JP5007240B2 - リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収装置及び回収方法 - Google Patents
リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収装置及び回収方法 Download PDFInfo
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Description
LiCoO2+3Li → Co+2Li20 ・・・ (1)
の化学反応式に基づいて、コバルト(Co)と酸化リチウム(Li20)を生成する。
LiCoO2+Li → CoO+Li20 ・・・ (2)
の還元反応により、酸化リチウムと酸化コバルトを得ることができる。酸化コバルトも、塩化リチウム溶融塩には溶解せず、有孔バスケット17の内部に残存する。
LiNiO2+3Li→2Li2O+Ni 又は
LiNiO2+Li→Li2O+NiO
−電極材料がLiCoxNi(1・x)O2の場合
LiCoxNi(1・x)O2+3Li→2Li2O+CoxNi(1・x) 又は
LiCoxNi(1・x)O2+Li→Li2O+CoxNi(1・xO
−電極材料がLiMn2O4の場合
LiMn2O4+7Li→4Li2O+2Mn 又は
LiMn2O4+3Li→2Li2O+2MnO
Claims (24)
- リチウム二次電池の電極材料の粉末を、金属リチウムを含む塩化リチウム溶融塩中に浸漬して、金属リチウムと還元反応させるための反応槽と、
前記電極材料の粉末を収容し、収容した前記電極材料の粉末と共に前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に浸漬される可搬式の有孔処理容器であって、前記電極材料の粉末が充填される容器本体を有し、前記容器本体を構成する容器壁には、塩化リチウム溶融塩を貯留する前記反応槽の内部空間と前記電極材料の粉末を収容する前記容器本体の内部空間とを連通する複数の貫通孔が形成されている、有孔処理容器と、
前記電極材料の粉末を収容した前記有孔処理容器を前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に浸漬させ、処理後に前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中から前記有孔処理容器を引き上げるための容器搬送手段と、を備え、
前記容器本体の内部空間の厚さが、60mm以下の範囲内である
ことを特徴とする、リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収装置。 - リチウム二次電池の電極材料の粉末を、金属リチウムを含む塩化リチウム溶融塩中に浸漬して、金属リチウムと還元反応させるための反応槽と、
前記電極材料の粉末を収容し、収容した前記電極材料の粉末と共に前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に浸漬される可搬式の有孔処理容器であって、前記電極材料の粉末が充填される容器本体を有し、前記容器本体を構成する容器壁には、塩化リチウム溶融塩を貯留する前記反応槽の内部空間と前記電極材料の粉末を収容する前記容器本体の内部空間とを連通する複数の貫通孔が形成されている、有孔処理容器と、
前記電極材料の粉末を収容した前記有孔処理容器を前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に浸漬させ、処理後に前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中から前記有孔処理容器を引き上げるための容器搬送手段と、を備え、
前記貫通孔の孔径が、前記電極材料の粉末の粒径よりも大きく、1mm以下である
ことを特徴とする、リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収装置。 - 前記容器本体は、その内部空間が長方形水平断面を持つ矩形構造より成ることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記容器本体は、その内部空間が環状水平断面を持つドーナツ構造より成ることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記容器搬送手段によって前記有孔処理容器を前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩に浸漬させる際の通路を内部に形成する案内管をさらに有し、前記案内管は、その下端が、前記反応槽内に貯留された塩化リチウム溶融塩の液面よりも下方に位置するように配置されている請求項1乃至4のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記容器本体の前記容器壁は、メッシュ材又はパンチングメタルによって形成されている請求項1乃至5のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に生成された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る電析手段をさらに有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記反応槽とは別に設けられ、前記電析手段が配置されたリチウム電析槽をさらに有することを特徴とする請求項7記載の有価物質の回収装置。
- 前記リチウム電析槽内の塩化リチウム溶融塩の液面上に集積した金属リチウムを回収するために、塩化リチウム溶融塩の液面の直上位置に排出口を形成する排出路をさらに有することを特徴とする請求項8記載の有価物質の回収装置。
- 前記電析手段の陽極及び前記陰極は、前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に浸漬されていることを特徴とする請求項7記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩の液面上に浮かんでいる金属リチウムを、前記電析手段の前記陽極に対して遮蔽するための仕切部材が前記反応槽内に設けられていることを特徴とする請求項10記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- 前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩の液面上に集積した金属リチウムを回収するために、塩化リチウム溶融塩の液面の直上位置に排出口を形成する排出路をさらに有することを特徴とする請求項11記載の有価物質の回収装置。
- 前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中から引き上げられた前記有孔処理容器を水中に浸漬し、付着物を除去するための水槽をさらに有する請求項1乃至12のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収装置。
- リチウム二次電池の電極材料の粉末が充填された容器本体を有する可搬式の有孔処理容器を、反応槽に貯留された金属リチウムを含む塩化リチウム溶融塩中に浸漬させる浸漬工程であって、前記容器本体を構成する容器壁には、塩化リチウム溶融塩を貯留する前記反応槽の内部空間と前記電極材料の粉末を収容する前記容器本体の内部空間とを連通する複数の貫通孔が形成されており、前記容器本体の内部の厚さが、60mm以下の範囲内である、浸漬工程と、
前記反応槽内で前記電極材料の粉末を金属リチウムと還元反応させる還元反応工程であって、前記容器本体の前記複数の貫通孔を介して、還元剤である金属リチウム及び反応生成物である酸化リチウムが溶解した塩化リチウム溶融塩が流通する、還元反応工程と、
前記還元反応工程が終了した後、前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中から前記有孔処理容器を引き上げる引上げ工程と、を備えたことを特徴とする、リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収方法。 - リチウム二次電池の電極材料の粉末が充填された容器本体を有する可搬式の有孔処理容器を、反応槽に貯留された金属リチウムを含む塩化リチウム溶融塩中に浸漬させる浸漬工程であって、前記容器本体を構成する容器壁には、塩化リチウム溶融塩を貯留する前記反応槽の内部空間と前記電極材料の粉末を収容する前記容器本体の内部空間とを連通する複数の貫通孔が形成されており、前記貫通孔の孔径が、前記電極材料の粉末の粒径よりも大きく、1mm以下である、浸漬工程と、
前記反応槽内で前記電極材料の粉末を金属リチウムと還元反応させる還元反応工程であって、前記容器本体の前記複数の貫通孔を介して、還元剤である金属リチウム及び反応生成物である酸化リチウムが溶解した塩化リチウム溶融塩が流通する、還元反応工程と、
前記還元反応工程が終了した後、前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中から前記有孔処理容器を引き上げる引上げ工程と、を備えたことを特徴とする、リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収方法。 - 前記浸漬工程及び前記引上げ工程において、前記有孔処理容器は案内管の内部を通って前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩に浸漬され又そこから引き上げられ、前記案内管は、その下端が、前記反応槽内に貯留された塩化リチウム溶融塩の液面よりも下方に位置するように配置されていることを特徴とする請求項14又は15に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記浸漬工程の前に、前記反応槽の内部に塩化リチウム溶融塩及び金属リチウムを供給する準備工程であって、まず最初に塩化リチウム溶融塩をその液面が前記案内管の前記下端よりも上方に位置するまで前記反応槽内に供給し、しかる後、前記案内管の外側において、前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩の液面上に金属リチウムを供給する準備工程をさらに備えることを特徴とする請求項16記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記還元反応工程において前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中に生成された酸化リチウムを電気分解して金属リチウムを陰極に析出させる電析工程をさらに備えることを特徴とする請求項14乃至17のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記電析工程は、前記反応槽とは別に設けられたリチウム電析槽に配置された一対の電極を用いて実施されることを特徴とする請求項18記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記電析工程は、前記反応槽内に設けられた一対の電極を用いて実施されることを特徴とする請求項18記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記陰極に析出して塩化リチウム溶融塩の液面上に浮上して堆積した金属リチウムを、塩化リチウム溶融塩の液面の直上位置に排出口を形成する排出路を介して排出することを特徴とする請求項18乃至20のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記引上げ工程により前記反応槽内の塩化リチウム溶融塩中から引き上げられた前記有孔処理容器を水中に浸漬し、付着物を除去する水洗工程をさらに備えることを特徴とする請求項14乃至21のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記浸漬工程の前に、前記容器本体の内部に粉末状の前記電極材料を圧縮充填する充填工程をさらに備えることを特徴とする請求項14乃至22のいずれか一項に記載のリチウム二次電池からの有価物質の回収方法。
- 前記還元反応工程においては、前記電極材料との還元反応により金属リチウムが消費されると、前記反応槽内に貯留された塩化リチウム溶融塩の液面上に浮遊する金属リチウムが、化学平衡を保つように塩化リチウム溶融塩中に溶解して補給されることを特徴とする請求項14乃至23のいずれか一項に記載の二次電池からの有価物質の回収方法。
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