JP5577926B2 - Method for leaching nickel and cobalt, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries - Google Patents
Method for leaching nickel and cobalt, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries Download PDFInfo
- Publication number
- JP5577926B2 JP5577926B2 JP2010174813A JP2010174813A JP5577926B2 JP 5577926 B2 JP5577926 B2 JP 5577926B2 JP 2010174813 A JP2010174813 A JP 2010174813A JP 2010174813 A JP2010174813 A JP 2010174813A JP 5577926 B2 JP5577926 B2 JP 5577926B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- cobalt
- leaching
- positive electrode
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 168
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 81
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 81
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims description 81
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title claims description 62
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 55
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims description 54
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 49
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims description 37
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 35
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 66
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 55
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 33
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 9
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 9
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 7
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 7
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 7
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 7
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 5
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- INPLXZPZQSLHBR-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);sulfide Chemical compound [S-2].[Co+2] INPLXZPZQSLHBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- HYHCSLBZRBJJCH-UHFFFAOYSA-M sodium hydrosulfide Chemical compound [Na+].[SH-] HYHCSLBZRBJJCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenecobalt Chemical class [Co]=S VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KAEHZLZKAKBMJB-UHFFFAOYSA-N cobalt;sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni].[Co]=S KAEHZLZKAKBMJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Natural products C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002114 octoxynol-9 Polymers 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 229920000259 polyoxyethylene lauryl ether Polymers 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfate decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- 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
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
本発明は、ニッケル及びコバルトの浸出方法、及びリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法に関し、特に、リチウムイオン電池に含まれる正極活物質を浸出するに際して、正極活物質を構成する化合物を効果的に分解し、浸出率を向上させることができるニッケル及びコバルトの浸出方法及びその浸出方法を適用した有価金属の回収方法に関する。 The present invention relates to a method for leaching nickel and cobalt, and a method for recovering valuable metals from lithium ion batteries, and in particular, when leaching a positive electrode active material contained in a lithium ion battery, the compound constituting the positive electrode active material is effective. The present invention relates to a nickel and cobalt leaching method that can be decomposed to improve the leaching rate and a valuable metal recovery method to which the leaching method is applied.
最近の地球温暖化傾向に対し、電力の有効利用が求められている。その一つの手段として電力貯蔵用2次電池が期待され、また大気汚染防止の立場から自動車用電源として、大型2次電池の早期実用化が期待されている。また、小型2次電池も、コンピュータ等のバックアップ用電源や小型家電機器の電源として、特にデジタルカメラや携帯電話等の電気機器の普及と性能アップに伴って、需要は年々増大の一途を辿る状況にある。 In response to the recent global warming trend, effective use of electric power is required. As one of the means, a secondary battery for power storage is expected, and from the standpoint of preventing air pollution, an early practical application of a large secondary battery is expected as a power source for automobiles. In addition, the demand for small secondary batteries continues to increase year by year, especially as a backup power source for computers and power supplies for small household electrical appliances, especially with the widespread use and improvement in performance of electrical devices such as digital cameras and mobile phones. It is in.
これら2次電池としては、使用する機器に対応した性能の2次電池が要求されるが、一般にリチウムイオン電池が主に使用されている。 As these secondary batteries, secondary batteries having a performance corresponding to the equipment to be used are required, but generally lithium ion batteries are mainly used.
このリチウムイオン電池は、アルミニウムや鉄等の金属製の外装缶内に、銅箔からなる負極基板に黒鉛等の負極活物質を固着した負極材、アルミニウム箔からなる正極基板にニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の正極活物質が固着させた正極材、アルミニウムや銅からなる集電体、ポリプロピレンの多孔質フィルム等の樹脂フィルム製セパレータ、及び電解液や電解質等が封入されている。 This lithium ion battery includes a negative electrode material in which a negative electrode active material such as graphite is fixed to a negative electrode substrate made of copper foil in a metal outer can such as aluminum or iron, and lithium nickelate or cobalt on a positive electrode substrate made of aluminum foil. A positive electrode material to which a positive electrode active material such as lithium acid is fixed, a current collector made of aluminum or copper, a separator made of a resin film such as a porous film of polypropylene, and an electrolytic solution or an electrolyte are enclosed.
ところで、リチウムイオン電池の拡大する需要に対して、使用済みのリチウムイオン電池による環境汚染対策の確立が強く要望され、有価金属を回収して有効利用することが検討されている。 By the way, in response to the growing demand for lithium ion batteries, establishment of countermeasures against environmental pollution by used lithium ion batteries is strongly demanded, and it is considered to collect and effectively use valuable metals.
上述した構造を備えたリチウムイオン電池から有価金属を回収する方法としては、例えば特許文献1及び2に記載されるような乾式処理又は焼却処理が利用されている。しかしながら、これらの方法は、熱エネルギーの消費が大きいうえ、リチウム(Li)やアルミニウム(Al)を回収できない等の欠点があった。また、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)が含有されている場合には、炉材の消耗が著しい等の問題もあった。
As a method for recovering valuable metals from the lithium ion battery having the above-described structure, for example, dry processing or incineration processing as described in
このような乾式処理又は焼却処理の問題に対して、特許文献3及び4に記載されているように、湿式処理によって有価金属を回収する方法が提案されている。
As described in
ここで、リチウムイオン電池の湿式処理による有価金属の回収方法において、有価金属が含まれる正極活物質を固体の状態から液体の状態、つまり金属イオンの状態に浸出させることが主要な化学処理のひとつとなる。この浸出処理においては、有価金属であるニッケル(Ni)、コバルト(Co)等を効率的に回収するために、正極活物質を構成する化合物であるLiCoO2やLiNiO2等の化合物を効果的に分解する必要がある。従来では、この処理において、酸性溶液中に、酸素吸着体としての負極粉を添加するようにしていた。 Here, in a method for recovering valuable metals by wet processing of a lithium ion battery, leaching the positive electrode active material containing valuable metals from a solid state to a liquid state, that is, a metal ion state is one of the main chemical treatments. It becomes. In this leaching treatment, in order to efficiently recover valuable metals such as nickel (Ni) and cobalt (Co), compounds such as LiCoO 2 and LiNiO 2 that are compounds constituting the positive electrode active material are effectively used. It is necessary to disassemble. Conventionally, in this treatment, negative electrode powder as an oxygen adsorbent is added to the acidic solution.
しかしながら、負極粉は、放電された状態では還元力が弱く、効果的かつ迅速に分解することができず、正極活物質からニッケル及びコバルトを十分に浸出させることができず、その結果として有価金属の回収率を向上させることができなかった。 However, the negative electrode powder is weak in reducing power in a discharged state, cannot be effectively and rapidly decomposed, and nickel and cobalt cannot be sufficiently leached from the positive electrode active material. The recovery rate could not be improved.
そこで本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、正極活物質であるLiCoO2やLiNiO2等の化合物を効果的に分解することができ、正極活物質からのニッケル及びコバルトの浸出率を向上させて有価金属の回収率を向上させることができるニッケル及びコバルトの浸出方法及びその浸出方法を用いたリチウムイオン電池からの有価金属回収方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such circumstances, and can effectively decompose compounds such as LiCoO 2 and LiNiO 2 that are positive electrode active materials, and nickel and cobalt from the positive electrode active materials. An object of the present invention is to provide a nickel and cobalt leaching method capable of improving the recovery rate of valuable metals by improving the leaching rate of lithium and a method of recovering valuable metals from lithium ion batteries using the leaching method.
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、リチウムイオン電池から剥離回収した正極活物質を浸出するに際して、還元効果の高い金属添加することによって、正極活物質であるLiCoO2やLiNiO2等の化合物を効果的に分解することができ、正極活物質からのニッケル及びコバルトの浸出率を向上できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained a positive electrode active material by adding a metal having a high reducing effect when leaching the positive electrode active material peeled and recovered from the lithium ion battery. It has been found that compounds such as LiCoO 2 and LiNiO 2 can be effectively decomposed and the leaching rate of nickel and cobalt from the positive electrode active material can be improved, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、酸性溶液中に、リチウムイオン電池の正極活物質に含まれるニッケル及びコバルトを浸出させるニッケル及びコバルトの浸出方法であって、前記酸性溶液中にニッケル−水素電池から得られる多孔質ニッケル板又は還元焙焼粉を添加して、前記正極活物質からニッケル及びコバルトを浸出させることを特徴とする。 That is, the present invention is a method of leaching nickel and cobalt in which an nickel and cobalt contained in a positive electrode active material of a lithium ion battery are leached into an acidic solution, the porous solution obtained from a nickel-hydrogen battery in the acidic solution. It is characterized in that nickel and cobalt are leached from the positive electrode active material by adding a quality nickel plate or reduced roasted powder .
また、本発明は、リチウムイオン電池から有価金属を回収する有価金属の回収方法であって、前記リチウムイオン電池から剥離した正極活物質を、ニッケル−水素電池から得られる多孔質ニッケル板又は還元焙焼粉を添加した酸性溶液に浸漬し、該正極活物質からニッケル及びコバルトを浸出させる浸出工程を含むことを特徴とする。 The present invention also relates to a valuable metal recovery method for recovering valuable metals from a lithium ion battery, wherein the positive electrode active material peeled from the lithium ion battery is treated with a porous nickel plate obtained from a nickel-hydrogen battery or a reduced roasting plate. It is characterized by including a leaching step in which nickel and cobalt are leached from the positive electrode active material by immersing in an acidic solution to which calcined powder is added.
ここで、前記ニッケル−水素電池から得られる多孔質ニッケル板又は還元焙焼粉の添加量としては、溶解させる正極活物質のモル数に対して0.5乃至2.0倍モルであることが好ましい。 Here, the addition amount of the porous nickel plate or reduced roasted powder obtained from the nickel-hydrogen battery is 0.5 to 2.0 times the mole of the positive electrode active material to be dissolved. preferable.
本発明によれば、浸出処理において、正極活物質を構成する化合物を効果的に分解することができ、正極活物質からのニッケル及びコバルトの浸出率を向上させることができるとともに有価金属の回収率を向上させることができる。 According to the present invention, in the leaching treatment, the compound constituting the positive electrode active material can be effectively decomposed, the leaching rate of nickel and cobalt from the positive electrode active material can be improved, and the recovery rate of valuable metals can be improved. Can be improved.
以下、本発明に係るニッケル及びコバルトの浸出方法及びその浸出方法を適用したリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。 Hereinafter, a method for leaching nickel and cobalt according to the present invention and a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery to which the leaching method is applied will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1.本発明の概要
2.リチウムイオン電池からの有価金属回収方法
3.他の実施形態
4.実施例
1. 1. Outline of the
<1.本発明の概要>
本発明は、ニッケル(Ni)及びコバルト(Co)の浸出方法及びその浸出方法を適用したリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法であって、リチウムイオン電池から剥離回収した正極活物質を酸性溶液によって浸出させるに際して、正極活物質を構成する化合物を効果的に分解し、正極活物質からのニッケル及びコバルトの浸出率を向上させて有価金属の回収率を向上させる方法である。
<1. Summary of the present invention>
The present invention relates to a method for leaching nickel (Ni) and cobalt (Co) and a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery to which the leaching method is applied. In the leaching, the compound constituting the positive electrode active material is effectively decomposed to improve the leaching rate of nickel and cobalt from the positive electrode active material, thereby improving the recovery rate of valuable metals.
リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法において、有価金属が含まれる正極活物質を固体の状態から液体の状態、すなわち金属イオン状態に浸出させることが主要な化学処理のひとつとなる。従来、この浸出処理は、硫酸等の酸性溶液が用いられ、正極活物質であるLiCoO2やLiNiO2等の化合物を分解することが必要であることから、酸素吸着体として負極粉等が添加されていた。しかしながら、その添加物である負極粉等は、放電された状態では還元力が弱く、効果的かつ迅速に正極活物質を構成する化合物を分解させることができず、その結果、正極活物質からのニッケル及びコバルトの浸出率を高めることができなかった。 In a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery, leaching a positive electrode active material containing valuable metals from a solid state to a liquid state, that is, a metal ion state is one of the main chemical treatments. Conventionally, in this leaching treatment, an acidic solution such as sulfuric acid is used, and it is necessary to decompose a compound such as LiCoO 2 or LiNiO 2 that is a positive electrode active material. Therefore, negative electrode powder or the like is added as an oxygen adsorbent. It was. However, the additive, such as negative electrode powder, has a weak reducing power in a discharged state, and cannot effectively and quickly decompose the compound constituting the positive electrode active material. The leaching rate of nickel and cobalt could not be increased.
そこで、本発明は、正極箔から剥離回収した正極活物質を酸性溶液にて浸出するに際して、還元効果の高い金属、つまり水素の還元電位よりも卑な還元電位を有する金属を添加し、その金属の高い還元力により、正極活物質に含まれるLiCoO2やLiNiO2等の化合物を効果的かつ迅速に分解して、正極活物質からのニッケル及びコバルトの浸出率を向上させるものである。 Therefore, the present invention adds a metal having a high reduction effect, that is, a metal having a lower reduction potential than the reduction potential of hydrogen, when the positive electrode active material peeled and collected from the positive foil is leached with an acidic solution. With such a high reducing power, compounds such as LiCoO 2 and LiNiO 2 contained in the positive electrode active material are effectively and rapidly decomposed to improve the leaching rate of nickel and cobalt from the positive electrode active material.
本発明において、浸出処理にて添加する金属としては、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)等の金属を用いることができる。その中でも、特に、ニッケル−水素(Ni−MH)電池から回収したニッケルメタル(多孔質ニッケル板、還元焙焼粉)を用いることが好ましい。ニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルを用いることにより、電池材料以外の新規な還元剤を別途準備することなく、同じリサイクル対象であるニッケル−水素電池のメタル部分を活用することにより、コンタミネーションを生じさせることなく、また経済性を損ねることなく、効果的に有価金属が含有された正極活物質を分解することができる。 In the present invention, metals such as nickel (Ni), iron (Fe), zinc (Zn), and aluminum (Al) can be used as the metal added in the leaching treatment. Among them, it is particularly preferable to use nickel metal (porous nickel plate, reduced roasted powder) recovered from a nickel-hydrogen (Ni-MH) battery. By using nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery, contamination can be reduced by utilizing the metal part of the same recyclable nickel-hydrogen battery without separately preparing a new reducing agent other than the battery material. The positive electrode active material containing a valuable metal can be effectively decomposed without causing it to occur and without impairing economy.
以下、本発明を適用した、リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法に関する実施形態(以下、「本実施の形態」という。)ついて、上述した還元効果の高い金属としてニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルを用いた場合を具体例としてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment relating to a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “this embodiment”) was recovered from a nickel-hydrogen battery as a metal having a high reduction effect. The case where nickel metal is used will be described in more detail as a specific example.
<2.リチウムイオン電池からの有価金属回収方法>
まず、本実施の形態におけるリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法を、図1に示す工程図を参照して以下に説明する。図1に示すように、有価金属の回収方法は、破砕・解砕工程S1と、洗浄工程S2と、正極活物質剥離工程S3と、浸出工程S4と、希土類元素除去工程S5と、中和工程S6と、硫化工程S7とを有する。なお、リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法については、これらの工程に限られるものではなく、適宜変更することができる。
<2. Method for recovering valuable metals from lithium-ion batteries>
First, a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery according to the present embodiment will be described below with reference to the process chart shown in FIG. As shown in FIG. 1, the valuable metal recovery method includes crushing / disintegrating step S1, cleaning step S2, positive electrode active material peeling step S3, leaching step S4, rare earth element removing step S5, and neutralizing step. S6 and sulfidation step S7. Note that the method of recovering valuable metals from the lithium ion battery is not limited to these steps, and can be changed as appropriate.
(1)破砕・解砕工程
破砕・解砕工程S1では、使用済みのリチウムイオン電池から有価金属を回収するために、電池を破砕・解砕することによって解体する。その際、電池が充電された状態では危険であるため、解体に先立って、電池を放電させることにより無害化することが好ましい。
(1) Crushing / disintegrating step In the crushing / disintegrating step S1, in order to recover valuable metals from the used lithium ion battery, the battery is disassembled by crushing / disintegrating. At that time, since the battery is dangerous in a charged state, it is preferable to make the battery harmless by discharging the battery prior to disassembly.
この破砕・解砕工程S1では、無害化させた電池を、通常の破砕機や解砕機を用いて適度な大きさに解体する。また、外装缶を切断し、内部の正極材や負極材等を分離解体することもできるが、この場合は分離した各部分をさらに適度な大きさに切断することが好ましい。 In the crushing / disintegrating step S1, the harmless battery is disassembled into an appropriate size using a normal crusher or a crusher. In addition, the outer can can be cut to separate and disassemble the positive electrode material, the negative electrode material, and the like inside, but in this case, it is preferable to further cut each separated part into an appropriate size.
(2)洗浄工程
洗浄工程S2では、破砕・解砕工程S1を経て得られた電池解体物を、アルコール又は水で洗浄することにより、電解液及び電解質を除去する。リチウムイオン電池には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の有機溶剤や、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)のような電解質が含まれている。そのため、これらを予め除去することで、後述する正極活物質剥離工程S3での浸出液中に有機成分やリン(P)やフッ素(F)等が不純物として混入することを防ぐことができる。
(2) Washing step In the washing step S2, the battery disassembled material obtained through the crushing / disintegrating step S1 is washed with alcohol or water to remove the electrolyte and the electrolyte. The lithium ion battery includes an organic solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and an electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). Therefore, by removing these in advance, it is possible to prevent organic components, phosphorus (P), fluorine (F), and the like from being mixed as impurities in the leachate in the positive electrode active material peeling step S3 described later.
電池解体物の洗浄にはアルコール又は水を使用し、電池解体物を好ましくは10〜300g/lの割合で投入して、振盪又は撹拌して有機成分及び電解質を除去する。アルコールとしては、エタノール、メタノール、これらの混合液が好ましい。一般的にカーボネート類は一般的には水に不溶であるが、炭酸エチレンは水に任意に溶け、その他の有機成分も水に多少の溶解度を有しているため、水でも洗浄可能である。また、アルコール又は水に対する電池解体物の量については、10g/lより少ないと経済的ではなく、また300g/lよりも多くなると電池解体物がかさばって洗浄が難くなる。 Alcohol or water is used for washing the battery disassembled material, and the battery disassembled material is charged at a rate of preferably 10 to 300 g / l, and the organic components and the electrolyte are removed by shaking or stirring. As the alcohol, ethanol, methanol, and a mixed solution thereof are preferable. In general, carbonates are generally insoluble in water, but ethylene carbonate is arbitrarily soluble in water, and other organic components have some solubility in water, so they can be washed with water. Further, the amount of the battery disassembled product with respect to alcohol or water is not economical if it is less than 10 g / l, and if it exceeds 300 g / l, the battery disassembled product is bulky and difficult to clean.
電池解体物の洗浄は、複数回繰り返して行うことが好ましい。この洗浄工程S2により、有機成分及び電解質に由来するリンやフッ素等を後工程に影響を及ぼさない程度にまで除去することができる。 It is preferable to repeatedly clean the battery disassembled product a plurality of times. By this washing step S2, phosphorus, fluorine and the like derived from the organic components and the electrolyte can be removed to the extent that they do not affect the subsequent steps.
(3)正極活物質剥離工程
正極活物質剥離工程S3では、洗浄工程S2を経て得られた電池解体物を、硫酸水溶液等の酸性溶液や界面活性剤溶液に浸漬させることにより、その正極基板から正極活物質を剥離して分離する。電池解体後も正極活物質は正極基板であるアルミニウム箔に固着しているが、この正極活物質剥離工程S3において電池解体物を硫酸水溶液等の酸性溶液や界面活性剤溶液に投入して撹拌することにより、正極活物質とアルミニウム箔を固体のままで分離することができる。
(3) Positive electrode active material peeling step In the positive electrode active material peeling step S3, the battery disassembled material obtained through the cleaning step S2 is immersed in an acidic solution such as an aqueous sulfuric acid solution or a surfactant solution, thereby removing the battery from the positive electrode substrate. The positive electrode active material is peeled and separated. Even after the battery is disassembled, the positive electrode active material is fixed to the aluminum foil as the positive electrode substrate. In this positive electrode active material peeling step S3, the battery disassembled material is charged into an acidic solution such as an aqueous sulfuric acid solution or a surfactant solution and stirred. As a result, the positive electrode active material and the aluminum foil can be separated while remaining solid.
特に、電池解体物を界面活性剤溶液に浸漬させ機械的に攪拌することにより正極活物質を剥離することが好ましい。これにより、正極活物質に含まれる有価金属が溶液中に溶出することを抑制することができ、有価金属の回収ロスをなくすことができる。 In particular, it is preferable to peel off the positive electrode active material by immersing the battery disassembled material in a surfactant solution and mechanically stirring it. Thereby, it can suppress that the valuable metal contained in a positive electrode active material elutes in a solution, and can eliminate the recovery loss of valuable metal.
なお、この正極活物質剥離工程S3では、電池解体物全てを硫酸水溶液や界面活性剤溶液に浸漬してもよいが、電池解体物から正極材部分だけを選び出して浸漬してもよい。 In this positive electrode active material peeling step S3, the entire battery disassembled product may be immersed in a sulfuric acid aqueous solution or a surfactant solution, but only the positive electrode material portion may be selected and immersed from the battery disassembled product.
酸性溶液として硫酸水溶液を使用する場合、その酸性溶液のpHはpH0〜3、好ましくはpH1〜2の範囲に制御する。硫酸水溶液のpHが0未満になると、硫酸濃度が高すぎるためアルミニウム箔と正極活物質の両方が溶出し、両者の分離が困難になる。また、pHが3を超えると、硫酸濃度が低すぎるため固着部分の溶出が進まず、正極活物質の剥離が不完全になる。
When an aqueous sulfuric acid solution is used as the acidic solution, the pH of the acidic solution is controlled in the range of
硫酸水溶液に対する電池解体物の投入量としては、10〜100g/lとすることが適当である。また、リチウムイオン電池を破砕等により解体した際には、その正極材及び負極材は一般的に薄片となっているため、そのまま硫酸水溶液に投入してもよいが、予め1辺の長さを30mm角以下に切断しておくことが好ましい。これにより、効率的な分離を行うことができる。 The input amount of the battery disassembled product with respect to the sulfuric acid aqueous solution is suitably 10 to 100 g / l. In addition, when the lithium ion battery is disassembled by crushing or the like, the positive electrode material and the negative electrode material are generally thin pieces, and thus may be put into the sulfuric acid aqueous solution as it is. It is preferable to cut to 30 mm square or less. Thereby, efficient separation can be performed.
また、界面活性剤を用いる場合、その使用する界面活性剤の種類としては、特に限定されず、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤等を用いることができ、それらを1種単独又は2種以上を併せて用いることができる。具体的に、ノニオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンニノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等が挙げられる。また、アニオン性界面活性剤として、アルキルジフェニールエーテルジスルフォネート及びその塩、ビスナフタレンスルフォネートおよびその塩、ポリオキシアルキルスルホコハク酸エステル及びその塩、ポリオキシエチレンフェニルエーテルの硫酸エステル及びその塩、等が挙げられる。その中でも特に、ポリオキシアルキレンエーテル基を有するノニオン界面活性剤を好適に用いることができる。 Moreover, when using surfactant, it does not specifically limit as the kind of surfactant to be used, Nonionic surfactant, anionic surfactant, etc. can be used, These are single 1 type or 2 More than one species can be used in combination. Specifically, examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, and the like. Further, as anionic surfactants, alkyl diphenyl ether disulfonate and its salt, bisnaphthalene sulfonate and its salt, polyoxyalkylsulfosuccinate and its salt, polyoxyethylene phenyl ether sulfate and its salt , Etc. Among these, a nonionic surfactant having a polyoxyalkylene ether group can be particularly preferably used.
また、界面活性剤の添加量としては、1.5重量%〜10重量%とすることが好ましい。添加量を1.5重量%以上とすることにより、正極活物質を高い回収率となるように剥離回収することができる。また、添加量を10重量%以下とすることにより、経済的なロスなく効率的に正極活物質を剥離することができる。また、界面活性剤の溶液のpHとしては、中性とする。
The addition amount of the surfactant is preferably 1.5% by weight to 10% by weight. By making the addition amount 1.5% by weight or more, the positive electrode active material can be peeled and collected so as to obtain a high recovery rate. Moreover, by making the
なお、正極活物質剥離工程S3における正極活物質の分離時間は、硫酸水溶液や界面活性剤溶液の濃度、正極材を含む電池解体物の投入量及び大きさ等によって異なるため、予め試験的に定めておくことが好ましい。 Note that the separation time of the positive electrode active material in the positive electrode active material peeling step S3 varies depending on the concentration of the sulfuric acid aqueous solution and the surfactant solution, the input amount and the size of the battery dismantled material including the positive electrode material, and the like. It is preferable to keep it.
正極活物質剥離工程を終了した電池解体物は、篩い分けして、正極基板から分離したニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の正極活物質、及びこれに付随するものを回収する。電池解体物全てを処理した場合には、負極活物質である黒鉛等の負極粉、及びこれに付随するものも回収する。一方、正極基板や負極基板の部分、アルミニウムや鉄等からなる外装缶部分、ポリプロピレンの多孔質フィルム等の樹脂フィルムからなるセパレータ部分、及びアルミニウムや銅(Cu)からなる集電体部分等は、分離して各処理工程に供給する。 The battery disassembled material after the positive electrode active material peeling step is sieved to collect the positive electrode active material such as lithium nickelate and lithium cobaltate separated from the positive electrode substrate, and the accompanying materials. When all the battery disassembled materials are treated, the negative electrode powder such as graphite, which is the negative electrode active material, and those accompanying it are also collected. On the other hand, the part of the positive electrode substrate and the negative electrode substrate, the outer can part made of aluminum or iron, the separator part made of a resin film such as a porous film of polypropylene, the current collector part made of aluminum or copper (Cu), etc. Separated and supplied to each processing step.
(4)浸出工程
浸出工程S4では、剥離回収された正極活物質から、酸性溶液を用いてニッケル、コバルト等の金属イオンを浸出してスラリーとする。本実施の形態に係る有価金属の回収方法においては、この浸出工程S4において、還元効果の高い金属、つまり水素より電位が卑な金属を添加する。
(4) Leaching step In the leaching step S4, metal ions such as nickel and cobalt are leached from the peeled and collected positive electrode active material using an acidic solution to form a slurry. In the valuable metal recovery method according to the present embodiment, in the leaching step S4, a metal having a high reducing effect, that is, a metal having a lower potential than hydrogen is added.
本実施の形態においては、このようにして還元効果の高い金属を添加して正極活物質を浸出することによって、その金属の高い還元力により、正極活物質に含まれるLiCoO2やLiNiO2等の化合物を効果的かつ迅速に金属イオンに分解させることができ、正極活物質中のニッケル、コバルト等の有価金属の浸出率を向上させることができる。 In the present embodiment, by adding a metal having a high reducing effect and leaching out the positive electrode active material in this way, the high reducing power of the metal causes LiCoO 2 , LiNiO 2, etc. contained in the positive electrode active material. The compound can be effectively and quickly decomposed into metal ions, and the leaching rate of valuable metals such as nickel and cobalt in the positive electrode active material can be improved.
本実施の形態においては、その還元効果の高い金属として、ニッケル−水素電池から回収したニッケルメタル(多孔質ニッケル板、還元焙焼粉)を用いる。このように、ニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルを用いることにより、電池材料以外の新規な還元剤を別途準備することなく、正極活物質分解のための試薬が節約できる。また、同じリサイクル対象の電池であるニッケル−水素電池のメタル部分を活用することにより、コンタミネーションを生じさせることなく、また経済性が損なわれることなく、効率的に有価金属含有化合物を分解することができる。 In the present embodiment, nickel metal (porous nickel plate, reduced roasted powder) recovered from a nickel-hydrogen battery is used as the metal having a high reduction effect. Thus, by using nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery, a reagent for decomposing the positive electrode active material can be saved without separately preparing a new reducing agent other than the battery material. In addition, by utilizing the metal part of the nickel-hydrogen battery, which is the same battery to be recycled, the valuable metal-containing compound can be efficiently decomposed without causing contamination and without impairing the economy. Can do.
ニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルの添加量としては、溶解させる正極活物質のモル数に対して0.5〜2.0倍モルとすることが好ましい。また、酸化還元電位(ORP)(参照電極:銀/塩化銀電極)が、−100〜550mVの範囲となるように、ニッケルメタルを添加したり空気又は酸素を吹き込んで調整することが好ましい。このORP値の範囲に調整しながらニッケルメタルを添加することにより、ニッケルメタルを効果的に溶解させることができる。 The addition amount of nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery is preferably 0.5 to 2.0 times the mole of the positive electrode active material to be dissolved. Further, it is preferable to adjust by adding nickel metal or blowing air or oxygen so that the oxidation-reduction potential (ORP) (reference electrode: silver / silver chloride electrode) is in the range of −100 to 550 mV. By adding nickel metal while adjusting the range of the ORP value, nickel metal can be effectively dissolved.
この浸出工程S4において、正極活物質の溶解に用いる酸性溶液としては、硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸のほか、有機酸等を使用することができる。その中でも、コスト面、作業環境面、及び浸出液からニッケルやコバルト等を回収するという観点から、工業的には硫酸溶液を使用することが好ましい。 In the leaching step S4, as the acidic solution used for dissolving the positive electrode active material, an organic acid or the like can be used in addition to a mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. Among them, it is preferable to use a sulfuric acid solution industrially from the viewpoint of cost, work environment, and recovery of nickel, cobalt, and the like from the leachate.
また、使用する酸性溶液のpHは、高くても2以下とすることが好ましく、反応性を考慮すると0.5〜1.5程度に制御することがより好ましい。正極活物質の溶解反応が進むにつれてpHが上昇するので、反応中にも硫酸等の酸を補加して、pHを0.5〜1.5程度に保持することが好ましい。 Further, the pH of the acidic solution to be used is preferably at most 2 or less, and more preferably controlled to about 0.5 to 1.5 in consideration of reactivity. Since the pH rises as the dissolution reaction of the positive electrode active material proceeds, it is preferable to add an acid such as sulfuric acid during the reaction to maintain the pH at about 0.5 to 1.5.
(5)希土類元素除去工程
希土類元素除去工程S5では、浸出工程S4で得られた浸出液から、希土類元素(RE)を沈殿除去する。
(5) Rare earth element removing step In the rare earth element removing step S5, the rare earth element (RE) is removed by precipitation from the leachate obtained in the leaching step S4.
浸出工程S4において添加した、ニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルは、ランタン(La)、セリウム(Ce)、ネオジウム(Nd)等の希土類元素が含有されており、浸出工程S4において添加することによって、浸出液中にこれら希土類元素が含まれることとなる。希土類元素は、有価金属であるニッケルやコバルト等を後述する硫化工程S7にて硫化物として回収するにあたり、ニッケルやコバルトと共に沈殿を形成して、ニッケル・コバルト硫化物の品質を損なわせる可能性がある。そこで、本実施の形態においては、この希土類元素除去工程S5にて、浸出液中から希土類元素を沈殿除去する処理を行う。これにより、浸出液から希土類元素を効果的に除去し、純度の高い有価金属を効率的に回収することができる。 The nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery added in the leaching step S4 contains rare earth elements such as lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), and is added in the leaching step S4. These rare earth elements are contained in the leachate. When rare earth elements recover valuable metals such as nickel and cobalt as sulfides in the sulfidation step S7 described later, there is a possibility that precipitates are formed together with nickel and cobalt to impair the quality of nickel / cobalt sulfides. is there. Therefore, in the present embodiment, in the rare earth element removing step S5, a process for precipitating and removing rare earth elements from the leachate is performed. Thereby, rare earth elements can be effectively removed from the leachate, and valuable metals with high purity can be efficiently recovered.
具体的に、希土類元素除去工程S5では、浸出液に脱希土類剤としての硫酸ナトリウム等の硫酸アルカリを添加することによって、希土類元素を難溶性の硫酸複塩とする。下記の式(1)に、希土類元素の難溶性複塩の生成反応を示す。なお、式中のREは希土類元素を表す。
RE2(SO4)3 + Na2SO4 + xH2O
⇒ RE2(SO4)3・Na2SO4・xH2O (1)
Specifically, in the rare earth element removing step S5, an alkaline sulfate such as sodium sulfate as a rare earth element is added to the leachate to make the rare earth element a hardly soluble sulfate double salt. The following formula (1) shows a reaction for forming a rare-earth element sparingly soluble double salt. In the formula, RE represents a rare earth element.
RE 2 (SO 4 ) 3 + Na 2 SO 4 + xH 2 O
⇒ RE 2 (SO 4) 3 ·
添加する脱希土類剤としての硫酸アルカリは、結晶又は水溶液の形態で添加し、浸出液に混合させる。また、その添加量としては、浸出液に含有される脱希土類元素の10倍モル以上とすることが好ましい。 The alkali sulfate as a rare earth agent to be added is added in the form of crystals or an aqueous solution and mixed with the leachate. Moreover, it is preferable to make it the addition amount into 10 times mole or more of the derare earth element contained in a leaching solution.
また、この希土類元素の難溶性複塩の生成反応におけるpHとしては、0〜4とすることが好ましい。希土類元素の難溶性複塩の生成反応は、液中に硫酸アルカリが飽和していればよく、pHが低い場合には影響なく反応が起こる。一方で、pHが高すぎる場合には、ニッケルやコバルト等の有価金属が水酸化物として沈殿を形成してしまい、有価金属の回収ロスとなる。 Moreover, it is preferable to set it as 0-4 as pH in the production | generation reaction of this hardly soluble double salt of rare earth elements. The formation reaction of the rare-earth element poorly soluble double salt only needs to be saturated with alkali sulfate in the liquid, and the reaction occurs without influence when the pH is low. On the other hand, when the pH is too high, valuable metals such as nickel and cobalt form precipitates as hydroxides, resulting in a recovery loss of valuable metals.
また、反応温度としては、60〜80℃とすることが好ましい。反応温度が60℃より低い場合には、所定量の硫酸アルカリに対して希土類元素の難溶性複塩を効果的に生成させることができない可能性がある。一方で、反応温度が高すぎる場合には、温度を上昇させるためのコストがかかり効率的ではない。 Moreover, as reaction temperature, it is preferable to set it as 60-80 degreeC. When the reaction temperature is lower than 60 ° C., there is a possibility that a rare-earth element hardly soluble double salt cannot be effectively produced with respect to a predetermined amount of alkali sulfate. On the other hand, if the reaction temperature is too high, the cost for raising the temperature is high and it is not efficient.
このようにして、希土類元素除去工程S5では、回収すべき有価金属であるニッケル、コバルト、リチウム等を沈殿させることなく、希土類元素の硫酸複塩沈殿(脱RE澱物)を形成し、それを濾過することによって希土類元素を分離回収する。この希土類元素除去工程S5を経て得られた溶液(脱RE終液)は、次に中和工程S6に送られる。 In this way, in the rare earth element removal step S5, a rare earth element sulfate double salt precipitate (de-reacted RE) is formed without precipitating valuable metals to be recovered, such as nickel, cobalt, and lithium. The rare earth elements are separated and recovered by filtration. The solution (de-resolved final solution) obtained through the rare earth element removal step S5 is then sent to the neutralization step S6.
(6)中和工程
中和工程S6では、希土類元素除去工程S5を経て希土類元素が除去されたろ液(脱RE終液)を中和剤で中和し、正極及び負極の基板に由来する微量のアルミニウム、銅等を沈殿物として分離回収する。
(6) Neutralization Step In the neutralization step S6, the filtrate from which the rare earth elements have been removed through the rare earth element removal step S5 (de-resolved final solution) is neutralized with a neutralizing agent, and a trace amount derived from the positive and negative substrates. Aluminum and copper are separated and recovered as precipitates.
中和剤としては、ソーダ灰や消石灰、水酸化ナトリウム等の一般的な薬剤を用いることができ、これらの薬剤は安価で取り扱いも容易である。 As the neutralizing agent, general chemicals such as soda ash, slaked lime, and sodium hydroxide can be used, and these chemicals are inexpensive and easy to handle.
溶液のpHとしては、上述した中和剤を添加することによって、pH3.0〜5.5に調整することが好ましい。pHが3.0未満ではアルミニウム、銅を澱物として分離回収することができない。一方で、pHが5.5より高い場合には、ニッケルやコバルトが同時に沈殿してしまい、アルミニウム及び銅の澱物中に含有されてロスとなるため好ましくない。なお、その他の元素として溶液中に鉄が含有されている場合でも、アルミニウム及び銅と同時に澱物中に分離することができる。 The pH of the solution is preferably adjusted to pH 3.0 to 5.5 by adding the neutralizing agent described above. If the pH is less than 3.0, aluminum and copper cannot be separated and recovered as starch. On the other hand, when the pH is higher than 5.5, nickel and cobalt are precipitated at the same time, and are contained in the aluminum and copper starch, resulting in loss. Even when iron is contained in the solution as another element, it can be separated into the starch simultaneously with aluminum and copper.
(7)硫化工程
硫化工程S7では、中和工程S6を経て得られた溶液を反応容器に導入し、硫化剤を添加することによって硫化反応を生じさせ、ニッケル・コバルト混合硫化物を生成することによって、リチウムイオン電池から有価金属であるニッケル、コバルトを回収する。硫化剤としては、硫化ナトリウムや水硫化ナトリウム等の硫化アルカリを用いることができる。
(7) Sulfurization step In the sulfidation step S7, the solution obtained through the neutralization step S6 is introduced into a reaction vessel, and a sulfurization reaction is caused by adding a sulfiding agent to produce a nickel / cobalt mixed sulfide. Thus, nickel and cobalt, which are valuable metals, are recovered from the lithium ion battery. As the sulfiding agent, alkali sulfides such as sodium sulfide and sodium hydrosulfide can be used.
具体的に、この硫化工程S7では、溶液中に含まれるニッケルイオン(又はコバルトイオン)が、下記(2)式又は(3)式に従って、硫化アルカリによる硫化反応により、硫化物となる。
Ni2+ + NaHS ⇒ NiS + H+ + Na+ (2)
Ni2+ + Na2S ⇒ NiS + 2Na+ (3)
Specifically, in this sulfidation step S7, nickel ions (or cobalt ions) contained in the solution become sulfides by a sulfidation reaction with an alkali sulfide according to the following formula (2) or (3).
Ni 2+ + NaHS ⇒ NiS + H + + Na + (2)
Ni 2+ + Na 2 S ⇒ NiS + 2Na + (3)
硫化工程S7における硫化剤の添加量としては、例えば、溶液中ニッケル及びコバルトの含有量に対して1.0〜1.5当量となるように添加する。ただし、操業においては、浸出液中のニッケル及びコバルトの濃度を精確かつ迅速に分析することが困難な場合があることから、それ以上に硫化剤を添加しても反応溶液中のORPの変動がなくなる時点まで硫化剤を添加することがより好ましい。例えば、硫化ナトリウムを硫化剤として添加した場合、その硫化ナトリウム飽和液のORP値は−400mV程度であることから、そのORP値に基づいて添加することが好ましい。これにより、溶液中に浸出されたニッケルやコバルトを確実に硫化させることができ、これら有価金属を高い回収率で回収することができる。 As the addition amount of the sulfiding agent in the sulfiding step S7, for example, it is added so as to be 1.0 to 1.5 equivalents with respect to the contents of nickel and cobalt in the solution. However, in operation, it may be difficult to accurately and rapidly analyze the concentration of nickel and cobalt in the leachate, and even if a sulfurizing agent is further added, the fluctuation of the ORP in the reaction solution is eliminated. More preferably, the sulfurizing agent is added up to that point. For example, when sodium sulfide is added as a sulfiding agent, the ORP value of the saturated sodium sulfide solution is about −400 mV, and therefore it is preferable to add based on the ORP value. Thereby, nickel and cobalt leached into the solution can be surely sulfided, and these valuable metals can be recovered at a high recovery rate.
また、硫化工程S7における硫化反応の温度としては、特に限定されるものではないが、70〜95℃とすることが好ましく、80℃程度とすることがより好ましい。硫化反応の温度が70℃未満では、硫化反応速度が遅くなって反応時間が長くなり、一方で温度が95℃より高い場合では、温度を上昇させるためのコストがかかる等の経済的な問題点が多い。 Further, the temperature of the sulfurization reaction in the sulfurization step S7 is not particularly limited, but is preferably 70 to 95 ° C, more preferably about 80 ° C. If the temperature of the sulfidation reaction is less than 70 ° C., the sulfidation reaction rate becomes slow and the reaction time becomes longer. On the other hand, if the temperature is higher than 95 ° C., the cost is increased to increase the temperature. There are many.
ここで、本実施の形態においては、上述したように浸出工程S4においてニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルを添加している。そのため、浸出液中には、ニッケルメタル中に含有される希土類元素が含有されることとなる。希土類元素のうち、ランタン、セリウム、ネオジウム等は、上述したように希土類元素除去工程S5における硫酸複塩沈殿反応によって硫酸複塩を形成させて沈殿回収することができる。しかしながら、ニッケルメタルに含有される希土類元素のうち、イットリウム(Y)は硫酸アルカリと複塩を形成しないため、希土類元素除去工程S5において沈殿回収することができない。希土類元素のイットリウムは、この硫化工程S7における硫化剤とは反応しないものの、水酸化物の形態で沈殿を形成し、その沈殿物がニッケル・コバルト硫化物に混入してしまう可能性があり、硫化物の品質を損なわせる。 Here, in the present embodiment, as described above, the nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery in the leaching step S4 is added. Therefore, the leachate contains rare earth elements contained in nickel metal. Among the rare earth elements, lanthanum, cerium, neodymium and the like can be precipitated and recovered by forming a sulfate double salt by the sulfate double salt precipitation reaction in the rare earth element removal step S5 as described above. However, among the rare earth elements contained in the nickel metal, yttrium (Y) does not form a double salt with the alkali sulfate, and therefore cannot be recovered by precipitation in the rare earth element removal step S5. Although the rare earth element yttrium does not react with the sulfiding agent in the sulfiding step S7, it forms a precipitate in the form of a hydroxide, and the precipitate may be mixed into the nickel / cobalt sulfide. Impair the quality of things.
そこで、本実施の形態においては、この硫化工程S7における硫化反応に用いる酸性溶液のpHを、pH2〜5の範囲に調整する。pHが2より低い場合には、硫化反応によってニッケル・コバルト硫化物の生成が不完全となり、十分な硫化物を得ることができない。一方で、pHが5より高い場合には、イットリウムが水酸化物の形態で沈殿を形成し、硫化物に混入する可能性がある。溶液のpHの調整にあたっては、硫化反応中に、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等を添加して、pH2〜5の範囲に調整する。 Therefore, in the present embodiment, the pH of the acidic solution used for the sulfidation reaction in the sulfidation step S7 is adjusted to a range of pH 2-5. When the pH is lower than 2, nickel / cobalt sulfide is not completely generated by the sulfurization reaction, and sufficient sulfide cannot be obtained. On the other hand, when the pH is higher than 5, yttrium may form a precipitate in the form of hydroxide and may be mixed into the sulfide. In adjusting the pH of the solution, sodium hydroxide, sodium carbonate, or the like is added during the sulfurization reaction to adjust the pH to a range of 2 to 5.
このように、本実施の形態においては、この硫化工程S7においてpHを調整しながら硫化反応を生じさせることによって、高い浸出率でニッケル及びコバルトを浸出させて得られた浸出液から十分な量のニッケル・コバルト硫化物(硫化澱物)を得ることができるとともに、反応終液(硫化終液)にイットリウムを残存させることができ、品質の良いニッケル・コバルト硫化物を得ることができる。 Thus, in the present embodiment, a sufficient amount of nickel is obtained from the leachate obtained by leaching nickel and cobalt at a high leaching rate by causing a sulfidation reaction while adjusting the pH in the sulfidation step S7. Cobalt sulfide (sulfurized starch) can be obtained, and yttrium can be left in the reaction final solution (sulfurization final solution), so that high-quality nickel-cobalt sulfide can be obtained.
<3.他の実施形態>
本発明は、上述した実施の形態に限れられるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更することができる。
<3. Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
(浸出工程において添加する還元効果のある添加剤について)
例えば、上述したように、リチウムイオン電池から回収した正極活物質を浸出処理するに際して添加する金属としては、ニッケル−水素電池から回収したニッケルメタルに限られるものではなく、ニッケル、鉄、亜鉛、アルミニウム等の金属を用いることもできる。また、これらのように、水素よりも電位が卑な金属を用いることに限られるものではなく、還元効果の高い亜硫酸塩等の水溶性還元剤を用いることもできる。
(Additives with a reducing effect added in the leaching process)
For example, as described above, the metal to be added when leaching the positive electrode active material recovered from the lithium ion battery is not limited to nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery, but nickel, iron, zinc, aluminum It is also possible to use a metal such as Moreover, it is not restricted to using a metal whose potential is lower than that of hydrogen as described above, and a water-soluble reducing agent such as a sulfite having a high reducing effect can also be used.
(硫化工程について他の実施形態)
また、上述した硫化工程S7では、硫化アルカリによる硫化反応を行う例について説明したが、硫化剤として硫化水素を用いて硫化反応を生じさせるようにしてもよい。すなわち、硫化水素を用いた硫化反応は、浸出工程S4を経て得られた母液を耐圧性を有する加圧容器からなる反応容器に導入し、その反応容器の気相中に硫化水素を含む硫化用ガスを吹き込んで、液相で硫化水素による硫化反応を生じさせる。
(Another embodiment of the sulfurization process)
Further, in the above-described sulfiding step S7, an example in which a sulfiding reaction is performed with an alkali sulfide has been described. However, a sulfiding reaction may be generated using hydrogen sulfide as a sulfiding agent. That is, in the sulfidation reaction using hydrogen sulfide, the mother liquor obtained through the leaching step S4 is introduced into a reaction vessel composed of a pressure vessel having pressure resistance, and the sulfide solution contains hydrogen sulfide in the gas phase of the reaction vessel. Gas is blown to cause a sulfurization reaction with hydrogen sulfide in the liquid phase.
この硫化水素を用いた硫化反応は、気相の硫化水素濃度に依存する所定の酸化還元電位のもとで、下記(4)式に従って行われる。
MSO4 + H2S ⇒ MS + H2SO4 (4)
(なお、式中のMは、Ni、Coを表す。)
This sulfurization reaction using hydrogen sulfide is performed according to the following equation (4) under a predetermined redox potential depending on the hydrogen sulfide concentration in the gas phase.
MSO 4 + H 2 S => MS + H 2 SO 4 (4)
(M in the formula represents Ni or Co.)
前記(4)式の硫化反応の反応容器内の圧力としては、特に限定されるものではないが、100〜300kPaであることが好ましい。また、反応の温度は、特に限定されるものではないが、65〜90℃であることが好ましい。 Although it does not specifically limit as a pressure in the reaction container of the sulfurization reaction of said (4) type, It is preferable that it is 100-300 kPa. The reaction temperature is not particularly limited, but is preferably 65 to 90 ° C.
この前記(4)式に基づく硫化反応を行う場合においても、反応溶液のpHを2〜5の範囲に調整しながら行うことを要し、これにより反応終液にYを残存させることができ、品質の良い硫化物を得ることができる。 Even when the sulfurization reaction based on the formula (4) is performed, it is necessary to adjust the pH of the reaction solution in the range of 2 to 5, thereby allowing Y to remain in the reaction final solution. A high quality sulfide can be obtained.
<4.実施例>
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<4. Example>
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated using an Example, this invention is not limited to these Examples.
〔浸出工程〕
リチウムイオン電池を破砕・解砕した後に水で洗浄して得られた電池解体物(Co:56%、Li:7%、F:1.2%)100gを、純水500mlを混合し、温度が80℃になるまで加温した。
[Leaching process]
A battery disassembled product (Co: 56%, Li: 7%, F: 1.2%) obtained by crushing and crushing a lithium ion battery and then washing with water was mixed with 500 ml of pure water, and the temperature Was heated to 80 ° C.
そして、この溶液中に、pHが1.0〜1.5となるよう硫酸水溶液を添加し、その後pHを一定に保ちながら、ニッケル−水素(Ni−MH)電池(Ni:65%、Co:6%、Mn:3%、Al:1.93%、La:11%、Ce:5%、Nd:2%、Y:1%、Pr:0.4%)から回収した回収物(基板からの剥離物)を、ORP(参照電極:銀/塩化銀電極)500〜550mVになるまで添加し、4時間反応させてスラリーとした。 Then, a sulfuric acid aqueous solution is added to the solution so that the pH becomes 1.0 to 1.5, and then the nickel-hydrogen (Ni-MH) battery (Ni: 65%, Co: 6%, Mn: 3%, Al: 1.93%, La: 11%, Ce: 5%, Nd: 2%, Y: 1%, Pr: 0.4%) The exfoliated material was added until ORP (reference electrode: silver / silver chloride electrode) of 500 to 550 mV and reacted for 4 hours to form a slurry.
反応終了後のスラリーを、目開き1μmの5C濾紙を用いて濾過し、その濾液と残渣中の各成分をICP発光分光分析装置(SPS3000 SIIナノテクノロジーズ株式会社製)で分析し、浸出率を求めた。表1に浸出液中に含有されている各元素の浸出率を示す。 The slurry after the reaction is filtered using 5C filter paper with an opening of 1 μm, and the filtrate and each component in the residue are analyzed with an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by SPS3000 SII Nanotechnology Co., Ltd.) to determine the leaching rate. It was. Table 1 shows the leaching rate of each element contained in the leachate.
表1に示されるように、浸出工程において、ニッケル−水素電池から回収した、ニッケルメタルをはじめとする回収物を添加することにより、リチウムイオン電池に含まれる有価金属であるNiを96.7%、Coを94%、Liを97%と、それぞれ高い浸出率で浸出することができた。これは、添加したニッケルメタルの強い還元効果により、リチウムイオン電池に含まれる正極活物質を効果的に分解させることができ、金属イオンとして浸出することができたためであると考えられる。 As shown in Table 1, 96.7% of Ni, which is a valuable metal contained in the lithium ion battery, is added by adding a recovered material such as nickel metal recovered from the nickel-hydrogen battery in the leaching step. Co, 94% and Li, 97%, respectively, were leached at a high leaching rate. This is considered to be because the positive electrode active material contained in the lithium ion battery could be effectively decomposed and leached out as metal ions due to the strong reduction effect of the added nickel metal.
〔希土類元素除去工程〕
次に、上述した浸出工程で得られた浸出液262mlを、回転数300rpmで攪拌しながら65〜70℃になるよう昇温した。その後、脱RE(希土類)剤として硫酸ナトリウム10水塩(Na2SO4・10H2O)を、液中希土類元素合計モル数の1当量分と、さらに反応終液中のNa濃度が6g/lになるように添加し、15分間攪拌して、浸出液中に含まれる希土類元素を沈殿除去させた。反応終了後、サンプルを濾過して濾液にNa2SO4を添加し、そのスラリーを、目開き1μmの5C濾紙を用いて濾過した。その濾液と残渣中の各成分をICP発光分光分析装置(SPS3000 SIIナノテクノロジーズ株式会社製)で分析し、沈澱率を求めた。
[Rare earth element removal process]
Next, 262 ml of the leachate obtained in the above-described leaching step was heated to 65 to 70 ° C. while stirring at 300 rpm. Thereafter, sodium sulfate decahydrate (Na 2 SO 4 · 10H 2 O) as a de-RE (rare earth) agent was added in an amount equivalent to 1 equivalent of the total number of moles of rare earth elements in the liquid, and the Na concentration in the final reaction liquid was 6 g / The mixture was added to 1 and stirred for 15 minutes to precipitate and remove rare earth elements contained in the leachate. After completion of the reaction, the sample was filtered, Na 2 SO 4 was added to the filtrate, and the slurry was filtered using 5C filter paper with an opening of 1 μm. Each component in the filtrate and the residue was analyzed with an ICP emission spectroscopic analyzer (SPS3000 SII Nanotechnology Co., Ltd.) to determine the precipitation rate.
表2に、希土類元素除去反応前の浸出液に含まれる各元素量を示し、表3に、上述した希土類元素除去反応後の浸出液(脱RE終液)に含まれる各元素量を示し、表4に、希土類元素除去(脱RE)反応による脱RE澱物の沈殿率を示す。 Table 2 shows the amount of each element contained in the leaching solution before the rare earth element removal reaction, Table 3 shows the amount of each element contained in the leaching solution after the rare earth element removal reaction (de-RE final solution), and Table 4 Shows the precipitation rate of the de-RE-removed product by the rare earth element removal (de-RE) reaction.
表2〜4に示されるように、希土類元素除去反応を実施することにより、浸出液中に含まれる有価金属であるニッケル、コバルト、リチウムを沈澱させることなく、イットリウムを除く希土類元素(La,Ce,Nd)を、95%以上沈澱除去することができた。これは、硫化ナトリウム等の硫化アルカリを添加することによって、浸出液中に含まれる希土類元素のみを硫酸複塩として効率的に沈澱除去することができたものと考えられる。 As shown in Tables 2 to 4, by carrying out the rare earth element removal reaction, rare earth elements (La, Ce, excluding yttrium) are precipitated without precipitating nickel, cobalt, and lithium, which are valuable metals contained in the leachate. Nd) could be precipitated and removed by more than 95%. This is considered to be because only rare earth elements contained in the leachate could be efficiently precipitated and removed as a sulfate double salt by adding an alkali sulfide such as sodium sulfide.
〔中和工程・硫化工程〕
次に、希土類元素除去工程で得られた反応終液(前記表3)を中和した上で、ニッケル、コバルトの回収を行った。
[Neutralization process / sulfurization process]
Next, the reaction final solution obtained in the rare earth element removing step (Table 3) was neutralized, and then nickel and cobalt were recovered.
まず、希土類元素除去工程を経て得られた反応終液227mlを、室温で、回転数300rpmで攪拌しながら、中和剤として8mol/lのNaOH水溶液を添加してpH4に中和した(中和工程)。
First, 227 ml of the reaction final solution obtained through the rare earth element removing step was neutralized to
次に、硫化剤として硫化ナトリウム(Na2S)を反応終液中に含まれるニッケル、コバルトの含有量に対して1.1当量添加した。硫化剤添加中は、64重量%の硫酸(H2SO4)水溶液でpHを4に調整した。硫化剤添加終了後、pHを4に維持しながら30分間攪拌を継続して硫化反応を生じさせた。 Next, 1.1 equivalent of sodium sulfide (Na 2 S) as a sulfiding agent was added with respect to the contents of nickel and cobalt contained in the reaction final solution. During the addition of the sulfiding agent, the pH was adjusted to 4 with a 64% by weight sulfuric acid (H 2 SO 4 ) aqueous solution. After completion of the addition of the sulfiding agent, stirring was continued for 30 minutes while maintaining the pH at 4 to cause a sulfiding reaction.
表5に、硫化反応終了時の反応終液(硫化終液)に含まれる各元素量を示し、表6に、硫化反応によって形成された有価金属の硫化沈殿率を示す。また、表7に、硫化反応によって形成された硫化澱物の分析値を示す。 Table 5 shows the amount of each element contained in the reaction final solution (sulfurization final solution) at the end of the sulfurization reaction, and Table 6 shows the sulfide precipitation rate of valuable metals formed by the sulfurization reaction. Table 7 shows analytical values of the sulfurized starch formed by the sulfurization reaction.
表5及び表6に示されるように、pHを4に維持し、ニッケル、コバルトの含有量に対して硫化剤を1.1当量添加することにより、リチウムイオン電池に含まれる有価金属であるニッケル、コバルトを、略完全に硫化澱物として沈殿回収することができた。 As shown in Table 5 and Table 6, by maintaining the pH at 4 and adding 1.1 equivalent of a sulfiding agent to the content of nickel and cobalt, nickel which is a valuable metal contained in a lithium ion battery Cobalt was precipitated and recovered almost completely as a sulfurized starch.
また、表7からもわかるように、イットリウムを含めた希土類元素を、硫化澱物に混入させることなく、終液中に残存させることができ、品質のよい硫化物を形成させることができた。このことは、硫化反応時において、反応溶液のpHを適切に管理することができたためであると考えられる。 Further, as can be seen from Table 7, rare earth elements including yttrium can be left in the final solution without being mixed into the sulfide starch, and a high-quality sulfide can be formed. This is considered to be because the pH of the reaction solution could be appropriately controlled during the sulfurization reaction.
〔硫化工程におけるpH及び硫化剤添加量について〕
ここで、硫化工程における硫化反応時のpH及び硫化剤添加量について以下のようにして調べた。
[About pH and amount of sulfiding agent added in sulfiding process]
Here, the pH during the sulfidation reaction in the sulfidation step and the addition amount of the sulfiding agent were examined as follows.
まず、上述した硫化反応において、硫化反応時のpHを2.0、3.0、4.0にそれぞれ調整して、溶液中のコバルト濃度を調べた。図2に結果を示す。 First, in the sulfurization reaction described above, the pH during the sulfurization reaction was adjusted to 2.0, 3.0, and 4.0, respectively, and the cobalt concentration in the solution was examined. The results are shown in FIG.
図2の結果から分かるように、硫化反応溶液のpHを2.0、3.0、4.0のいずれに調整した場合でも、Na2Sの添加量を多くすることによって、コバルトの硫化物の生成量を高めることができ、溶液中のコバルト濃度を低減させることができた。そして、その中でも、溶液のpHを4.0とした場合には、Na2Sを約1.1当量添加することによって、溶液中のコバルト濃度を0.01g/l以下にすることができ、他のpH条件よりも少ない硫化剤の添加量で、溶液中の略全てのコバルトを硫化させることができた。 As can be seen from the results of FIG. 2, even when the pH of the sulfurization reaction solution was adjusted to 2.0, 3.0, or 4.0, the cobalt sulfide was increased by increasing the amount of Na 2 S added. The production amount of can be increased, and the cobalt concentration in the solution can be reduced. And among them, when the pH of the solution is 4.0, by adding about 1.1 equivalents of Na 2 S, the cobalt concentration in the solution can be reduced to 0.01 g / l or less, Almost all of the cobalt in the solution could be sulfided with a smaller amount of sulfiding agent than other pH conditions.
次に、より詳細に、硫化剤であるNa2Sの添加量と溶液中のニッケル及びコバルトの濃度との関係について調べた。具体的には、溶液のpHを4.0とし、Na2Sの添加量を変化させたときのニッケル及びコバルトの濃度推移を調べた。図3に結果を示す。 Next, in more detail, the relationship between the addition amount of Na 2 S as a sulfiding agent and the concentrations of nickel and cobalt in the solution was examined. Specifically, the pH of the solution was set to 4.0, and changes in nickel and cobalt concentrations were examined when the amount of Na 2 S added was changed. The results are shown in FIG.
図3の結果から分かるように、硫化剤であるNa2Sの添加量を多くすることによって、溶液中のニッケル及びコバルトの濃度を減少させることができた。また、Na2Sの添加量を1.1当量とすることによって、溶液中に存在する略全てのニッケル及びコバルトの硫化物を生成させることができ、溶液中のニッケル、コバルトの濃度をそれぞれ0.001g/l以下程度まで減少させることができた。 As can be seen from the results in FIG. 3, the concentration of nickel and cobalt in the solution could be reduced by increasing the amount of Na 2 S, which is a sulfurizing agent. Further, by setting the amount of Na 2 S added to 1.1 equivalents, almost all of the nickel and cobalt sulfides present in the solution can be generated, and the concentrations of nickel and cobalt in the solution are reduced to 0 respectively. It was able to be reduced to about 0.001 g / l or less.
Claims (5)
前記酸性溶液中にニッケル−水素電池から得られる多孔質ニッケル板又は還元焙焼粉を添加して、前記正極活物質からニッケル及びコバルトを浸出させることを特徴とするニッケル及びコバルトの浸出方法。 A nickel and cobalt leaching method for leaching nickel and cobalt contained in a positive electrode active material of a lithium ion battery in an acidic solution,
A method for leaching nickel and cobalt, comprising adding a porous nickel plate or reduced roasted powder obtained from a nickel-hydrogen battery to the acidic solution, and leaching nickel and cobalt from the positive electrode active material.
前記リチウムイオン電池から剥離した正極活物質を、ニッケル−水素電池から得られる多孔質ニッケル板又は還元焙焼粉を添加した酸性溶液に浸漬し、該正極活物質からニッケル及びコバルトを浸出させる浸出工程を含むことを特徴とする有価金属の回収方法。 A method for recovering valuable metals from a lithium ion battery, comprising:
A leaching step of immersing the positive electrode active material peeled from the lithium ion battery in an acidic solution to which a porous nickel plate or reduced roasted powder obtained from a nickel-hydrogen battery is added, and leaching nickel and cobalt from the positive electrode active material A method for recovering valuable metals, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010174813A JP5577926B2 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method for leaching nickel and cobalt, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010174813A JP5577926B2 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method for leaching nickel and cobalt, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012036420A JP2012036420A (en) | 2012-02-23 |
JP5577926B2 true JP5577926B2 (en) | 2014-08-27 |
Family
ID=45848723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010174813A Active JP5577926B2 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method for leaching nickel and cobalt, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5577926B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022150515A1 (en) | 2021-01-06 | 2022-07-14 | Solid Power Operating, Inc. | Method for separation, segregation, and recovery of constituent materials from electrochemical cells |
WO2024106615A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 부경대학교 산학협력단 | Method for producing lithium hydroxide |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5539942B2 (en) * | 2011-09-29 | 2014-07-02 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Method for separating iron and aluminum |
JP5849880B2 (en) * | 2012-07-18 | 2016-02-03 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for leaching metal and method for recovering metal from battery |
JP6518404B2 (en) * | 2014-03-18 | 2019-05-22 | Jx金属株式会社 | Method of melting scrap and method of metal recovery using this melting method |
JP6314730B2 (en) * | 2014-07-30 | 2018-04-25 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for recovering valuable metals from waste nickel metal hydride batteries |
JP6363459B2 (en) * | 2014-09-30 | 2018-07-25 | Jx金属株式会社 | Metal leaching method and metal recovery method using the same |
EP4219777A1 (en) * | 2014-09-30 | 2023-08-02 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Method for leaching lithium ion battery scrap and method for recovering metals from lithium ion battery scrap |
WO2016052568A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | Jx金属株式会社 | Leaching method for lithium ion battery scrap and method for recovering metal from lithium ion battery scrap |
CN106229577A (en) * | 2016-08-23 | 2016-12-14 | 金川集团股份有限公司 | The method that the mixing of a kind of waste nickel hydrogen battery both positive and negative polarity material is leached |
JP2022118594A (en) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | 三菱マテリアル株式会社 | Recovery method and recovery apparatus for valuable metal |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0681050A (en) * | 1991-10-31 | 1994-03-22 | Taiheiyo Kinzoku Kk | Method for recovering nickel and cobalt |
JP3722254B2 (en) * | 1998-02-20 | 2005-11-30 | 住友金属鉱山株式会社 | Manufacturing method of high purity nickel aqueous solution |
JP2001262389A (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Liquid feed controlling method in decoppering electrolysis |
JP4456110B2 (en) * | 2004-03-31 | 2010-04-28 | 大平洋金属株式会社 | Nickel or cobalt leaching method |
JP2006232580A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Method for regenerating alkali sulfate from slightly soluble double sulfate |
JP4892925B2 (en) * | 2005-10-25 | 2012-03-07 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for recovering valuable metals from lithium-ion batteries |
JP4923584B2 (en) * | 2006-01-20 | 2012-04-25 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for removing copper ions from aqueous nickel chloride solution |
JP5245768B2 (en) * | 2008-11-28 | 2013-07-24 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for producing sulfide containing nickel and cobalt |
-
2010
- 2010-08-03 JP JP2010174813A patent/JP5577926B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022150515A1 (en) | 2021-01-06 | 2022-07-14 | Solid Power Operating, Inc. | Method for separation, segregation, and recovery of constituent materials from electrochemical cells |
WO2024106615A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 부경대학교 산학협력단 | Method for producing lithium hydroxide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012036420A (en) | 2012-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5577926B2 (en) | Method for leaching nickel and cobalt, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries | |
WO2012102384A1 (en) | Valuable metal leaching method, and valuable metal collection method employing the leaching method | |
US9023130B2 (en) | Method for separating positive-pole active substance and method for recovering valuable metals from lithium ion battery | |
WO2013118300A1 (en) | Method for recovering lithium | |
JP5488376B2 (en) | Lithium recovery method | |
JP5958316B2 (en) | Method for separating and removing aluminum, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries | |
JP5510166B2 (en) | Method for removing phosphorus and / or fluorine, and method for recovering valuable metals from lithium ion batteries | |
CN109088115A (en) | Waste lithium ion cell anode closed matereial cycle prepares tertiary cathode material method | |
WO2013114621A1 (en) | Lithium recovery method | |
JP5459146B2 (en) | Lithium recovery method | |
CN109097581A (en) | The recovery method of valuable metal in waste and old nickel cobalt manganese lithium ion battery | |
JP2012106874A (en) | Method for purifying lithium hydroxide | |
JP2012121780A (en) | Method for manufacturing lithium oxide | |
JP2012038572A (en) | Method of peeling positive electrode active material and method of recovering valuable metal from a lithium ion battery | |
CN103221557B (en) | Method for producing nickel-ontaining acidic solution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140610 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5577926 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |