
方法を付加させたものである。
【００１０】第３の発明は第１の発明の二段階ナトリウ
ム硫黄再生方法を具体化したもので、多硫化ナトリウム
の分解に固体電解質を用いて電気分解し、五硫化ナトリ
ウムと硫黄からなる二相領域においてはこれらが密度差
で上下二層に分離することを利用してナトリウムと硫黄
を回収することを可能にした。
ム硫黄再生方法を具体化したもので、多硫化ナトリウム
の分解に固体電解質を用いて電気分解し、五硫化ナトリ
ウムと硫黄からなる二相領域においてはこれらが密度差
で上下二層に分離することを利用してナトリウムと硫黄
を回収することを可能にした。
【００１１】第４の発明は第２の発明の二段階ナトリウ
ム硫黄再生方法を具体化したもので、多硫化ナトリウム
の分解に固体電解質を用いて電気分解し、五硫化ナトリ
ウムと硫黄からなる二相領域においてはこれらが密度差
で上下二層に分離することを利用し、かつ、上層に形成
される硫黄層を蒸発・凝縮させて、硫黄の精製と電解法
によるナトリウムの精製を実施して、これらを回収する
ことを可能にした。
ム硫黄再生方法を具体化したもので、多硫化ナトリウム
の分解に固体電解質を用いて電気分解し、五硫化ナトリ
ウムと硫黄からなる二相領域においてはこれらが密度差
で上下二層に分離することを利用し、かつ、上層に形成
される硫黄層を蒸発・凝縮させて、硫黄の精製と電解法
によるナトリウムの精製を実施して、これらを回収する
ことを可能にした。
【００１２】第５の発明は、使用済のナトリウム硫黄電
池を電力貯蔵プラント及び電気自動車等のユーザーから
多硫化ナトリウムが主成分となる放電末の状態で回収す
る工程と、回収電池を解体する工程と、解体された電池
の活物質を第１の発明又は第２の発明に記載された二段
階ナトリウム硫黄再生方法で精製・再生する工程と、電
池容器や固体電解質等を含めた電池有用物質を回収する
工程と、回収物質を用いて新たな電池を製造する工程を
有するナトリウム硫黄電池リサイクル方法である。すな
わち、使用済み電池（寿命電池）を放電末の状態、すな
わち、ナトリウムと硫黄が反応して多硫化ナトリウム
（Ｎａ2Ｓ5，Ｎａ2Ｓ4，Ｎａ2Ｓ3）となった状態で、電
力貯蔵システムや電気自動車等から電池を回収し、電池
を簡単に切断し、電池活物質中に含まれる電池反応に適
さない不純物を除去しながらナトリウムと硫黄の再生を
同時進行させると共に電池容器等有用構成材を回収し
て、新電池を製作し、市場へ製品電池として供給する効
率的で安全な電池リサイクル方法である。
池を電力貯蔵プラント及び電気自動車等のユーザーから
多硫化ナトリウムが主成分となる放電末の状態で回収す
る工程と、回収電池を解体する工程と、解体された電池
の活物質を第１の発明又は第２の発明に記載された二段
階ナトリウム硫黄再生方法で精製・再生する工程と、電
池容器や固体電解質等を含めた電池有用物質を回収する
工程と、回収物質を用いて新たな電池を製造する工程を
有するナトリウム硫黄電池リサイクル方法である。すな
わち、使用済み電池（寿命電池）を放電末の状態、すな
わち、ナトリウムと硫黄が反応して多硫化ナトリウム
（Ｎａ2Ｓ5，Ｎａ2Ｓ4，Ｎａ2Ｓ3）となった状態で、電
力貯蔵システムや電気自動車等から電池を回収し、電池
を簡単に切断し、電池活物質中に含まれる電池反応に適
さない不純物を除去しながらナトリウムと硫黄の再生を
同時進行させると共に電池容器等有用構成材を回収し
て、新電池を製作し、市場へ製品電池として供給する効
率的で安全な電池リサイクル方法である。
【００１３】第６の発明は第５の発明の電池リサイクル
法を具体化したもので、電解精製と蒸留法を用いた二段
階ナトリウム硫黄再生方法を取り込んで、かつ、ナトリ
ウム容器と固体電解質管等の電池有用物質を再利用して
新電池をオンラインで自動製作し、市場へ製品電池とし
て提供する効率的で安全な電池リサイクル方法である。
法を具体化したもので、電解精製と蒸留法を用いた二段
階ナトリウム硫黄再生方法を取り込んで、かつ、ナトリ
ウム容器と固体電解質管等の電池有用物質を再利用して
新電池をオンラインで自動製作し、市場へ製品電池とし
て提供する効率的で安全な電池リサイクル方法である。
【００１４】第７の発明は、第６の発明に記載の電池活
物質再生手段を限定するものである。電池再生手段とな
る固体電解質の一表面に、密着して高抵抗層を装着し、
さらに、該高抵抗層の上層に低抵抗の補助導電材を設
け、該補助導電材から外部へ電流を取り出す集電極を形
成した正極電極構造を備えたナトリウム硫黄電池リサイ
クルシステムである。
物質再生手段を限定するものである。電池再生手段とな
る固体電解質の一表面に、密着して高抵抗層を装着し、
さらに、該高抵抗層の上層に低抵抗の補助導電材を設
け、該補助導電材から外部へ電流を取り出す集電極を形
成した正極電極構造を備えたナトリウム硫黄電池リサイ
クルシステムである。
【００１５】本発明によれば、ユーザーで使用済となっ
た寿命電池を放電末の状態、すなわち、ナトリウムと硫
黄が放電反応で多硫化ナトリウムを生成した状態で回収
する。電池容器を少なくとも１ヵ所切断、孔開けまた
は、クラッシュする等の解体作業をした上、再生装置へ
寿命電池を投入する。再生装置では多硫化ナトリウムを
溶融させ、融液中に固体電解質管と電極を使って、電気
分解する。電気分解が進むと低硫化ナトリウムは五硫化
ナトリウムと硫黄になる。解離したナトリウムは単体と
して回収できる。五硫化ナトリウムと硫黄は化学的に層
分離するため、密度の関係で硫黄が上層となり、五硫化
ナトリウムが下層に沈降する。この二相分離の性質を活
用して、上層の硫黄を蒸留して回収する。
た寿命電池を放電末の状態、すなわち、ナトリウムと硫
黄が放電反応で多硫化ナトリウムを生成した状態で回収
する。電池容器を少なくとも１ヵ所切断、孔開けまた
は、クラッシュする等の解体作業をした上、再生装置へ
寿命電池を投入する。再生装置では多硫化ナトリウムを
溶融させ、融液中に固体電解質管と電極を使って、電気
分解する。電気分解が進むと低硫化ナトリウムは五硫化
ナトリウムと硫黄になる。解離したナトリウムは単体と
して回収できる。五硫化ナトリウムと硫黄は化学的に層
分離するため、密度の関係で硫黄が上層となり、五硫化
ナトリウムが下層に沈降する。この二相分離の性質を活
用して、上層の硫黄を蒸留して回収する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、実施例につ
いて本発明を詳細に説明する。
いて本発明を詳細に説明する。
【００１７】図４は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。図４は二段階ナトリウム硫黄再生法のブロックダイ
アグラムを示し、ナトリウム硫黄電池の活物質の化学組
成を多硫化ナトリウムの状態、すなわち、放電末の状態
で取り扱い、第１段階で多硫化ナトリウムを五硫化ナト
リウムまで分解して、この時、分解されるナトリウムを
回収し、さらに、第２段階で五硫化ナトリウムを分解し
て、五硫化ナトリウムと硫黄からなる化学的に混合しな
い二相領域を形成してナトリウムと硫黄を同時に回収す
ることを可能にした。
る。図４は二段階ナトリウム硫黄再生法のブロックダイ
アグラムを示し、ナトリウム硫黄電池の活物質の化学組
成を多硫化ナトリウムの状態、すなわち、放電末の状態
で取り扱い、第１段階で多硫化ナトリウムを五硫化ナト
リウムまで分解して、この時、分解されるナトリウムを
回収し、さらに、第２段階で五硫化ナトリウムを分解し
て、五硫化ナトリウムと硫黄からなる化学的に混合しな
い二相領域を形成してナトリウムと硫黄を同時に回収す
ることを可能にした。
【００１８】図５は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。図５は二段階ナトリウム硫黄再生法のブロックダイ
アグラムを示し、ナトリウムと硫黄を分離・回収する工
程において、同時にナトリウムと硫黄をそれぞれ電池に
適した純度まで精製する方法を付加したものである。
る。図５は二段階ナトリウム硫黄再生法のブロックダイ
アグラムを示し、ナトリウムと硫黄を分離・回収する工
程において、同時にナトリウムと硫黄をそれぞれ電池に
適した純度まで精製する方法を付加したものである。
【００１９】図６は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。図６は第１の発明の二段階ナトリウム硫黄再生方法
を具体化したもので、電池活物質再生槽８に放電末の使
用済電池容器９の硫黄極容器を開封して電池投入口１７
から投入し、槽内を３００℃に昇温して、電池内の多硫
化ナトリウムを溶融させる。電池活物質再生槽８に固体
電解質管１の外表面に電極１０を設けた電解機構を設
け、電源１１で多硫化ナトリウムを電気分解すると五硫
化ナトリウム１２が電池活物質再生槽８に生成され、固
体電解質管１内にはナトリウム２が生成する。五硫化ナ
トリウムをさらに、電気分解すると電池活物質再生槽８
内には硫黄が遊離し、五硫化ナトリウムと硫黄からなる
二相領域が形成される。二相領域においては、五硫化ナ
トリウムと硫黄は化学的に混合しないので、密度差で上
下二層に分離する。上層に硫黄３が下層に五硫化ナトリ
ウム１２が存在する。そこで、上層の硫黄３を硫黄回収
口１３から回収し、ナトリウムは固体電解質管１内に析
出するのでこれをナトリウム回収口１４から回収する。
なお、使用済電池容器９は多硫化ナトリウムが除去され
た状態で電池活物質再生槽８の電池容器回収口１６から
回収される。
る。図６は第１の発明の二段階ナトリウム硫黄再生方法
を具体化したもので、電池活物質再生槽８に放電末の使
用済電池容器９の硫黄極容器を開封して電池投入口１７
から投入し、槽内を３００℃に昇温して、電池内の多硫
化ナトリウムを溶融させる。電池活物質再生槽８に固体
電解質管１の外表面に電極１０を設けた電解機構を設
け、電源１１で多硫化ナトリウムを電気分解すると五硫
化ナトリウム１２が電池活物質再生槽８に生成され、固
体電解質管１内にはナトリウム２が生成する。五硫化ナ
トリウムをさらに、電気分解すると電池活物質再生槽８
内には硫黄が遊離し、五硫化ナトリウムと硫黄からなる
二相領域が形成される。二相領域においては、五硫化ナ
トリウムと硫黄は化学的に混合しないので、密度差で上
下二層に分離する。上層に硫黄３が下層に五硫化ナトリ
ウム１２が存在する。そこで、上層の硫黄３を硫黄回収
口１３から回収し、ナトリウムは固体電解質管１内に析
出するのでこれをナトリウム回収口１４から回収する。
なお、使用済電池容器９は多硫化ナトリウムが除去され
た状態で電池活物質再生槽８の電池容器回収口１６から
回収される。
【００２０】図１は本発明の第４の実施例を示す図であ
る。図１は第２の発明の二段階ナトリウム硫黄再生方法
を具体化したもので、電池活物質再生槽８に放電末の使
用済電池容器９の硫黄極容器を開封して電池投入口１７
から投入し、槽内を３００℃に昇温して、電池内の多硫
化ナトリウムを溶融させる。電池活物質再生槽８に固体
電解質管１の外表面に電極１０を設けた電解機構を設
け、電源１１で多硫化ナトリウムを電気分解すると五硫
化ナトリウム１２が電池活物質再生槽８に生成され、固
体電解質管１内にはナトリウム２が生成する。五硫化ナ
トリウムをさらに、電気分解すると電池活物質再生槽８
内には硫黄が遊離し、五硫化ナトリウムと硫黄からなる
二相領域が形成される。二相領域においては、五硫化ナ
トリウムと硫黄は化学的に混合しないので、密度差で上
下二層に分離する。上層に硫黄３が下層に五硫化ナトリ
ウム１２が存在する。そこで、上層の硫黄３を液面から
蒸発させ、電池活物質再生槽８の上蓋部１５を冷却し
て、硫黄を凝縮させて液体状態で硫黄回収口１３から回
収する。当然、回収した硫黄は蒸留精製によって高純度
の硫黄となる。一方、ナトリウムも固体電解質管１内に
析出するので固体電解質透過時に精製されて、高純度の
ナトリウムとなって、ナトリウム回収口１４から回収さ
れる。なお、使用済電池容器９は多硫化ナトリウムが除
去された状態で電池活物質再生槽８から回収される。な
お、使用済電池容器９は多硫化ナトリウムが除去された
状態で電池活物質再生槽８の電池容器回収口１６から回
収される。図７は本発明の第５の実施例を示す図であ
る。図７は第１と第２の発明の二段階ナトリウム硫黄再
生方法を取り込んだ使用済ナトリウム硫黄電池のリサイ
クル方法を示すブロックダイアグラムであり、使用済電
池（寿命電池）を放電末の状態、すなわち、ナトリウム
と硫黄が反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ5，Ｎａ2
Ｓ4，Ｎａ2Ｓ3）となった状態で、電力貯蔵システムや
電気自動車等のユーザーから電池を回収する。回収した
電池は、簡単に切断し、電池活物質の再生は二段階ナト
リウム硫黄再生方法を用いて、電池活物質中に含まれる
電池反応に適さない不純物を除去しながらナトリウムと
硫黄の再生と回収を同時進行させると共に電池容器等有
用構成材を回収して、これら回収した電池構成材を利用
して新電池を製作し、市場へ製品電池として提供する効
率的で安全な電池リサイクル方法である。
る。図１は第２の発明の二段階ナトリウム硫黄再生方法
を具体化したもので、電池活物質再生槽８に放電末の使
用済電池容器９の硫黄極容器を開封して電池投入口１７
から投入し、槽内を３００℃に昇温して、電池内の多硫
化ナトリウムを溶融させる。電池活物質再生槽８に固体
電解質管１の外表面に電極１０を設けた電解機構を設
け、電源１１で多硫化ナトリウムを電気分解すると五硫
化ナトリウム１２が電池活物質再生槽８に生成され、固
体電解質管１内にはナトリウム２が生成する。五硫化ナ
トリウムをさらに、電気分解すると電池活物質再生槽８
内には硫黄が遊離し、五硫化ナトリウムと硫黄からなる
二相領域が形成される。二相領域においては、五硫化ナ
トリウムと硫黄は化学的に混合しないので、密度差で上
下二層に分離する。上層に硫黄３が下層に五硫化ナトリ
ウム１２が存在する。そこで、上層の硫黄３を液面から
蒸発させ、電池活物質再生槽８の上蓋部１５を冷却し
て、硫黄を凝縮させて液体状態で硫黄回収口１３から回
収する。当然、回収した硫黄は蒸留精製によって高純度
の硫黄となる。一方、ナトリウムも固体電解質管１内に
析出するので固体電解質透過時に精製されて、高純度の
ナトリウムとなって、ナトリウム回収口１４から回収さ
れる。なお、使用済電池容器９は多硫化ナトリウムが除
去された状態で電池活物質再生槽８から回収される。な
お、使用済電池容器９は多硫化ナトリウムが除去された
状態で電池活物質再生槽８の電池容器回収口１６から回
収される。図７は本発明の第５の実施例を示す図であ
る。図７は第１と第２の発明の二段階ナトリウム硫黄再
生方法を取り込んだ使用済ナトリウム硫黄電池のリサイ
クル方法を示すブロックダイアグラムであり、使用済電
池（寿命電池）を放電末の状態、すなわち、ナトリウム
と硫黄が反応して多硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ5，Ｎａ2
Ｓ4，Ｎａ2Ｓ3）となった状態で、電力貯蔵システムや
電気自動車等のユーザーから電池を回収する。回収した
電池は、簡単に切断し、電池活物質の再生は二段階ナト
リウム硫黄再生方法を用いて、電池活物質中に含まれる
電池反応に適さない不純物を除去しながらナトリウムと
硫黄の再生と回収を同時進行させると共に電池容器等有
用構成材を回収して、これら回収した電池構成材を利用
して新電池を製作し、市場へ製品電池として提供する効
率的で安全な電池リサイクル方法である。
【００２１】図８は本発明の第６の実施例であり、第５
の発明の電池リサイクル方法を具体化したものである。
まず、図９のように電池下部位置を切断された使用済電
池容器９が電池活物質再生槽１８に自動化されたベルト
コンベア１９で装加され、多硫化ナトリウムが二段階ナ
トリウム硫黄再生方法で再生された後、ナトリウム極容
器２３と固体電解質管１をそのままリサイクル新電池２
１に利用するため、硫黄極容器２０を解体する。新たに
用意された新硫黄極容器２２に先のナトリウム極容器２
３と固体電解質管１を接合し、再生した硫黄とナトリウ
ムを充填して、リサイクル新電池２１を製作する。製作
過程はすべて、自動で実施されるシステムとなってい
る。
の発明の電池リサイクル方法を具体化したものである。
まず、図９のように電池下部位置を切断された使用済電
池容器９が電池活物質再生槽１８に自動化されたベルト
コンベア１９で装加され、多硫化ナトリウムが二段階ナ
トリウム硫黄再生方法で再生された後、ナトリウム極容
器２３と固体電解質管１をそのままリサイクル新電池２
１に利用するため、硫黄極容器２０を解体する。新たに
用意された新硫黄極容器２２に先のナトリウム極容器２
３と固体電解質管１を接合し、再生した硫黄とナトリウ
ムを充填して、リサイクル新電池２１を製作する。製作
過程はすべて、自動で実施されるシステムとなってい
る。
【００２２】図１０には電池解体から、リサイクルまで
の様子をブロックダイアグラムで示した。このように製
作された新電池はユーザーへ提供されるため、市場へ出
荷され、効率的で安全な電池リサイクルの循環が成立す
る。
の様子をブロックダイアグラムで示した。このように製
作された新電池はユーザーへ提供されるため、市場へ出
荷され、効率的で安全な電池リサイクルの循環が成立す
る。
【００２３】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
使用済電池を簡便にかつ、安全に回収し、再生して再利
用が可能である。
使用済電池を簡便にかつ、安全に回収し、再生して再利
用が可能である。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図。
【図２】ナトリウム硫黄電池の断面図。
【図３】ナトリウム硫黄電池の電池反応を示す模式図。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図５】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図６】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図７】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図８】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図９】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図１０】本発明の他の実施例を示す構成図。
１…固体電解質管、２…ナトリウム、３…硫黄、４…安
全容器、５…電池容器、６…ナトリウム極、７…硫黄
極、８，１８…電池活物質再生槽、９…使用済電池容
器、１０…電極、１１…電源、１２…五硫化ナトリウ
ム、１３…硫黄回収口、１４…ナトリウム回収口、１６
…電池容器回収口、１７…電池投入口、１９…ベルトコ
ンベア、２０…硫黄極容器、２１…リサイクル新電池、
２２…新硫黄極容器、２３…ナトリウム極容器。
全容器、５…電池容器、６…ナトリウム極、７…硫黄
極、８，１８…電池活物質再生槽、９…使用済電池容
器、１０…電極、１１…電源、１２…五硫化ナトリウ
ム、１３…硫黄回収口、１４…ナトリウム回収口、１６
…電池容器回収口、１７…電池投入口、１９…ベルトコ
ンベア、２０…硫黄極容器、２１…リサイクル新電池、
２２…新硫黄極容器、２３…ナトリウム極容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 綿引 直久 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (56)参考文献 特開 平６−172883（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43447（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/39 H01M 10/54 C22B 26/00 - 26/22
Claims (7)
- 【請求項１】多硫化ナトリウムからナトリウムを解離し
て五硫化ナトリウムを生成し、解離したナトリウムを分
離・回収する第１工程と、生成した五硫化ナトリウムか
らさらにナトリウムを解離して五硫化ナトリウムと硫黄
からなる二相領域を形成し、ナトリウムと硫黄を回収す
る第２工程とを有する二段階ナトリウム硫黄再生方法。 - 【請求項２】多硫化ナトリウムからナトリウムを解離し
て五硫化ナトリウムを生成し、解離したナトリウムを分
離・回収して精製する第１工程と、生成した五硫化ナト
リウムからさらにナトリウムを解離して五硫化ナトリウ
ムと硫黄からなる二相領域を形成し、ナトリウムと硫黄
を精製しながら回収する第２工程とを有する二段階ナト
リウム硫黄再生方法。 - 【請求項３】表面に正負の二電極を設けた固体電解質を
用いて多硫化ナトリウムを電気分解でナトリウムと五硫
化ナトリウムに分解し、解離したナトリウムを固体電解
質を透過して回収する第１手段と、生成された五硫化ナ
トリウムを該固体電解質を用いて電気分解し、五硫化ナ
トリウムと硫黄からなる二相領域を形成し、ナトリウム
は固体電解質を透過して回収すると共に二層分離して五
硫化ナトリウムの上層に浮上した硫黄を回収する第２手
段を有することを特徴とする五硫化ナトリウム。 - 【請求項４】表面に正負の二電極を設けた固体電解質を
用いて多硫化ナトリウムを電気分解でナトリウムと五硫
化ナトリウムに分解し、解離したナトリウムを固体電解
質を透過して回収すると同時に精製する第１手段と、生
成された五硫化ナトリウムを該固体電解質を用いて電気
分解し、五硫化ナトリウムと硫黄からなる二相領域を形
成し、ナトリウムは固体電解質を透過して精製しながら
回収すると共に二層分離して五硫化ナトリウムの上層に
浮上した硫黄を回収する第２手段を有することを特徴と
する五硫化ナトリウム。 - 【請求項５】使用済のナトリウム硫黄電池を電力貯蔵プ
ラント及び電気自動車等のユーザーから多硫化ナトリウ
ムが主成分となる放電末の状態で回収する工程と、回収
電池を解体する工程と、解体された電池の活物質を請求
項１又は請求項２に記載された二段階ナトリウム硫黄再
生方法で精製・再生する工程と、電池容器や固体電解質
等を含めた電池有用物質を回収する工程と、回収物質を
用いて新たな電池を製造する工程を有するナトリウム硫
黄電池リサイクル方法。 - 【請求項６】少なくとも正極容器の一箇所以上を開封す
ると、該開封手段により開封した該正極容器から電池活
物質を回収して、電気分解により開封したナトリウムと
硫黄を再生する電池活物質再生手段と、該電池活物質を
除いた正極容器をナトリウム極容器・固体電解質と硫黄
極容器とに解体手段と、該解体手段で解体した硫黄極容
器を溶解精錬して新硫黄極容器を再生する溶解精製手段
と、該解体手段で解体したナトリウム極容器・固体電解
質を自動化されたベルトコンベアで搬送し、該溶解精錬
手段により得られた新硫黄極容器と、該電池活物質再生
手段で再生されたナトリウムと硫黄とを組合わせて新た
な電池容器を得る組立手段を有することを特徴としたナ
トリウム硫黄電池リサイクルシステム。 - 【請求項７】前記電池活物質再生手段は、電池再生手段
となる固体電解質の一表面に、密着して高抵抗層を装着
し、さらに、該高抵抗層の上層に低抵抗の補助導電材を
設け、該補助導電材から外部へ電流を取り出す集電極を
形成した正極電極構造を備えたことを特徴とする請求項
６記載のナトリウム硫黄電池リサイクルシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35435997A JP3266083B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | ナトリウム硫黄電池再生方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35435997A JP3266083B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | ナトリウム硫黄電池再生方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11185802A JPH11185802A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3266083B2 true JP3266083B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=18437031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35435997A Expired - Fee Related JP3266083B2 (ja) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | ナトリウム硫黄電池再生方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2415113B1 (de) | 2009-04-01 | 2015-11-11 | Basf Se | Verfahren zur speicherung und transport elektrochemischer energie |
| EP3488486B1 (fr) * | 2016-07-22 | 2021-03-17 | Hydro-Québec | Procédé pour le recyclage du graphène d'un matériau d'électrode |
-
1997
- 1997-12-24 JP JP35435997A patent/JP3266083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11185802A (ja) | 1999-07-09 |
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