JP5857811B2 - Secondary battery recycling equipment - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池のリサイクル処理装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a secondary battery recycling apparatus.
リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等二次電池は、例えば、ハイブリッド車等の車両用部品として使用されている場合、車両が廃車等になった際には、二次電池が車両から取り外され後、解体され、有用な金属が回収される。 When a secondary battery such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery is used as a vehicle part such as a hybrid vehicle, for example, when the vehicle is scrapped, the secondary battery is removed from the vehicle. After removal, it is dismantled and useful metals are recovered.
一般的に、自動車用部品として使用される二次電池は、高電圧を発生(例えば、300V以上)するものであり、車両が廃車となって取り外される際にも、高電圧を保っている場合が多い。通常、二次電池を解体する作業は、作業者が絶縁手袋等の保護具を着用して、手作業で行われるため、作業の安全性確保に十分な配慮が必要である。 Generally, a secondary battery used as an automobile part generates a high voltage (for example, 300 V or more), and maintains a high voltage even when the vehicle is removed as a scrap car. There are many. Usually, the work of disassembling the secondary battery is performed manually by an operator wearing protective equipment such as an insulating glove. Therefore, sufficient consideration must be given to ensuring the safety of the work.
また、二次電池の解体作業等の安全性を高めるために、二次電池を放電させることも考えられるが、この場合、二次電池を長期間保管して自然放電させるか、または抵抗器等を用いて強制的に放電させる必要があり、二次電池のリサイクル処理の作業が長時間化するか若しくは手間を要するため、リサイクル処理の作業を効率的に行うことができない。 In order to enhance the safety of the secondary battery disassembly work, etc., it is conceivable to discharge the secondary battery. In this case, the secondary battery is stored for a long period of time and discharged naturally, or a resistor, etc. Therefore, it is necessary to forcibly discharge the battery, and the recycling process of the secondary battery takes a long time or takes time, so that the recycling process cannot be performed efficiently.
従来から、二次電池から有価物を回収する様々な方法が提案され(例えば、特許文献1〜3参照)、リサイクル処理の作業効率化が図られているが、作業効率化の観点から改善の余地がある。 Conventionally, various methods for recovering valuable materials from secondary batteries have been proposed (for example, see Patent Documents 1 to 3), and work efficiency of the recycling process has been improved. There is room.
そこで、本発明は、リサイクル処理の作業安全性を確保し、リサイクル処理の作業効率化を図ることができる二次電池のリサイクル処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary battery recycling apparatus that can ensure the safety of the recycling process and increase the efficiency of the recycling process.
本発明の二次電池のリサイクル処理装置は、二次電池を加熱する加熱処理槽と、前記加熱処理槽内に設置され、前記加熱処理槽内の気体が循環する循環経路を形成する隔壁と、前記加熱処理槽内に設けられ、前記加熱処理槽内の気体を前記循環経路に循環させる循環器と、前記二次電池を加熱する際に、前記二次電池を充電する充電器と、を備える。 The secondary battery recycling apparatus of the present invention includes a heat treatment tank that heats the secondary battery, a partition that is installed in the heat treatment tank and that forms a circulation path through which the gas in the heat treatment tank circulates, A circulator that is provided in the heat treatment tank and circulates the gas in the heat treatment tank to the circulation path; and a charger that charges the secondary battery when the secondary battery is heated. .
また、前記二次電池のリサイクル処理装置において、前記二次電池に冷却液を供給する冷却液供給手段を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the secondary battery recycling apparatus includes a coolant supply means for supplying a coolant to the secondary battery.
本発明によれば、リサイクル処理の作業安全性を確保し、リサイクル処理の作業効率化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to secure the work safety of the recycling process and increase the efficiency of the recycling process.
以下、二次電池のリサイクル処理装置の一例を図面に基づいて説明する。ここで、「二次電池」なる用語は、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の電池単体として電池セルに限定されるものではなく、電池セルを複数(例えば6個か8個程度)直列に接続して1つの部品単位とした電池モジュール、又は該電池モジュールを複数直列に接続して構成された組電池、又は該組電池と、電池モジュールの充電状態を監視制御する制御装置や電気回路を切断するためのリレーや機械的に回路を切断するためのセーフティプラグや組電池を冷却する冷却ブロア等の電子部品と、各部品を接続する信号線や動力線と、これらを密閉収納するケース等から構成される電池パック等も含まれる。 An example of a secondary battery recycling apparatus will be described below with reference to the drawings. Here, the term “secondary battery” is not limited to a battery cell as a single battery such as a nickel hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery, but a plurality of battery cells (for example, about six or eight batteries). ) A battery module connected in series as one component unit, or a battery pack configured by connecting a plurality of battery modules in series, or a control device for monitoring and controlling the battery pack and the charging state of the battery module, Electronic components such as relays for disconnecting electrical circuits, safety plugs for mechanically disconnecting circuits and cooling blowers for cooling assembled batteries, signal lines and power lines connecting each component, and airtight storage The battery pack etc. comprised from the case etc. which carry out are also included.
図1に示すリサイクル処理装置1は、加熱処理槽12、循環器14、置換ガス供給装置16、凝縮器18、を備える。
1 includes a
加熱処理槽12は、主に、二次電池10を加熱処理するためのものであり、本実施形態の加熱処理槽内には電気ヒータ(不図示)、二次電池10を載置する載置台30、を備える。二次電池10を加熱する熱源としては電気ヒータに制限されるものではなく、ラジアントチューブ等の間接加熱型のガスヒータ等でもよい。
The
本実施形態の加熱処理槽12内には、加熱処理槽12内の気体が循環する循環経路20を形成する隔壁22が設置されている。本実施形態の隔壁22は、載置台30に載置された二次電池10を囲う箱形形状であり、隔壁22の外壁と加熱処理槽12内の内壁との間の空間が循環経路20となっている。本実施形態では、二次電池10の上方の隔壁22には循環経路20の入口22aが設けられ、二次電池10の下方側は循環経路20の出口22bとなるように開放されている。本実施形態の隔壁22の形状、入口、出口の位置は一例であって、隔壁22により形成された循環経路20によって、加熱処理槽12内の気体が循環するように構成されていれば、必ずしもこれに制限されるものではない。
In the
本実施形態の循環器14は、加熱処理槽12内の気体を循環経路20に循環させるように、隔壁22に形成された入口22a付近に設置されている。循環器14は、例えば、風向、風速等を調整できるファン、ポンプ等が挙げられる。
The
次に、本実施形態に係るリサイクル処理装置1の動作を説明する。 Next, the operation of the recycling processing apparatus 1 according to this embodiment will be described.
まず、加熱処理槽12の開閉扉(不図示)を開け、二次電池10を槽内の載置台30にセットし、開閉扉を閉めて密閉し、電気ヒータ(不図示)のスイッチを入れ、二次電池10を加熱する。なお、加熱処理槽12内の温度制御は、槽内に温度センサ24等を設置して、槽内の温度を検出し、検出した温度に基づいて電気ヒータの出力を調節することにより行われる。
First, the open / close door (not shown) of the
本実施形態では、二次電池10の加熱処理の際に循環器14を稼働させ、加熱処理槽12内の気体を循環経路20の入口22aから取り込み、循環経路20を通り出口22bから排出させ、また循環経路20の入口22aから取り込まれるように、加熱処理槽12内の気体を循環経路20に循環させている。本実施形態のように、加熱処理槽12内の気体を強制的に循環させながら二次電池10の加熱処理を行う方が、気体の自然対流下で二次電池10の加熱処理を行う場合より、二次電池10と加熱処理槽12内の気体との熱交換が促進され、加熱処理時間を短縮すること、ひいてはリサイクル処理に掛かる時間を短縮することができ、リサイクル処理の作業効率化を図ることができる。
In the present embodiment, the
槽内に設置した温度センサ24により、二次電池10の温度を推定する場合、温度センサ24で測定された温度と実際の二次電池10の温度との相関を予め把握しておき、その相関と加熱処理中に温度センサ24で測定した温度とに基づいて、加熱処理中の二次電池10の温度が推定される。本実施形態のように、加熱処理槽12内の気体を強制的に循環させる方が、自然対流の場合より、温度センサ24の温度と二次電池10自身の温度との乖離が抑制され、二次電池10の温度推定の精度を向上させることが可能となる。そして、二次電池10の温度推定の精度が向上すれば、適切な加熱処理時間を設定することも可能となる。
When estimating the temperature of the
加熱処理槽12内で二次電池10を加熱し、二次電池10の温度が、電池セル内の電解液の沸点以上に達すると、電池セル内部の圧力が上昇して、電池セルに設けられる安全弁等から電解液が放出され、電圧が変動し始める。そして、さらに加熱を続けると、電圧がゼロになり電池機能が破壊される。例えば、有機系電解液を使用するリチウムイオン二次電池及び水系電解液を使用するニッケル水素二次電池では、150℃以上で加熱することにより、二次電池10の電池機能を破壊し電圧をゼロにすることが可能となる。このような加熱処理後の二次電池10は電圧ゼロのスクラップとして安全に取り扱うことができるため、後工程である二次電池10の解体等を安全に容易に実施することも可能となる。したがって、本実施形態のように加熱処理槽12内の気体を強制的に循環させながら二次電池10の加熱処理を行うことによって、従来の自然対流下での加熱処理より短時間で電池機能を破壊すること、すなわち、加熱処理時間を短縮しリサイクル処理の作業効率化を図ることができると共に、二次電池10は電圧ゼロのスクラップとして安全に取り扱うことができるため、後工程である二次電池10の解体等を安全に容易に実施することも可能となる。
When the
本実施形態の加熱処理においては、図1に示すように、水蒸気又は不活性ガス等の置換ガスを加熱処理槽12内に供給する置換ガス供給装置16を設置して、置換ガス供給装置16により、加熱処理槽12内空間を水蒸気又は不活性ガス等の置換ガスにより置換し、無酸素状態にすることが好ましい。置換ガス供給装置16としては、水蒸気を発生する貫流ボイラー等の蒸気ボイラー、不活性ガスを充填したガスボンベ等が挙げられる。例えば、リチウムイオン二次電池に使用される電解液のうち、炭酸ジメチル等の有機電解質は可燃性材料であるが、加熱処理槽12内を置換ガスにより置換し、無酸素状態にすることにより、加熱処理によって有機電解質が二次電池10外へ放出されたとしても、加熱処理槽12内で燃焼することが抑制される。
In the heat treatment of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a replacement
本実施形態では、図1に示すリサイクル処理装置のように、凝縮器18を設置することが好ましい。二次電池10の加熱処理の際には、二次電池10で使用される電解液等が、加熱分解生成物(ガス)となって、加熱処理槽12内に滞留する。このような加熱分解生成物等のガスを加熱処理槽12内から引き抜いて、凝縮器18に供給すれば、加熱分解生成物が冷却され、液化するため、廃液として回収することができる。凝縮器18は、主に二次電池10から放出された加熱分解生成物等を凝縮するためのものであり、例えば、シェルアンドチューブタイプ等の間接式水冷型熱交換器、プレートフィンタイプ等の表面式熱交換器等が挙げられる。
In this embodiment, it is preferable to install the
図2は、本実施形態に係る二次電池のリサイクル処理装置の他の一例を示す模式図である。図2に示すリサイクル処理装置2において、図1に示すリサイクル処理装置1と同様の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図2のリサイクル処理装置2では、図1で示した置換ガス供給装置16及び凝縮器18を省略する。図2に示す加熱処理槽12内には、冷却液供給手段の一例としての噴霧用ノズル26が設置され、加熱処理後に、噴霧用ノズル26から二次電池10に冷却液(例えば、水等)が供給され、二次電池10が冷却される。なお、加熱処理槽12外には、配管等を介して噴霧用ノズル26に接続される冷却液タンク(不図示)を設けることが好ましい。また、噴霧用ノズル26は一例であって、二次電池10に冷却液を供給することができるものであれば、これに制限されるものではない。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating another example of the secondary battery recycling apparatus according to the present embodiment. In the recycle processing device 2 shown in FIG. 2, the same components as those in the recycle processing device 1 shown in FIG. Note that the replacement
図3は、処理経過時間と二次電池温度の推移の一例を示す図である。図3に示すように、加熱処理の時間経過と共に、二次電池の温度が上昇し、二次電池は高温となる。加熱処理後には、加熱処理槽内から二次電池を取り出してその後の処理を行うために、二次電池を冷却する必要があるが、図3に示すように、自然冷却では二次電池を冷却する時間が長くなり、リサイクル処理の作業効率が低下する。しかし、本実施形態のように加熱処理後に、噴霧用ノズルから二次電池に冷却液を供給することにより、図3に示すように、自然冷却より二次電池を冷却する時間を短縮することができるため(Δt)、その後の処理へ移行し易くなり、リサイクル処理の作業効率化を図ることが可能となる。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the transition of the processing elapsed time and the secondary battery temperature. As shown in FIG. 3, the temperature of the secondary battery rises with the lapse of time of the heat treatment, and the secondary battery becomes high temperature. After the heat treatment, it is necessary to cool the secondary battery in order to take out the secondary battery from the heat treatment tank and perform the subsequent treatment. However, as shown in FIG. The time required for recycling increases, and the work efficiency of the recycling process decreases. However, after the heat treatment as in the present embodiment, by supplying the coolant from the spray nozzle to the secondary battery, the time for cooling the secondary battery can be shortened from the natural cooling as shown in FIG. Therefore (Δt), it becomes easy to shift to the subsequent process, and the work efficiency of the recycling process can be improved.
図4は、本実施形態に係る二次電池のリサイクル処理装置の他の一例を示す模式図である。図4に示すリサイクル処理装置3において、図2に示すリサイクル処理装置2の同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図4のリサイクル処理装置3では、図1で示した置換ガス供給装置16及び凝縮器18を省略する。図4に示すリサイクル処理装置3には、加熱処理する際に二次電池10を充電する充電器28を備えている。ここで、加熱処理する際の二次電池10の充電とは、加熱処理中に二次電池10を充電する場合だけでなく、加熱処理する前に二次電池10を充電する場合も含むものである。例えば、加熱処理槽12内の載置台30に二次電池10をセットした後に(加熱処理槽12内に二次電池10を投入する前でもよい)、充電器28に二次電池10を接続し、電気ヒータのスイッチを入れる前又は入れた後に充電器28による二次電池10の充電を開始する。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another example of the secondary battery recycling apparatus according to the present embodiment. In the
図5は、処理経過時間と充電状態による二次電池温度の推移の一例を示す図である。図5のAは二次電池の充電状態が高い状態で加熱処理を行った場合、図5のBは二次電池の充電状態が中間の状態で加熱処理を行った場合、図5のCは二次電池の充電状態が低い状態で加熱処理を行った場合の二次電池の温度推移である。なお、図5のA,B,Cの曲線の頂点を境に加熱から加熱停止に切り替わっている。図5に示すように、二次電池の充電状態が高いほど、加熱処理による二次電池の温度上昇が早く、二次電池の電池機能を破壊する規定温度に早く達するため、二次電池の冷却を含めた加熱処理時間を短縮すること、ひいてはリサイクル処理に掛かる時間を短縮することができ、リサイクル処理の作業効率化を図ることができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of transition of the secondary battery temperature depending on the processing elapsed time and the state of charge. FIG. 5A shows a case where the heat treatment is performed in a state where the secondary battery is charged, FIG. 5B shows a case where the heat treatment is performed in a state where the secondary battery is in an intermediate state, and FIG. It is a temperature transition of a secondary battery at the time of performing heat processing in the state with a low charge state of a secondary battery. In addition, it switches from heating to a heating stop on the boundary of the vertex of the curve of A, B, C of FIG. As shown in FIG. 5, the higher the state of charge of the secondary battery, the faster the temperature of the secondary battery rises due to the heat treatment, and the temperature reaches the specified temperature that destroys the battery function of the secondary battery. Thus, it is possible to shorten the heat treatment time including the above, and to reduce the time required for the recycle process, and to improve the work efficiency of the recycle process.
以上のような加熱処理によって、電池機能が破壊され、電解液が放出された二次電池は、二次電池の解体及び有価物の回収工程に搬送される。特に、電池セルと共に電子部品、信号線、動力線、ケース等から構成されている電池パックの場合でも、電池機能は破壊され、また電解液が放出されるため、後述するように、電池パックの解体から有価物の回収までの全行程を、作業者による危険な手作業(電池パックの解体作業)を不要とし、自動化することができる。その結果、安全で安価な二次電池のリサイクルが可能となる。 The secondary battery in which the battery function is destroyed and the electrolytic solution is released by the heat treatment as described above is transported to the secondary battery disassembly and valuable material recovery process. In particular, even in the case of a battery pack composed of electronic parts, signal lines, power lines, cases, etc. together with battery cells, the battery function is destroyed and the electrolyte solution is released. The entire process from dismantling to collection of valuable materials can be automated without requiring dangerous manual work (battery pack dismantling work) by the operator. As a result, a safe and inexpensive secondary battery can be recycled.
図6は、電池パックの解体及び有価物の回収工程を説明するためのフロー図である。ここでは、リチウムイオン二次電池の電池パックを例に説明するが、ニッケル水素二次電池の電池パック等でも同様に適用することが可能である。また、以下に説明する有価物の回収工程は、主に、リチウムイオン二次電池の集電体として使用される電極箔(Al,Cu)、正極材料として使用される遷移金属(Ni,Mn,Co等)、正極材料中及び負極材料中に存在するリチウムを回収するものである。また、図6に示すフローは電池パックの買いたい及び有価物の回収工程の一例であって、これに制限されるものではない。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the dismantling of the battery pack and the recovery process of the valuables. Here, a battery pack of a lithium ion secondary battery will be described as an example, but the same can be applied to a battery pack of a nickel hydride secondary battery. In addition, the recovery process of valuable materials described below mainly includes an electrode foil (Al, Cu) used as a current collector of a lithium ion secondary battery, and a transition metal (Ni, Mn, used as a positive electrode material). Co, etc.), and recovers lithium present in the positive electrode material and the negative electrode material. Moreover, the flow shown in FIG. 6 is an example of a process for collecting battery packs and valuables, and is not limited thereto.
図6に示すように、ステップS10では、前述した加熱処理を実施した電池パックを破砕処理する。なお、電池パックを加熱処理すると、電池パックの構成材料である熱可塑性樹脂が熱分解して、原型とは大きく異なった状態となるが、電池セル内の電解液等は外部に放出され電池機能は破壊された安全な状態であるため、破砕処理においては、作業者による手解体より、シュレッダーマシン(大型ハンマーミル等)に電池パックを直接投入して破砕処理する方が、処理時間、安全性の点で好ましい。また、シュレッダーマシン等で電池パックを破砕する前に、電池パックを水中に浸漬させ、電池セルを放電させる等の処理を行ってもよい。なお、このシュレッダーマシン等は廃自動車や廃家電製品の処理において一般的に使用されるものを用いることができる。 As shown in FIG. 6, in step S <b> 10, the battery pack that has been subjected to the heat treatment described above is crushed. When the battery pack is heat-treated, the thermoplastic resin, which is the constituent material of the battery pack, is thermally decomposed to a state that is greatly different from the original, but the electrolyte in the battery cell is discharged to the outside and the battery function Is a safe and destroyed state. Therefore, in the crushing process, it is more time-consuming and safer to crush the battery pack directly into a shredder machine (such as a large hammer mill) than to dismantle it manually. This is preferable. Moreover, before crushing a battery pack with a shredder machine etc., you may perform the process of immersing a battery pack in water and discharging a battery cell. In addition, this shredder machine etc. can use what is generally used in a process of a scrap car and a waste home appliance.
シュレッダーマシンを用いて電池パックを破砕処理することにより、樹脂等の無価物はシュレッダーダストとして排出される。一方、電池パック内の電池セルのうち、電池セルの外装であるアルミケース等は、比重の大きな金属片となり、電極箔(正極材料及び負極材料も含む)等は、比重の小さな金属屑となる。シュレッダーダストは廃棄法にしたがって管理型埋め立て処分する。また、埋め立てる条件としては、管理型埋め立て基準を満たす必要がある。 By crushing the battery pack using a shredder machine, non-priced materials such as resin are discharged as shredder dust. On the other hand, among the battery cells in the battery pack, an aluminum case or the like that is an exterior of the battery cell becomes a metal piece with a large specific gravity, and an electrode foil (including a positive electrode material and a negative electrode material) becomes a metal scrap with a small specific gravity. . Shredder dust is disposed of in a landfill according to the disposal law. Moreover, as a condition for landfill, it is necessary to satisfy the management-type landfill standard.
次に、ステップS12では、前述した比重の大きな金属片と比重の小さな金属屑とを、風力選別し、比重の大きな金属片を回収する。なお、風力選別に代えて、磁力選別により比重の大きな金属片を回収してもよい。 Next, in step S12, the above-described metal piece having a large specific gravity and metal scrap having a low specific gravity are subjected to wind sorting to collect the metal piece having a large specific gravity. Instead of wind sorting, metal pieces having a large specific gravity may be recovered by magnetic sorting.
次に、ステップS14では、電極箔(正極材料及び負極材料も含む)等の比重の小さな金属屑を水で洗浄して、負極材料中のリチウムや正極材料中のリチウムを水酸化リチウムに、正極材料中の遷移金属を水酸化物に変化させる。以下に、正極材料としてニッケル酸リチウムを用いた場合の反応を示す。
3LiNiO2+4.5H2O→3LiOH+3Ni(OH)2+4/3O2
Next, in step S14, metal waste having a small specific gravity such as an electrode foil (including a positive electrode material and a negative electrode material) is washed with water to convert lithium in the negative electrode material and lithium in the positive electrode material into lithium hydroxide. The transition metal in the material is changed to a hydroxide. The reaction when lithium nickelate is used as the positive electrode material is shown below.
3LiNiO 2 + 4.5H 2 O → 3LiOH + 3Ni (OH) 2 + 4 / 3O 2
水酸化リチウムは水に容易に溶解するため水溶液となり、水酸化ニッケル等の遷移金属の水酸化物は水への溶解度が非常に低いためほとんど溶解せず、固形分となる。なお、水酸化ニッケルの溶解度は0.0013g/100cm3である。 Lithium hydroxide easily dissolves in water to form an aqueous solution, and transition metal hydroxides such as nickel hydroxide have very low solubility in water, and thus hardly dissolve and become solids. The solubility of nickel hydroxide is 0.0013 g / 100 cm 3 .
次に、ステップS16では、振動篩装置等によって、前述した水酸化リチウム等の水溶液と水酸化ニッケル等の固形分とに篩い分けられる。そして、ステップS18では、水酸化リチウム水溶液に炭酸ガスを導入して中和し、炭酸リチウムとし、この炭酸リチウムを沈殿ろ過して回収する。 Next, in step S16, the aqueous solution such as lithium hydroxide and the solid content such as nickel hydroxide are sieved by the vibration sieve device or the like. In step S18, carbon dioxide gas is introduced into the aqueous lithium hydroxide solution to neutralize it to obtain lithium carbonate, which is recovered by precipitation filtration.
ステップS20では、水酸化ニッケル等の遷移金属の水酸化物等の固形分を浸出槽に投入し、塩酸等の酸を添加して、遷移金属の水酸化物を水溶性の金属塩化物に変化させる。ニッケル塩化物等の金属塩化物溶液を抽出し、後述するステップS30に進み、既存の製錬工程によって、例えば、ニッケル原料として、金属や硫酸ニッケル等の製品にリサイクルされる。 In step S20, solid content such as transition metal hydroxide such as nickel hydroxide is put into the leaching tank, and acid such as hydrochloric acid is added to change the transition metal hydroxide into water-soluble metal chloride. Let A metal chloride solution such as nickel chloride is extracted, and the process proceeds to step S30 described later, and is recycled to a product such as metal or nickel sulfate as a nickel raw material by an existing smelting process.
また、塩酸を添加した場合(ステップS20)、浸出槽では、未反応の水酸化ニッケル等の金属水酸化物(正極材料)、セパレータ、アルミ(電極箔)は浮上し、負極材料(カーボン)及び銅(電極箔)は沈降するため、これらを分離することができる。なお、以下では、浸出槽に浮上した浮上物を浮上分電極材と称し、浸出槽に沈降した沈降物を沈降分電極材と称する。なお、ステップS20において、塩酸の代わりに硫酸を添加すると、未反応の水酸化ニッケル等の金属水酸化物、セパレータ、アルミ(電極箔)、負極材料(カーボン)及び銅(電極箔)は全て沈降してしまう。塩酸を添加することによって浮上分電極材と沈降分電極材に分離させることができる理由としては、銅とアルミの比重差に加え、塩酸を添加した場合には、アルミを腐食する過程で発生する水素ガスの発生速度が硫酸を添加した場合に比べて大きいため、アルミの見かけ上の比重が1より低くなるためであると考えられる。したがって、その後に行う銅の回収において、銅の純度を上げてリサイクル材としての付加価値を高くすることができる点で、塩酸を添加することが好ましい。なお、硫酸を添加した場合でも、その後の工程において、Ni等の有価金属の回収を行うことはできる。 When hydrochloric acid is added (step S20), in the leaching tank, unreacted metal hydroxide such as nickel hydroxide (positive electrode material), separator, and aluminum (electrode foil) are levitated, and the negative electrode material (carbon) and Since copper (electrode foil) settles, these can be separated. In the following description, the levitated material that has floated in the leaching tank is referred to as a floating electrode material, and the sediment that has settled in the leaching tank is referred to as a sediment electrode material. In step S20, when sulfuric acid is added instead of hydrochloric acid, unreacted metal hydroxide such as nickel hydroxide, separator, aluminum (electrode foil), negative electrode material (carbon) and copper (electrode foil) are all precipitated. Resulting in. The reason why it is possible to separate the floating electrode material and the sedimented electrode material by adding hydrochloric acid is that it occurs in the process of corroding aluminum when hydrochloric acid is added in addition to the difference in specific gravity between copper and aluminum. This is considered to be because the apparent specific gravity of aluminum is lower than 1 because the generation rate of hydrogen gas is higher than when sulfuric acid is added. Therefore, in the subsequent copper recovery, it is preferable to add hydrochloric acid in terms of increasing the purity of copper and increasing the added value as a recycled material. Even when sulfuric acid is added, valuable metals such as Ni can be recovered in the subsequent steps.
次に、ステップS22では、浸出槽から分離した浮上分電極材を洗浄槽に投入し、塩酸を添加して攪拌洗浄する。これにより、アルミやセパレータに付着していた水酸化ニッケル等の遷移金属の水酸化物を水溶性の金属塩化物に変化させる。そして、ステップS24では、振動篩装置等によって、アルミやセパレータ等の固形分とニッケル塩化物等の金属塩化物溶液とに篩い分けられる。篩い分けられたアルミやセパレータはリサイクル材として回収してもよいし、廃棄処分してもよい。一方、ニッケル塩化物等の金属塩化物溶液は、ステップS30に進み、既存の製錬工程により精錬され、例えば、ニッケル原料として、金属や硫酸ニッケル等の製品にリサイクルされる。 Next, in step S22, the floating electrode material separated from the leaching tank is put into the cleaning tank, and hydrochloric acid is added and stirred and washed. Thereby, the transition metal hydroxide such as nickel hydroxide attached to the aluminum or the separator is changed to a water-soluble metal chloride. And in step S24, it sifts into solid content, such as aluminum and a separator, and metal chloride solutions, such as nickel chloride, with a vibration sieve apparatus. The sieved aluminum or separator may be collected as a recycled material or discarded. On the other hand, the metal chloride solution such as nickel chloride proceeds to step S30 and is refined by an existing smelting process, and is recycled to a product such as metal or nickel sulfate as a nickel raw material, for example.
ステップS26では、浸出槽から分離した沈降分電極材を、上記同様に洗浄槽に投入し、塩酸を添加して攪拌洗浄する。これにより、銅に付着していた水酸化ニッケル等の遷移金属の水酸化物を水溶性の金属塩化物に変化させる。そして、ステップS28では、振動篩装置等によって、銅等の固形分とニッケル塩化物等の金属塩化物溶液とに篩い分けられる。篩い分けられた銅はリサイクル材として回収される。一方、ニッケル塩化物等の金属塩化物溶液は、上記同様に、ステップS30に進み、既存の製錬工程により精錬され、例えば、ニッケル原料として、金属や硫酸ニッケル等の製品にリサイクルされる。 In step S26, the sedimentation electrode material separated from the leaching tank is put into the washing tank in the same manner as described above, and hydrochloric acid is added and washed with stirring. Thereby, the hydroxide of transition metals, such as nickel hydroxide, adhering to copper is changed into a water-soluble metal chloride. And in step S28, it sifts into solid content, such as copper, and metal chloride solutions, such as nickel chloride, with a vibration sieve apparatus. The sieved copper is recovered as recycled material. On the other hand, the metal chloride solution such as nickel chloride proceeds to step S30 in the same manner as described above, and is refined by an existing smelting process, for example, recycled as a nickel raw material to a product such as metal or nickel sulfate.
1〜3 リサイクル処理装置、10 二次電池、12 加熱処理槽、14 循環器、16 置換ガス供給装置、18 凝縮器、20 循環経路、22 隔壁、22a 入口、22b 出口、24 温度センサ、26 噴霧用ノズル、28 充電器、30 載置台。 1-3 Recycling device, 10 Secondary battery, 12 Heat treatment tank, 14 Circulator, 16 Replacement gas supply device, 18 Condenser, 20 Circulation path, 22 Bulkhead, 22a Inlet, 22b Outlet, 24 Temperature sensor, 26 Spray Nozzle, 28 charger, 30 mounting table.
Claims (2)
前記加熱処理槽内に設置され、前記加熱処理槽内の気体が循環する循環経路を形成する隔壁と、
前記加熱処理槽内に設けられ、前記加熱処理槽内の気体を前記循環経路に循環させる循環器と、
前記二次電池を加熱する際に、前記二次電池を充電する充電器と、を備えることを特徴とする二次電池のリサイクル処理装置。 A heat treatment tank for heating the secondary battery;
A partition that is installed in the heat treatment tank and forms a circulation path through which the gas in the heat treatment tank circulates;
A circulator provided in the heat treatment tank and circulating the gas in the heat treatment tank to the circulation path;
A rechargeable battery recycling apparatus comprising: a charger that charges the secondary battery when the secondary battery is heated .
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