JP5594167B2

JP5594167B2 - 電池パック処理装置および処理方法

Info

Publication number: JP5594167B2
Application number: JP2011017423A
Authority: JP
Inventors: 和也前場; 亮三牛尾
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP2012160269A

Description

本発明は、電池パック処理装置および処理方法に関する。さらに詳しくは、導電性を有する液体に浸漬させて電池パックを放電する電池パック処理装置および処理方法に関する。

リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度、高いセル電圧等の優れた特性を有することから、携帯電話、ポータブルビデオカメラ、ノートパソコン等の電子機器を中心に広範に利用されている。また、これら電子機器に用いられる電池は、安全性、使いやすさ、必要電圧等を考慮して、必要とする本数の単電池を樹脂製の筐体に収納した電池パックの形態で市販される場合が多い。

リチウムイオン電池等の二次電池は、数百回程度の充放電を繰り返すと電極や電解液の劣化等が生じ、充電できる電気量が減少してくる。このような電池は寿命と判断され、廃電池として廃棄される。ここで、リチウムイオン電池には、コバルトやニッケル等の希少金属をはじめとする有価物が使用されているため、電池を解体して有価金属を回収し再資源化する処理が行なわれる。

一般に、電池の再資源化は、電池を破砕した後に種々の方法を用いて有価金属を選別することにより行われる。
ところが、未放電の電池が含まれていると、電池の破砕を行う際に、電池が潰れて短絡することにより発熱し、電池内の電解質に含まれる有機溶媒が揮発してガスが噴射されたり、場合によっては発火点を超えて炎が燃え上がったりする場合がある。特に、充電された単電池の電圧が3.5〜4Vと、従来の電池よりも高電圧となるリチウムイオン電池では、この発熱や爆発が顕著であり危険である。

このような問題に対して、安全に電池を破砕する種々の方法が提案されている。その一例として、充放電状態に関わらず電池をそのまま高温の炉内に投入して焙焼することにより、発熱や発火の影響を抑制する方法がある（例えば特許文献１）。また、他の一例として、導電性を有する液体（以下、放電液という。）に浸漬させて電池を放電させ、放電後に電池を破砕する方法がある（例えば特許文献２）。

しかるに、焙焼処理を行う方法では、電池パック内に保護回路基板が含まれているために半田に由来する鉛が飛散したり、樹脂製の筐体が分解し窒素化合物が排出されるために排ガス処理設備の増強が必要になったりする等の問題がある。

また、放電液に浸漬させて電池を放電させる方法では、単電池を個々に放電液に浸漬する場合は数時間から２４時間程度の比較的短時間で放電できるが、電池パックごと放電液に浸漬する場合は、単電池個々の場合の数倍から１０倍程度の長時間が必要である。これは電池パックの内部には、過放電を防止するための過放電保護回路が組み込まれており、電池パックごと放電液に浸漬しても過放電保護回路が働いて放電電流が抑制され単電池個々を浸漬した場合のような大電流での放電が行なわれないためである。
このように、電池パックを放電するには長時間を必要とするため、場合によっては、十分に放電されていない電池を破砕処理してしまい、その結果、火災が発生するという危険性がある。

そこで、特許文献３には、電池を破砕する破砕装置を放電液中へ浸没させ、放電液中で電池を破砕する方法が提案されている。
放電液中で電池を破砕することで、電池の過度の温度上昇を抑制することができ、発火を防ぐことができる。
しかし、腐食性の高い放電液に破砕装置を潜没させるため、破砕装置が腐食しやすいという問題がある。特に破砕装置内のギヤボックス等の機構部分を潜没させると腐食しやすい。そのため破砕装置のメンテナンスを頻繁に行う必要があるが、それにもかかわらず、破砕装置のメンテナンスが困難であるという問題がある。

特開平６−３４６１６０号公報特開平１１−９７０７６号公報特開平１１−２６０４２６号公報

本発明は上記事情に鑑み、発火を防止することができ、かつ、腐食しにくくメンテナンスが容易な電池破砕装置および破砕方法を提供することを目的とする。

第１発明の電池パック処理装置は、単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理装置であって、冷却液を保持し、該冷却液に前記電池パックが没入される冷却槽と、前記冷却液に没入された前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成する開口機とを備え、前記開口機は、前記電池パックを加圧して、前記筐体に前記開口部を形成するプレス機であることを特徴とする。
第２発明の電池パック処理装置は、第１発明において、前記開口機は、加圧板を備え、該加圧板と前記冷却槽の底面とで前記電池パックを挟んで加圧するプレス機であることを特徴とする。
第３発明の電池パック処理装置は、第１または第２発明において、前記放電液を保持し、前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックが該放電液に浸漬される放電槽と、前記電池パックを、前記冷却槽から前記放電槽に搬送する搬送機とを備えることを特徴とする。
第４発明の電池パック処理装置は、単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理装置であって、冷却液を保持し、該冷却液に前記電池パックが没入される冷却槽と、前記冷却液に没入された前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成する開口機と、前記放電液を保持し、前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックが該放電液に浸漬される放電槽と、前記電池パックを、前記冷却槽から前記放電槽に搬送する搬送機とを備えることを特徴とする。
第５発明の電池パック処理装置は、第３または第４発明において、前記搬送機は、前記電池パックを収容し、前記冷却液および前記放電液を流入、排出することができる搬送籠と、前記冷却槽に挿入された前記搬送籠を引き上げ、前記放電槽に挿入する搬送クレーンとを備えることを特徴とする。
第６発明の電池パック処理装置は、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記冷却液は、非引火性であり、かつ、前記冷却槽および前記開口機を腐食しない性質を有する液体であることを特徴とする。
第７発明の電池パック処理装置は、第６発明において、前記冷却液は、水であることを特徴とする。
第８発明の電池パック処理装置は、第１、第２、第３、第４、第５、第６または第７発明において、前記単電池に含まれる電解質が流出した前記冷却液から、該電解質を除去する電解質除去器を備えることを特徴とする。
第９発明の電池パック処理方法は、単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理方法であって、前記電池パックを冷却液に没入した状態で、前記電池パックを加圧して、前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成することを特徴とする。
第１０発明の電池パック処理方法は、第９発明において、前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックを、前記放電液に浸漬することを特徴とする。
第１１発明の電池パック処理方法は、単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理方法であって、前記電池パックを冷却液に没入した状態で、前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成し、前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックを、前記放電液に浸漬することを特徴とする。
第１２発明の電池パック処理方法は、第９、第１０または第１１発明において、前記冷却液は、非引火性であり、かつ、前記冷却液を保持する冷却槽、および、前記筐体に前記開口部を形成する開口機を腐食しない性質を有する液体であることを特徴とする。
第１３発明の電池パック処理方法は、第１２発明において、前記冷却液は、水であることを特徴とする。
第１４発明の電池パック処理方法は、第９、第１０、第１１、第１２または第１３発明において、前記単電池に含まれる電解質が流出した前記冷却液から、該電解質を除去することを特徴とする。

第１発明によれば、電池パックを加圧することにより、筐体が破壊され、開口部を形成することができる。電池パックの筐体に放電液が流入できる開口部を形成するので、筐体に収納された単電池を個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。そのため、電流が電池パック内の過放電保護回路をバイパスして流れることで短時間で放電を行うことができる。また、冷却液に電池パックが没入された状態で筐体に開口部を形成するので、単電池が潰れて短絡することにより発熱しても冷却液で単電池を冷やすことで発火を抑制することができ、発火したとしても直ぐに消火されるため火災となることがなく安全である。さらに、開口機は大気中に設置できるので、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスが容易である。
第２発明によれば、加圧板と冷却槽の底面とで電池パックを挟んで加圧することにより、筐体が破壊され、開口部を形成することができる。また、加圧時に加圧板のみを冷却液に浸ければよく、その他の機構部分等を冷却液に浸ける必要がないので、開口機が腐食しにくく、装置のメンテナンスが容易である。さらに、一度に多数の電池パックに開口部を形成することができる。
第３発明によれば、開口部が形成された電池パックを放電液に浸漬することができるので、筐体に収納された単電池を個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。そのため、電流が電池パック内の過放電保護回路をバイパスして流れることで短時間で放電を行うことができる。
第４発明によれば、電池パックの筐体に放電液が流入できる開口部を形成し、開口部が形成された電池パックを放電液に浸漬することができるので、筐体に収納された単電池を個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。そのため、電流が電池パック内の過放電保護回路をバイパスして流れることで短時間で放電を行うことができる。また、冷却液に電池パックが没入された状態で筐体に開口部を形成するので、単電池が潰れて短絡することにより発熱しても冷却液で単電池を冷やすことで発火を抑制することができ、発火したとしても直ぐに消火されるため火災となることがなく安全である。さらに、開口機は大気中に設置できるので、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスが容易である。
第５発明によれば、電池パックを収容した搬送籠を、冷却槽から引き上げ、放電槽に挿入することで、電池パックを冷却槽から放電槽に搬送することができる。また、搬送籠に多数の電池パックを収容することで、一度に多数の電池パックに開口部を形成し、放電することができる。
第６発明によれば、冷却液は非引火性であるから、単電池が潰れて短絡することにより発火したとしても、冷却液に引火することがなく安全である。また、冷却液は冷却槽や開口機を腐食しない性質を有するので、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
第７発明によれば、冷却液は水であるから、非引火性であり、かつ、冷却槽および開口機を腐食しない性質を有する。そのため、単電池が潰れて短絡することにより発火したとしても、冷却液に引火することがなく安全であり、また、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
第８発明によれば、冷却液から電解質を除去するので、電解質により冷却槽や開口機が腐食されず、装置のメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
第９発明によれば、電池パックを加圧することにより、筐体が破壊され、開口部を形成することができる。電池パックの筐体に放電液が流入できる開口部を形成するので、筐体に収納された単電池を個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。そのため、電流が電池パック内の過放電保護回路をバイパスして流れることで短時間で放電を行うことができる。また、冷却液に電池パックが没入された状態で筐体に開口部を形成するので、単電池が潰れて短絡することにより発熱しても冷却液で単電池を冷やすことで発火を抑制することができ、発火したとしても直ぐに消火されるため火災となることがなく安全である。
第１０発明によれば、開口部が形成された電池パックを放電液に浸漬することができるので、筐体に収納された単電池を個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。そのため、電流が電池パック内の過放電保護回路をバイパスして流れることで短時間で放電を行うことができる。
第１１発明によれば、電池パックの筐体に放電液が流入できる開口部を形成し、開口部が形成された電池パックを放電液に浸漬することができるので、筐体に収納された単電池を個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。そのため、電流が電池パック内の過放電保護回路をバイパスして流れることで短時間で放電を行うことができる。また、冷却液に電池パックが没入された状態で筐体に開口部を形成するので、単電池が潰れて短絡することにより発熱しても冷却液で単電池を冷やすことで発火を抑制することができ、発火したとしても直ぐに消火されるため火災となることがなく安全である。
第１２発明によれば、冷却液は非引火性であるから、単電池が潰れて短絡することにより発火したとしても、冷却液に引火することがなく安全である。また、冷却液は冷却槽や開口機を腐食しない性質を有するので、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
第１３発明によれば、冷却液は水であるから、非引火性であり、かつ、冷却槽および開口機を腐食しない性質を有する。そのため、単電池が潰れて短絡することにより発火したとしても、冷却液に引火することがなく安全であり、また、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
第１４発明によれば、冷却液から電解質を除去するので、電解質により冷却槽や開口機が腐食されず、装置のメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る電池パック処理装置の概略図である。一般的な電池パックの説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る電池パック処理装置Ａの概略図であって、図中、１０は冷却液を保持する冷却槽、２０は冷却槽１０に挿入された電池パックＰを加圧するプレス機、３０は放電液を保持する放電槽、４０は電池パックＰを冷却槽１０から放電槽３０に搬送する搬送機である。

後述のごとく、冷却槽１０の底面にはプレス機２０の加圧力が加わるため、冷却槽１０はその加圧力に耐え得る材質、例えば鉄でできている。
冷却槽１０に保持される冷却液は、冷却槽１０およびプレス機２０を腐食しない性質を有する液体であることが好ましい。冷却槽１０やプレス機２０が腐食しにくく、電池パック処理装置Ａのメンテナンスの頻度を低く抑えることができるからである。
また、冷却液は、非引火性であることが好ましい。後述のごとく、本実施形態のようにプレスを使用する場合においては、プレス機２０で電池パックＰを加圧すると発火する恐れがあり、プレスされた状態で発火した場合、他の電池にも引火するなどして連鎖的に反応し、冷却槽１０の内圧を不用意に上昇させ、最悪の場合破裂するなどの危険性も高まる。これに対して冷却液が非引火性であれば、電池パックＰが発火したとしても、冷却液に引火することがなく安全だからである。
具体的には、冷却液として水を用いることができる。水は、冷却槽１０およびプレス機２０を腐食しない性質を有し、かつ、非引火性だからである。しかも水の場合は、放電液ほど電気伝導性が高くないので、冷却槽内で放電が急激に進行し、発熱を誘引する恐れも減じる利点がある。また、硫酸ナトリウム水溶液も用いることができる。

後述のごとく、プレス機２０で電池パックＰを加圧すると、電池パックＰの内部の単電池に含まれる電解質が冷却液に流出する場合がある。そうすると、冷却液の腐食性が徐々に高まり、冷却槽１０やプレス機２０が腐食する恐れがある。そのため、冷却槽１０には、冷却液から電解質を除去する電解質除去器１１を取り付けることが好ましい。
電解質除去器１１は、冷却液から電解質を除去できるものであれば何でもよいが、例えば、冷却槽１０内の冷却液の一部あるいは全部を抜き出し、冷却液に含まれる塩化物イオンや金属イオンなどの電解質分を中和やイオン交換樹脂への通液などによって除去し、除去後の冷却液を再び冷却槽１０に戻すものが考えられる。
電解質除去器１１を取り付ければ、冷却槽１０内の冷却液から電解質を除去できるので、電解質により冷却槽１０やプレス機２０が腐食されず、電池パック処理装置Ａのメンテナンスの頻度を低く抑えることができる。

また、電解質除去器１１から出た液を、冷却装置を通して冷却槽に戻す構成とすれば、冷却液の温度上昇を抑制し、いっそう安定した操業を行なうことができる。

電池パックＰは搬送籠４１に多数収容され、そのまま冷却槽１０に投入され、冷却槽１０の中でプレス機２０で加圧される。
プレス機２０は、油圧シリンダと、油圧シリンダのロッド先端に取り付けられた加圧板２１と、油圧シリンダの圧力制御を行う制御装置とからなる。加圧板２１は搬送籠４１の内寸よりも若干小さい寸法を有する板であり、加圧板２１が搬送籠４１の内部を下降し、加圧板２１と搬送籠４１の底面とで電池パックＰを挟んで、加圧できるようになっている。
なお、プレス機２０は、特許請求の範囲に記載の「開口機」に相当する。また、プレス機２０としては、油圧プレスに限らず、機械プレス等種々の型式のプレス機を採用することができる。

放電槽３０は、放電液によって腐食しないように防食性の材質、例えばＦＲＰでできている。そして、放電槽３０は、前述の搬送籠４１を挿入できる寸法を有している。

搬送機４０は、前述の搬送籠４１と、その搬送籠４１を搬送するホイストクレーン４２と、ホイストクレーン４２が走行するレール４３とからなる。
搬送籠４１は、冷却槽１０および放電槽３０に挿入できる寸法を有しており、中に多数の電池パックＰを収容できるようになっている。また、搬送籠４１の上面は開口しており、電池パックＰを投入したり、プレス機２０の加圧板２１を上方から挿入したりできるようになっている。
搬送籠４１の底面の数ヵ所には水切り孔が形成されている。そのため、搬送籠４１を冷却槽１０に挿入すれば電池パックＰを冷却液に浸漬でき、冷却槽１０から引き上げれば冷却液を切ることができる。また、搬送籠４１を放電槽３０に挿入すれば電池パックＰを放電液に浸漬でき、放電槽３０から引き上げれば放電液を切ることができるようになっている。なお、搬送籠４１の底面には、プレス機２０の加圧力が加わるため、その加圧力に耐え得るだけの厚みを持たせてある。さらになお、搬送籠４１は、網で形成してもよい。

ホイストクレーン４２は、搬送籠４１を冷却槽１０に挿入し、引き上げることができ、冷却槽１０から放電槽３０まで移動させ、放電槽３０に挿入し、引き上げることができる。
なお、ホイストクレーン４２は特許請求の範囲に記載の「搬送クレーン」に相当する。搬送クレーンとしては、ホイストクレーン４２以外にも、搬送籠４１を冷却槽１０に挿入し、引き上げることができ、冷却槽１０から放電槽３０まで移動させ、放電槽３０に挿入し、引き上げることができるものであれば、どのような搬送手段を用いてもよい。

電池パックＰの構成には種々のものがあるが、例えば図２に示すように、リチウムイオン電池等である複数本の単電池ｃと、その複数の単電池ｃを収納する樹脂製の筐体ｂとから構成されている。一般に、筐体ｂは上部材ｕｂおよび下部材ｌｂとからなり、この２つの部材ｕｂ，ｌｂの中に単電池ｃを収納した後に、それぞれの周囲が接合され筐体として形成されている。また、筐体ｂには電池パックＰを取り付ける装置と単電池ｃとを電気的に接続するための端子ｔが設けられる。さらに、過放電を防止するための過放電保護回路ｆが組み込まれる。

つぎに、電池パック処理装置Ａを用いた電池パックＰの処理方法について説明する。
廃電池として廃棄された多数の電池パックＰは搬送籠４１に投入され、ホイストクレーン４２によって搬送籠４１ごと冷却槽１０に挿入される。
つぎに、プレス機２０の油圧シリンダが伸長し、加圧板２１と搬送籠４１の底面とで多数の電池パックＰを挟んで一度に加圧する。プレス機２０の加圧力は各電池パックＰにほぼ均一に作用するため、各電池パックＰは筐体ｂが破壊され、筐体ｂの内部に通ずる開口部が形成される。
このとき、一般的には、筐体ｂの上部材ｕｂと下部材ｌｂとの接合部が潰れ変形することで、開口部が形成される。また、場合によっては、筐体ｂが２つに割れることもある。

このように、加圧時にはプレス機２０の加圧板２１のみを冷却液に浸ければよく、プレス機２０のその他の機構部分等を冷却液に浸ける必要がないので、プレス機２０が腐食しにくく、装置のメンテナンスが容易である。また、プレス機２０は大気中に設置できるので、装置が腐食しにくく、装置のメンテナンスが容易である。

ところで、プレス機２０で電池パックＰを加圧していくと、筐体ｂが破壊されるとともに、筐体ｂに収納された単電池ｃも潰される。そのため、過剰な圧力を加えると、未放電の単電池ｃが含まれていると、単電池ｃが潰れて短絡することにより発熱し、単電池ｃ内の電解質に含まれる有機溶媒が揮発してガスが噴射されたり、場合によっては発火点を超えて炎が燃え上がったりする場合がある。特に、電圧の高いリチウムイオン電池では、この発熱や爆発が顕著であり危険である。

そこで、プレス機２０の制御装置により、プレス機２０の加圧力を、筐体ｂに開口部が形成でき、かつ、単電池ｃが発火する圧力よりも小さい圧力とすることが好ましい。このようにすれば、単電池ｃが潰れて短絡することにより発火することがなく、安全である。

ただし、本発明の場合、冷却液に電池パックＰが没入された状態で筐体ｂに開口部を形成するので、単電池ｃが潰れて短絡することにより発熱しても冷却液で単電池ｃを冷やすことで発火を抑制することができる。また、発火したとしても直ぐに消火されるため火災となることがなく安全である。

なお、電池パックＰの形状によっては、一部の電池パックＰにプレス機２０の加圧力が十分に伝わらない場合も考えられる。このような場合には、電池パックＰと共に、小物体を搬送籠４１に投入すればよい。
このようにすれば、電池パックＰと電池パックＰとの間に、小物体が挟まり、その小物体によって加圧力が伝達されるので、全ての電池パックＰにプレス機２０の加圧力を効果的に伝えることができる。
小物体は、プレス機２０の加圧力により破砕されないように電池パックＰより硬質であり、かつ電池パックＰよりも寸法の小さな物であればよい。具体的には、鋼球、砕石、棒材などを用いることができる。
なお、小物体を投入することにより、低い加圧力で開口部を形成できるという効果もある。

つぎに、プレス機２０による加圧が終わると、ホイストクレーン４２が、搬送籠４１を冷却槽１０から引き上げ、冷却槽１０から放電槽３０まで移動させ、放電槽３０に挿入する。このようにして、多数の電池パックＰを一度に冷却槽１０から放電槽３０に搬送することができる。
なお、搬送籠４１に上記小物体を投入した場合には、搬送籠４１を冷却槽１０から放電槽３０まで移動させる間に、電池パックＰと小物体とを分別し、小物体を回収することが好ましい。このようにすれば、小物体を再利用できるからである。電池パックＰと小物体は、篩分けや磁石を用いて分別することができる。

放電槽３０に投入された電池パックＰは筐体ｂに開口部が形成されているから、放電液はその開口部から筐体ｂの内部に流入する。したがって、単電池ｃを個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできる。
前述の通り、電池パックＰをそのまま放電液に浸漬しても筐体ｂに設けられた端子ｔを通して放電することができるが、過放電を防止するための過放電保護回路ｆが働いて放電電流が抑制されるため、放電するのに単電池ｃ個々の場合の数倍から１０倍程度の長時間が必要である。これに対して、本発明では、単電池ｃを個々に放電液に浸漬したのと同じ状態にできるため、電流が電池パック内の過放電保護回路ｆをバイパスして流れることで数時間から２４時間程度短時間で放電を行うことができる。その結果、操業上の手間やコストを低減することができる。
また、搬送籠４１に多数の電池パックＰを収容することで、一度に多数の電池パックＰを放電することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、電池パック処理装置Ａは、冷却槽１０と放電槽３０を１つずつ備えているが、１つの冷却槽１０に対して複数の放電槽３０を備え、ホイストクレーン４２をその１つの冷却槽１０と各放電槽３０との間を移動できるように構成してもよい。
冷却槽１０で電池パックＰを加圧するのにかかる時間に対して、放電槽３０で電池パックＰを放電する時間の方が長時間となるので、上記構成とすることにより、冷却槽１０および放電槽３０の稼働率を最適化することができる。

（試験）
つぎに、上記実施形態に係る電池パック処理方法の試験について説明する。
（実施例１）
試験は、ノートパソコン用リチウムイオン電池パックを用いて行った。本電池パックには、18650型（直径18mm、長さ65mmの円筒型）のリチウムイオン電池の単電池が６本収容されており、単電池３本が並列に接続されたもの２組が直列に接続されている。筐体の外径は幅115mm、奥行70mm、高さ23mmである。なお、本電池パックの電圧仕様は7.4Vである。また、冷却槽はステンレス製の水槽であり、冷却液として水が入れられている。放電槽はＦＲＰ製の水槽であり、放電液として濃度が1mol/lの塩化ナトリウム水溶液が入れられている。

電池パックを加圧する前に、電池パックの端子間電圧を測定した結果、7.4Vであった。単電池３本が並列に接続されたもの２組が直列に接続されているので、それぞれの単電池の電圧は3.7Vである。
つぎに、電池パック一つを冷却槽に没入し、冷却槽の底面と加圧板とで挟んでプレス機で加圧した。このときプレス機の加圧力を約70kg/cm²とした。なお、本加圧力は電池パックに加えられる圧力である。加圧後の電池パックの筐体は、接合部が変形し、放電液が流入できる開口部が形成されていた。
つぎに、電池パックを放電槽に投入し、放電液に２４時間浸漬した。
放電液に浸漬後、筐体を解体して単電池を取り出し、単電池の電圧を測定した結果、いずれの単電池も1V以下となっていた。電圧が1.5V以下であれば、単電池が短絡しても発火しないことが知られているので、以上の操作により、十分放電されていることが確認できた。

（実施例２）
実施例１において、３つの電池パックを重ねて冷却槽に没入し、冷却槽の底面と加圧板とで挟んでプレス機で加圧した。このときプレス機の加圧力を約70kg/cm²とした。加圧後の電池パックの筐体は、３つとも、接合部が変形し、放電液が流入できる開口部が形成されていた。
つぎに、その３つの電池パックを放電槽に投入し、放電液に２４時間浸漬した。
放電液に浸漬後、筐体を解体して単電池を取り出し、単電池の電圧を測定した結果、いずれの電池パックのいずれの単電池も1V以下となっていた。このことから、一度に複数の電池パックを処理しても、すべての電池パックに開口部を形成し、十分放電できることが確認できた。

（実施例３）
実施例２において、３つの電池パックを重ねて冷却槽に没入し、冷却槽の底面と加圧板とで挟んでプレス機で加圧した。このときプレス機の加圧力を約100kg/cm²とした。そうすると、冷却槽内で電池パックが発熱し、冷却液が突沸し、冷却槽の周囲に飛散した。したがって、単電池が短絡して発火したと考えられる。
しかし、炎が発生することなく、安全に処理できることが確認できた。

（実施例４）
実施例２において、３つの電池パックを重ねて冷却槽に没入する際に、小物体として直径5〜8mmの鋼球を数個、電池パックの間に挟まるようにした。プレス機の加圧力を徐々に上げながら、電池パックを加圧すると、70kg/cm²に達する前に電池パックに開口部が形成された。
これより、電池パックとともに小物体を没入することで、低い加圧力で開口部を形成できることが確認できた。

（比較例１）
実施例３において、冷却槽内の冷却液を抜き、３つの電池パックを大気中に置いた。この電池パックを冷却槽の底面と加圧板とで挟んでプレス機で加圧した。このときプレス機の加圧力を約100kg/cm²とした。
そうすると、一つの電池パックからガスが噴出した後激しい炎が発生し、連鎖的に他の電池パックに引火して火災が発生した。
このことから、大気中で電池パックに過剰な圧力を加えると危険であることが分かった。また、実施例３のように過剰な圧力を加えたとしてもの電池パックを冷却液に没入している場合には、安全であることが確認できた。

本発明に係る電池破砕装置および破砕方法は、リチウムイオン電池等の電池を安全に破砕するために利用される。

１０冷却槽
１１電解質除去器
２０プレス機
２１加圧板
３０放電槽
４０搬送機
４１搬送籠
４２ホイストクレーン

Claims

単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理装置であって、
冷却液を保持し、該冷却液に前記電池パックが没入される冷却槽と、
前記冷却液に没入された前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成する開口機とを備え、
前記開口機は、前記電池パックを加圧して、前記筐体に前記開口部を形成するプレス機である
ことを特徴とする電池パック処理装置。
前記開口機は、加圧板を備え、該加圧板と前記冷却槽の底面とで前記電池パックを挟んで加圧するプレス機である
ことを特徴とする請求項１記載の電池パック処理装置。
前記放電液を保持し、前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックが該放電液に浸漬される放電槽と、
前記電池パックを、前記冷却槽から前記放電槽に搬送する搬送機とを備える
ことを特徴とする請求項１または２記載の電池パック処理装置。
単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理装置であって、
冷却液を保持し、該冷却液に前記電池パックが没入される冷却槽と、
前記冷却液に没入された前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成する開口機と、
前記放電液を保持し、前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックが該放電液に浸漬される放電槽と、
前記電池パックを、前記冷却槽から前記放電槽に搬送する搬送機とを備える
ことを特徴とする電池パック処理装置。
前記搬送機は、
前記電池パックを収容し、前記冷却液および前記放電液を流入、排出することができる搬送籠と、
前記冷却槽に挿入された前記搬送籠を引き上げ、前記放電槽に挿入する搬送クレーンとを備える
ことを特徴とする請求項３または４記載の電池パック処理装置。
前記冷却液は、非引火性であり、かつ、前記冷却槽および前記開口機を腐食しない性質を有する液体である
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の電池パック処理装置。
前記冷却液は、水である
ことを特徴とする請求項６記載の電池パック処理装置。
前記単電池に含まれる電解質が流出した前記冷却液から、該電解質を除去する電解質除去器を備える
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の電池パック処理装置。
単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理方法であって、
前記電池パックを冷却液に没入した状態で、前記電池パックを加圧して、前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成する
ことを特徴とする電池パック処理方法。
前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックを、前記放電液に浸漬する
ことを特徴とする請求項９記載の電池パック処理方法。
単電池と該単電池を収納する筐体とからなる電池パックを、放電液に浸漬させて放電させるための処理方法であって、
前記電池パックを冷却液に没入した状態で、前記電池パックの前記筐体に、該筐体の内部に前記放電液が流入できる開口部を形成し、
前記筐体に前記開口部が形成された前記電池パックを、前記放電液に浸漬する
ことを特徴とする電池パック処理方法。
前記冷却液は、非引火性であり、かつ、前記冷却液を保持する冷却槽、および、前記筐体に前記開口部を形成する開口機を腐食しない性質を有する液体である
ことを特徴とする請求項９、１０または１１記載の電池パック処理方法。
前記冷却液は、水である
ことを特徴とする請求項１２記載の電池パック処理方法。
前記単電池に含まれる電解質が流出した前記冷却液から、該電解質を除去する
ことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２または１３記載の電池パック処理方法。