JP6571123B2 - Method for leaching lithium ion battery scrap and method for recovering metal from lithium ion battery scrap - Google Patents

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Description

この発明は、リチウムイオン電池スクラップの浸出方法および、それを用いるリチウムイオン電池スクラップからの金属の回収方法に関するものであり、特には、処理効率の向上及びコストの低減に寄与することのできる技術を提案するものである。   The present invention relates to a method for leaching lithium ion battery scrap and a method for recovering metal from lithium ion battery scrap using the same, and in particular, a technique that can contribute to improvement in processing efficiency and cost reduction. It is what we propose.

各種の電子デバイスをはじめとして多くの産業分野で使用されているリチウムイオン電池は、マンガン、ニッケルおよびコバルトを含有するリチウム金属塩を正極活物質として用い、その正極活物質を含む正極材及び負極材の周囲を、アルミニウムを含む筐体で包み込んだものであり、近年は、その使用量の増加および使用範囲の拡大に伴い、電池の製品寿命や製造過程での不良により廃棄される量が増大している状況にある。
かかる状況の下では、大量に廃棄されるリチウムイオン電池スクラップから、上記のニッケルおよびコバルト等の有価金属を、再利用するべく比較的低コストで容易に回収することが望まれる。
Lithium ion batteries used in various industrial fields including various electronic devices use a lithium metal salt containing manganese, nickel and cobalt as a positive electrode active material, and a positive electrode material and a negative electrode material containing the positive electrode active material In recent years, with the increase in the amount of use and the expansion of the range of use, the amount discarded due to defects in the product life of the battery and the manufacturing process has increased. Is in a situation.
Under such circumstances, it is desirable to easily recover valuable metals such as nickel and cobalt from lithium ion battery scrap that is discarded in large quantities at a relatively low cost for reuse.

有価金属の回収のために、廃棄等されたリチウムイオン電池スクラップを処理するには、はじめに、リチウムイオン電池スクラップを焙焼することによって、内部に含まれる有害な電解液を除去して無害化する焙焼工程、及び、その後に破砕、篩別を順に行って、筐体や正極基材に含まれるアルミニウムをある程度除去する破砕・篩別工程を実施する。
次いで、破砕・篩別工程の篩下に得られる粉末状の電池粉を浸出液に添加して浸出し、そこに含まれ得るリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、銅、アルミニウム等を溶液中に溶解させる浸出工程を行う。
To dispose of discarded lithium-ion battery scraps for the recovery of valuable metals, first, the lithium-ion battery scraps are roasted to remove harmful electrolytes contained therein and render them harmless. A roasting step and subsequent crushing and sieving are sequentially performed, and a crushing and sieving step for removing aluminum contained in the casing and the positive electrode substrate to some extent is performed.
Next, the powdered battery powder obtained under the sieving and sieving step is added to the leaching solution and leached, and lithium, nickel, cobalt, manganese, copper, aluminum, and the like that can be contained therein are dissolved in the solution. Perform leaching process.

そしてその後、浸出工程で得られた浸出後液に溶解している各金属元素を分離させる回収工程を行う。ここでは、浸出後液に浸出しているそれぞれの金属を分離させるため、浸出後液に対し、分離させる金属に応じた複数段階の溶媒抽出もしくは中和等を順次に施し、さらには、各段階で得られたそれぞれの溶液に対して、逆抽出、電解、炭酸化その他の処理を施す。具体的には、まずアルミニウムを回収し、続いてマンガンおよび銅、そしてコバルト、その後にニッケルを回収して、最後に水相にリチウムを残すことで、各有価金属を回収することができる。   And after that, the collection | recovery process which isolate | separates each metal element melt | dissolved in the post-leaching liquid obtained at the leaching process is performed. Here, in order to separate each metal leached in the liquid after leaching, the liquid after leaching is sequentially subjected to multiple stages of solvent extraction or neutralization, etc. according to the metal to be separated. Back extraction, electrolysis, carbonation, and other treatments are performed on each solution obtained in (1). Specifically, each valuable metal can be recovered by first recovering aluminum, subsequently recovering manganese and copper, then cobalt, then nickel, and finally leaving lithium in the aqueous phase.

上述したように、リチウムイオン電池スクラップを浸出して得られた浸出後液から各金属を分離回収するためには、多くの処理を要する。それ故、電池粉末に含まれる特定の金属を、浸出液に溶解させずに固体として予め分離して除去することができれば、その後の回収工程で、各金属を分離回収するために浸出後液に施す多様な処理のうち、除去された特定の金属の回収に必要な処理を簡略化ないし省略することができるので、処理の能率及びコストの観点から有効である。   As described above, in order to separate and recover each metal from the post-leaching solution obtained by leaching lithium ion battery scrap, many processes are required. Therefore, if the specific metal contained in the battery powder can be separated and removed in advance as a solid without dissolving in the leachate, it is applied to the post-leaching solution in order to separate and recover each metal in the subsequent recovery step. Among various processes, the process necessary for recovering the removed specific metal can be simplified or omitted, which is effective from the viewpoint of the efficiency and cost of the process.

このことに関し、特許文献1では、「銅を含有するリチウムイオン電池スクラップから、銅を除去する方法であって、前記リチウムイオン電池スクラップを酸性溶液中に添加し、酸性溶液中にアルミニウムの固体が存在する状況下で、該リチウムイオン電池スクラップを浸出させる浸出工程と、浸出工程の後、酸性溶液から、該酸性溶液中に固体として含まれる銅を分離させる銅分離工程とを含む、リチウムイオン電池スクラップからの銅の除去方法」が提案されている。そして、この方法によれば、「浸出工程では、銅の浸出率を十分に小さく抑えることができるので、その後の銅分離工程で、酸性溶液中に固体として含まれる銅を有効かつ容易に分離させて除去することができる。その結果として、その後の工程等での処理効率の向上及びコストの低減に寄与することができる。」とされている。   In this regard, Patent Document 1 states that “a method of removing copper from a lithium ion battery scrap containing copper, wherein the lithium ion battery scrap is added to an acidic solution, and an aluminum solid is contained in the acidic solution. Lithium ion battery comprising: a leaching step for leaching the lithium ion battery scrap under existing conditions; and a copper separation step for separating copper contained as a solid in the acidic solution from the acidic solution after the leaching step A method for removing copper from scrap has been proposed. And according to this method, “in the leaching step, the leaching rate of copper can be kept sufficiently small, so that the copper contained as a solid in the acidic solution can be separated effectively and easily in the subsequent copper separation step. As a result, it is possible to contribute to an improvement in processing efficiency and cost reduction in subsequent steps. "

特開2016−191134号公報JP-A-2006-191134

ところで、リチウムイオン電池スクラップに焙焼処理を施さない場合、当該電池粉中には、コバルトの多くがコバルト酸リチウム(LiCoO2)として含まれ得る。そして、このような非焙焼の電池粉を酸浸出すると、コバルト酸リチウムが多量に酸性溶液中に存在することになり、銅より卑な金属であるアルミニウムが固体として酸性溶液中に存在していたとしても、浸出時の酸性溶液の酸化還元電位(ORP値)が高くなる。その結果として、銅が溶解してしまい、銅の浸出を十分に抑制できないという問題があった。
それ故に、上述した特許文献1に記載の提案技術は、銅の浸出抑制による処理能率の向上及びコスト削減の点で更なる改善の余地があった。
By the way, when the lithium ion battery scrap is not roasted, most of the cobalt can be contained in the battery powder as lithium cobaltate (LiCoO 2 ). Then, when acid leaching of such non-roasted battery powder, a large amount of lithium cobaltate is present in the acidic solution, and aluminum, which is a base metal than copper, is present as a solid in the acidic solution. Even so, the oxidation-reduction potential (ORP value) of the acidic solution during leaching increases. As a result, there is a problem that copper is dissolved and copper leaching cannot be sufficiently suppressed.
Therefore, the proposed technique described in Patent Document 1 described above has room for further improvement in terms of improvement in processing efficiency and cost reduction by suppressing copper leaching.

この発明は、このような問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、リチウムイオン電池スクラップを浸出させるに際し、銅の大部分を固体の状態とすることにより、浸出後液に溶解した銅の除去に要する処理を簡略化もしくは省略して、処理能率を向上させるとともにコストを低減させることのできるリチウムイオン電池スクラップの浸出方法および、リチウムイオン電池スクラップからの金属の回収方法を提供することにある。   The object of the present invention is to solve such a problem. The purpose of the present invention is to make most of the copper into a solid state by leaching the lithium ion battery scrap into Providing a method for leaching lithium ion battery scrap and a method for recovering metal from lithium ion battery scrap that can improve the processing efficiency and reduce the cost by simplifying or omitting the processing required to remove the dissolved copper There is to do.

発明者は、実質的に焙焼処理を施さない非焙焼電池粉を酸浸出させるに当って、その非焙焼電池粉に含まれる銅を浸出させない手法について鋭意検討した結果、当該電池粉を、所定の条件の下で焙焼処理を施した焙焼電池粉とともに酸性浸出液と接触させることにより、電池粉に含まれる銅の浸出が有効に抑制できることを新たに見出した。これは、所定の焙焼処理を施した電池粉では、所定の金属の酸化物が分解されて多くの金属が単体金属になっており、浸出時に、銅に比して標準酸化還元電位が低く卑な金属の単体によって、酸化還元電位の上昇が抑えられることにより、銅の溶出が抑制され、または銅が析出することによるものと考えられるが、このような理論に限定されるものではない。   As a result of earnestly examining the method of preventing the copper contained in the non-roasted battery powder from being leached in acid leaching of the non-roasted battery powder that is not substantially subjected to the roasting treatment, the inventor It was newly found that the leaching of copper contained in the battery powder can be effectively suppressed by bringing the battery into contact with the acid leaching solution together with the roasted battery powder subjected to the roasting treatment under a predetermined condition. This is because battery powder that has been subjected to a predetermined roasting treatment decomposes the oxide of the predetermined metal to convert many metals into a single metal, and when leached, the standard oxidation-reduction potential is lower than that of copper. It is considered that the base metal alone suppresses the increase of the oxidation-reduction potential, thereby suppressing the elution of copper or the precipitation of copper, but is not limited to such a theory.

このような知見に基き、この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法は、リチウムイオン電池スクラップを粉末状の電池粉として浸出する方法であって、少なくとも銅を含有する非焙焼電池粉を焙焼電池粉とともに、酸性浸出液と接触させて浸出させることにある。   Based on such knowledge, the lithium ion battery scrap leaching method of the present invention is a method of leaching lithium ion battery scrap as powdered battery powder, and roasting non-roasted battery powder containing at least copper The battery powder is leached by contact with an acidic leaching solution.

ここで、「焙焼電池粉」とは、450℃以上の温度で焙焼処理が施されて実質的に焙焼された電池粉を意味し、特に、450℃以上の温度で20分以上維持する焙焼処理が施された電池粉とすることができる。
これに対し、「非焙焼電池粉」とは、上記のような焙焼処理が施されず、実質的に焙焼されてないとみなすことのできる電池粉を意味する。すなわち、「非焙焼電池粉」は、焙焼処理が全く施されてない電池粉、及び/又は、450℃未満の温度で20分未満維持する焙焼処理が施された電池粉とすることができる。
Here, the term “roasted battery powder” means battery powder that has been substantially roasted after being subjected to roasting treatment at a temperature of 450 ° C. or higher, and in particular, maintained at a temperature of 450 ° C. or higher for 20 minutes or longer. Battery powder that has been subjected to roasting treatment can be obtained.
On the other hand, the “non-roasted battery powder” means a battery powder that is not subjected to the roasting treatment as described above and can be regarded as not substantially roasted. That is, “non-roasted battery powder” is battery powder that has not been roasted at all and / or battery powder that has been roasted to maintain at a temperature of less than 450 ° C. for less than 20 minutes. Can do.

この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法では、前記焙焼電池粉が、コバルト、ニッケル及びマンガンからなる群から選択された少なくとも一種の単体金属を含む、ことが好ましい。   In the lithium ion battery scrap leaching method of the present invention, it is preferable that the roasted battery powder contains at least one elemental metal selected from the group consisting of cobalt, nickel and manganese.

また、この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法では、前記焙焼電池粉が、鉄及び/又はアルミニウムの単体金属を含むことが好ましい。   In the lithium ion battery scrap leaching method according to the present invention, it is preferable that the roasted battery powder contains a single metal of iron and / or aluminum.

この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法では、浸出時の酸性浸出液の酸化還元電位(銀/塩化銀電位基準)が0mV以下となるように、酸性浸出液と接触させる非焙焼電池粉および焙焼電池粉の量を調整することが好ましい。   In the method for leaching lithium ion battery scrap of the present invention, non-roasted battery powder and roasted in contact with the acid leaching solution so that the oxidation reduction potential (silver / silver chloride potential reference) of the acid leaching solution during leaching is 0 mV or less. It is preferable to adjust the amount of battery powder.

この発明のリチウムイオン電池スクラップからの金属の回収方法は、上記のいずれかのリチウムイオン電池スクラップの浸出方法を用いて、非焙焼電池粉および焙焼電池粉を浸出して得られる浸出後液から、該浸出後液に含まれる金属を回収することにある。   The method for recovering metal from lithium ion battery scrap of the present invention is a leaching solution obtained by leaching non-roasted battery powder and roasted battery powder using any of the above-described leaching methods of lithium ion battery scrap. And recovering the metal contained in the liquid after leaching.

この発明によれば、少なくとも銅を含有する非焙焼電池粉を焙焼電池粉とともに、酸性浸出液と接触させて浸出させることにより、浸出時の酸化還元電位(ORP値)を低く抑えて、銅の浸出を有効に抑制することができる。その結果として、浸出後液に溶解した銅の除去に要する処理を簡略化もしくは省略して、処理能率を向上させるとともにコストを低減させることができる。   According to this invention, the non-roasted battery powder containing at least copper is leached together with the roasted battery powder in contact with the acidic leaching solution, so that the oxidation-reduction potential (ORP value) at the time of leaching is suppressed to a low level. Can be effectively suppressed. As a result, it is possible to simplify or omit the process required to remove the copper dissolved in the liquid after leaching, thereby improving the processing efficiency and reducing the cost.

この発明の一の実施形態に係るリチウムイオン電池スクラップの浸出方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the leaching method of the lithium ion battery scrap which concerns on one Embodiment of this invention.

以下に、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態に係るリチウムイオン電池スクラップの浸出方法は、リチウムイオン電池スクラップを粉末状の電池粉として浸出する方法であって、少なくとも銅を含有する非焙焼電池粉を焙焼電池粉とともに、酸性浸出液と接触させて浸出させる。
たとえば図1に例示するフローに従って各種工程を経て、この発明の実施形態の方法を実施することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
A method for leaching lithium ion battery scrap according to one embodiment of the present invention is a method for leaching lithium ion battery scrap as powdered battery powder, and a non-roasted battery powder containing at least copper is roasted battery Leach together with the powder in contact with acidic leachate.
For example, the method of the embodiment of the present invention can be carried out through various steps according to the flow illustrated in FIG.

(リチウムイオン電池スクラップ)
この発明で対象とするリチウムイオン電池スクラップは、携帯電話その他の種々の電子機器等で使用され得るリチウムイオン電池の廃棄物等である。より具体的は、電池製品の寿命や製造不良またはその他の理由によって廃棄されたものであり、このようなリチウムイオン電池スクラップを対象とすることにより、資源の有効活用を図ることができる。
(Lithium ion battery scrap)
The lithium ion battery scrap targeted by the present invention is a lithium ion battery waste that can be used in various electronic devices such as mobile phones. More specifically, the battery product has been discarded due to the life of the battery product, manufacturing failure, or other reasons, and effective use of resources can be achieved by targeting such lithium ion battery scrap.

ここで、リチウムイオン電池スクラップには、その負極集電体として銅が含まれる。リチウムイオン電池スクラップに含まれる銅は、後述の焙焼後または破砕・篩別後の浸出時に浸出液に溶解した場合、その後に浸出後液から分離するための処理が必要になって、処理能率を低下させるとともにコストを増大させる。
それ故に、リチウムイオン電池スクラップを処理する場合、この発明の実施形態に係る方法を用いて、上記のような銅を容易かつ確実に除去することが有効である。リチウムイオン電池スクラップは、銅を一般に8質量%〜20質量%で含む。
Here, the lithium ion battery scrap contains copper as the negative electrode current collector. If the copper contained in the lithium-ion battery scrap dissolves in the leachate after calcination after calcination or after crushing and sieving as described later, a process for separating it from the liquor after leaching is required, which increases the processing efficiency. Reduce costs and increase costs.
Therefore, when processing lithium ion battery scrap, it is effective to remove copper as described above easily and reliably using the method according to the embodiment of the present invention. Lithium ion battery scraps typically contain 8% to 20% by weight of copper.

また、リチウムイオン電池スクラップは、その周囲を包み込む外装として、アルミニウムを含む筐体を有するものとすることがある。この筐体としては、たとえば、アルミニウムのみからなるものや、アルミニウム及び鉄、アルミラミネート等を含むものがある。この発明では、リチウムイオン電池スクラップは、銅の浸出を抑制するためには、そのようなアルミニウムを含むものであることが好適である。   Moreover, the lithium ion battery scrap may have a housing containing aluminum as an exterior that wraps around the lithium ion battery scrap. Examples of the housing include those made only of aluminum and those containing aluminum, iron, aluminum laminate, and the like. In the present invention, the lithium ion battery scrap preferably contains such aluminum in order to suppress copper leaching.

なお、リチウムイオン電池スクラップは、上記の筐体内に、リチウム、ニッケル、コバルト及びマンガンのうちの一種以上の単独金属酸化物又は、二種以上の複合金属酸化物等からなる正極活物質や、正極活物質が、たとえばポリフッ化ビニリデン(PVDF)その他の有機バインダー等によって塗布されて固着されたアルミニウム箔(正極基材)を含むものが一般的である。またその他に、リチウムイオン電池スクラップには、鉄等が含まれる場合がある。
また、リチウムイオン電池スクラップには一般に、筐体内に電解液が含まれる。電解液としては、たとえば、エチレンカルボナート、ジエチルカルボナート等が使用されることがある。
In addition, the lithium ion battery scrap includes a positive electrode active material composed of one or more single metal oxides of lithium, nickel, cobalt, and manganese, or two or more composite metal oxides, and a positive electrode. In general, the active material includes an aluminum foil (positive electrode base material) that is applied and fixed with, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or other organic binder. In addition, the lithium ion battery scrap may contain iron or the like.
Moreover, in general, lithium ion battery scrap includes an electrolyte in a housing. For example, ethylene carbonate, diethyl carbonate, or the like may be used as the electrolytic solution.

筐体で包み込まれたリチウムイオン電池スクラップは、実質的に正方形もしくは長方形状の平面輪郭形状を有するものとすることができ、この場合、処理前の寸法として、たとえば、縦が40mm〜80mm、横が35mm〜65mm、厚みが4mm〜5mmのものを対象とすることができるが、この寸法のものに限定されない。   The lithium-ion battery scrap wrapped in the housing can have a substantially square or rectangular planar outline shape. In this case, as dimensions before processing, for example, the vertical dimension is 40 mm to 80 mm, and the horizontal dimension. Of 35 mm to 65 mm and a thickness of 4 mm to 5 mm, but not limited to this size.

(焙焼工程)
浸出工程で酸性浸出液に添加する焙焼電池粉は、図1に示すように、焙焼工程を経て所定の焙焼処理を施したものとする。一方、非焙焼電池粉は、同図に示すように焙焼工程を経ず焙焼処理を施さないもの、及び/又は、焙焼工程は経たものの所定の焙焼処理が施されず実質的に焙焼されなかったものである。
(Roasting process)
As shown in FIG. 1, the roasted battery powder added to the acidic leachate in the leaching step is subjected to a predetermined roasting process through the roasting step. On the other hand, as shown in the figure, the non-roasted battery powder is substantially not subjected to the roasting process without being subjected to the roasting process and / or subjected to the roasting process but not subjected to the predetermined roasting process. It was not roasted.

焙焼電池粉を得る場合、焙焼工程で、上記のリチウムイオン電池スクラップに対して所定の焙焼処理を施す。この焙焼処理は、リチウムイオン電池スクラップの温度を上昇させ、内部の電解液を除去して無害化するとともに、アルミニウム箔と正極活物質を結着させているバインダーを分解し、破砕・篩別時のアルミニウム箔と正極活物質の分離を促進して篩下に回収される正極活物質の回収率を高くし、さらには、リチウムイオン電池スクラップに含まれる有価金属を、後述の浸出工程で浸出させやすい形態に変化させること等を目的として行う。   When obtaining the roasted battery powder, a predetermined roasting process is performed on the lithium ion battery scrap in the roasting step. This roasting process raises the temperature of the lithium-ion battery scrap, removes the internal electrolyte, renders it harmless, decomposes the binder that binds the aluminum foil and the positive electrode active material, crushes and sifts Accelerate the separation of the aluminum foil and the positive electrode active material at the time to increase the recovery rate of the positive electrode active material recovered under the sieve, and further leach the valuable metals contained in the lithium ion battery scrap in the leaching process described later This is done for the purpose of changing to a form that is easy to make.

焙焼電池粉を得るための焙焼工程では、リチウムイオン電池スクラップを、450℃以上に維持して加熱する。それにより、正極活物質のリチウム金属塩(コバルト系の場合はLiCoO2)が分解され、多くのコバルトを、酸浸出しやすい酸化コバルト(CoO)や単体コバルトの形態とすることができる。またニッケルはLiNiO2から単体ニッケルとなり、マンガンはLiMnO2、LiMn24から単体マンガンとなり得る。
一方、この際の温度が高すぎると、融点が660℃のアルミニウムが融解するので、温度は450℃〜650℃の範囲内とすることが好ましい。
In the roasting step for obtaining the roasted battery powder, the lithium ion battery scrap is heated at 450 ° C. or higher. As a result, the lithium metal salt of the positive electrode active material (LiCoO 2 in the case of cobalt) is decomposed, and a large amount of cobalt can be made into a form of cobalt oxide (CoO) or simple substance cobalt that is liable to be acid leached. Nickel can be converted to simple nickel from LiNiO 2 and manganese can be converted to simple manganese from LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 .
On the other hand, when the temperature at this time is too high, aluminum having a melting point of 660 ° C. is melted, so the temperature is preferably within the range of 450 ° C. to 650 ° C.

焙焼電池粉を得るための焙焼工程での温度を450℃未満とした場合は、電解液の除去及び、バインダーの分解が十分に行われず、後述の破砕・篩別工程でアルミニウムを有効に分離することができない。またこの場合、コバルト等の単体金属への変化が十分に促進されず、後の浸出工程でコバルト等が溶解しないことが懸念される。この場合、浸出工程での焙焼電池粉による非焙焼電池粉中の銅の浸出抑制効果が十分に得られないと考えられる。
また、650℃を超える温度まで上昇させた場合は、アルミニウムの酸化・脆化が進み、破砕・篩別工程でアルミニウムが粉砕されやすくなり、正極活物質成分とともに篩下へ移行するアルミニウムが増えて、後の回収工程での作業及びコストが増大する。
When the temperature in the baking process for obtaining the roasted battery powder is less than 450 ° C., the electrolytic solution is not sufficiently removed and the binder is not sufficiently decomposed, and aluminum is effectively used in the crushing and sieving process described later. Cannot be separated. In this case, the change to a single metal such as cobalt is not sufficiently promoted, and there is a concern that cobalt or the like does not dissolve in the subsequent leaching step. In this case, it is considered that the copper leaching suppression effect in the non-roasted battery powder by the roasted battery powder in the leaching step cannot be sufficiently obtained.
In addition, when the temperature is increased to over 650 ° C., the oxidation and embrittlement of the aluminum progresses, and the aluminum is easily crushed in the crushing and sieving process, and the amount of aluminum that moves under the sieving together with the positive electrode active material component This increases the work and costs in later collection steps.

このような観点から、焙焼電池粉を得るための焙焼処理での温度は、450℃〜550℃とすることがより好ましく、さらに、450℃〜500℃とすることが一層好ましい。
なお、この温度は、リチウムイオン電池スクラップの筐体の表面温度を測定することにより計測可能である。
From such a viewpoint, the temperature in the roasting treatment for obtaining the roasted battery powder is more preferably 450 ° C. to 550 ° C., and further preferably 450 ° C. to 500 ° C.
This temperature can be measured by measuring the surface temperature of the casing of the lithium ion battery scrap.

焙焼電池粉を得るための焙焼処理で上記の温度範囲内に維持する時間は、20分〜120分とすることが好適である。これは、20分未満の場合、電解液の除去やバインダーの分解、単体金属への変化が十分でない可能性があり、また120分より長い場合、アルミニウムの酸化・脆化が促進する傾向がある他、加熱コストの増大をもたらすという不都合があるからである。より好ましくは20分〜90分、さらに好ましくは20分〜60分である。   The time for maintaining the temperature within the temperature range in the roasting treatment for obtaining the roasted battery powder is preferably 20 minutes to 120 minutes. If it is less than 20 minutes, there is a possibility that the removal of the electrolytic solution, the decomposition of the binder, or the change to a single metal may not be sufficient, and if it is longer than 120 minutes, the oxidation and embrittlement of aluminum tends to be promoted. Another reason is that the heating cost increases. More preferably, it is 20 minutes-90 minutes, More preferably, it is 20 minutes-60 minutes.

一方、非焙焼電池粉は、焙焼工程で、リチウムイオン電池スクラップを450℃未満の温度、典型的には400℃以下の温度にて、たとえば20分未満の時間にわたって加熱したものを含む。つまり、非焙焼電池粉には、焙焼電池粉のような正極活物質のリチウム金属塩を分解させる上記の焙焼処理は施されていないが、それよりも軽度の焙焼処理が施されたものが含まれる。この場合、正極活物質のLiCoO2等は、酸化コバルト(CoO)や単体コバルトの形態に変化せず、全く焙焼処理が施されていないものと同様にLiCoO2等が残留することになる。
但し、この発明の実施形態では、詳細を後述するように、このようなLiCoO2等を含む非焙焼電池粉であっても、焙焼電池粉とともに浸出させることにより、酸化還元電位の上昇を抑えて、銅の浸出を有効に抑制することができる。
On the other hand, the non-roasted battery powder includes one obtained by heating lithium ion battery scrap at a temperature of less than 450 ° C., typically 400 ° C. or less, for example, for a time of less than 20 minutes in the roasting step. In other words, the non-roasted battery powder is not subjected to the above-described roasting treatment for decomposing the lithium metal salt of the positive electrode active material such as the roasted battery powder, but is subjected to a milder roasting treatment. Is included. In this case, LiCoO 2 or the like of the positive electrode active material does not change to a form of cobalt oxide (CoO) or simple substance cobalt, and LiCoO 2 or the like remains as in the case where no roasting treatment is performed.
However, in the embodiment of the present invention, as will be described in detail later, even when such non-roasted battery powder containing LiCoO 2 or the like is leached together with the roasted battery powder, the oxidation-reduction potential is increased. Therefore, copper leaching can be effectively suppressed.

焙焼工程は、ロータリーキルン炉その他の各種の炉等の様々な加熱設備を用いて行うことができる。リチウムイオン電池スクラップの温度を上述したように制御することが可能であれば、大気雰囲気で加熱を行う炉を用いることもできる。そのため、この発明の処理方法は、リチウムイオン電池スクラップの焙焼のための特殊な設備を用いなくても実施することができる点で有利である。   A roasting process can be performed using various heating equipments, such as a rotary kiln furnace and other various furnaces. If the temperature of the lithium ion battery scrap can be controlled as described above, a furnace for heating in an air atmosphere can be used. Therefore, the processing method of the present invention is advantageous in that it can be carried out without using special equipment for roasting lithium ion battery scrap.

(破砕・篩別工程)
焙焼電池粉や、実質的に焙焼されていない非焙焼電池粉を得る場合は上記の焙焼工程を経て焙焼処理が施されたリチウムイオン電池スクラップに対して、あるいは全く焙焼されていない非焙焼電池粉を得る場合は焙焼処理が施されていないリチウムイオン電池スクラップに対して、筐体から正極材及び負極材を取り出すための破砕及び、そこに含まれ得るアルミニウムの粉末を除去するための所定の篩による篩別を行う。それにより、篩上には、たとえば、アルミニウムや銅が残り、篩下には、アルミニウムや銅がある程度除去された電池粉を得ることができる。
(Crushing and sieving process)
When obtaining roasted battery powder or non-roasted battery powder that is not substantially roasted, it is roasted against lithium ion battery scrap that has been roasted through the above roasting process or not at all. In order to obtain non-roasted battery powder that has not been roasted, the lithium ion battery scrap that has not been roasted is crushed to remove the positive electrode material and the negative electrode material from the housing, and aluminum powder that can be contained therein And sieving with a predetermined sieve for removing. Thereby, for example, aluminum or copper remains on the sieve, and battery powder from which aluminum or copper has been removed to some extent can be obtained below the sieve.

リチウムイオン電池スクラップの破砕は、主として、リチウムイオン電池スクラップの筐体を破壊するとともに、正極活物質が塗布されたアルミニウム箔から正極活物質を選択的に分離させるために行う。
ここでは、種々の公知の装置ないし機器を用いることができるが、特に、リチウムイオン電池スクラップを切断しながら衝撃を加えて破砕することのできる衝撃式の粉砕機を用いることが好ましい。この衝撃式の粉砕機としては、サンプルミル、ハンマーミル、ピンミル、ウィングミル、トルネードミル、ハンマークラッシャ等を挙げることができる。なお、粉砕機の出口にはスクリーンを設置することができ、それにより、リチウムイオン電池スクラップは、スクリーンを通過できる程度の大きさにまで粉砕されると粉砕機よりスクリーンを通じて排出される。
Lithium ion battery scrap is mainly crushed to destroy the casing of the lithium ion battery scrap and to selectively separate the positive electrode active material from the aluminum foil coated with the positive electrode active material.
Here, various known apparatuses or devices can be used. In particular, it is preferable to use an impact-type pulverizer that can crush lithium ion battery scrap while applying an impact while cutting. Examples of the impact type pulverizer include a sample mill, a hammer mill, a pin mill, a wing mill, a tornado mill, and a hammark crusher. Note that a screen can be installed at the exit of the pulverizer, whereby the lithium ion battery scrap is discharged from the pulverizer through the screen when pulverized to a size that can pass through the screen.

破砕後のリチウムイオン電池スクラップは、適切な目開きの篩を用いて篩別される。これにより篩下に得られる電池粉には、上記の破砕によりアルミニウムから分離された細かい粉状の正極活物質が多く存在し、それよりも大きな粒状のアルミニウムはある程度除去されている。   The lithium ion battery scrap after crushing is sieved using a sieve having an appropriate opening. Thus, the battery powder obtained under the sieve contains a large amount of fine powdery positive electrode active material separated from aluminum by the above-mentioned crushing, and larger granular aluminum is removed to some extent.

破砕・篩別工程の後、焙焼電池粉や非焙焼電池粉を得ることができる。
ここで、焙焼電池粉は、上述した焙焼工程で所定の焙焼処理が施されたことにより、コバルト、ニッケル及びマンガンからなる群から選択された少なくとも一種の単体金属(メタル)を含むことが好ましい。これらの単体金属の合計含有量は、好ましくは0.5〜10質量%、より好ましくは1〜5質量%である。それにより、後述の浸出工程で、非焙焼電池粉に含まれる銅の浸出を有効に抑制することができる。一方、コバルト等の単体金属の量が多すぎると、コバルトの浸出率が悪化したり、コバルトの浸出時間が長くなったりするといった問題がある。そのため、単体金属の含有量は、上記の上限値以下とすることが好適である。
After the crushing / sieving step, roasted battery powder and non-roasted battery powder can be obtained.
Here, the roasted battery powder contains at least one kind of single metal (metal) selected from the group consisting of cobalt, nickel, and manganese by performing a predetermined roasting process in the roasting step described above. Is preferred. The total content of these single metals is preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass. Thereby, the leaching of copper contained in the non-roasted battery powder can be effectively suppressed in the later-described leaching step. On the other hand, if the amount of a single metal such as cobalt is too large, there are problems that the leaching rate of cobalt deteriorates and the leaching time of cobalt becomes long. For this reason, it is preferable that the content of the single metal is not more than the above upper limit value.

また、焙焼電池粉は、正極活物質を構成するLiCoO2等のリチウム酸化物の含有量が、10質量%以下である。これは、十分に焙焼されたことで、当該金属酸化物の多くが単体金属へと分解されたことによる。
そしてまた、焙焼電池粉は、鉄やアルミニウムの単体金属を含むことがある。このような鉄及びアルミニウムの単体金属も、浸出工程で銅の浸出を抑制するべく働く点では望ましいが、鉄やアルミニウムが多く含まれると、後工程でこれらの金属の分離に手間を要する。そのため、鉄及びアルミニウムの単体金属の合計含有量は、0.5質量%〜10質量%とすることが好ましい。
The roasted battery powder has a lithium oxide content such as LiCoO 2 constituting the positive electrode active material of 10% by mass or less. This is because many of the metal oxides were decomposed into single metals by being sufficiently roasted.
Moreover, the roasted battery powder may contain simple metals such as iron and aluminum. Such a simple metal of iron and aluminum is also desirable in that it works to suppress copper leaching in the leaching step, but if a large amount of iron or aluminum is contained, it takes time and effort to separate these metals in the subsequent step. Therefore, the total content of simple metals of iron and aluminum is preferably 0.5% by mass to 10% by mass.

一方、非焙焼電池粉は、実質的に焙焼されていないことによりリチウム酸化物がほとんど分解されておらず、具体的には、正極活物質を構成するLiCoO2等のリチウム酸化物の含有量が、10質量%以上である。
銅を、一般には0.5質量%〜15質量%、典型的には1質量%〜10質量%で含む。
On the other hand, the non-roasted battery powder is not substantially roasted so that the lithium oxide is hardly decomposed. Specifically, it contains lithium oxide such as LiCoO 2 constituting the positive electrode active material. The amount is 10% by mass or more.
Copper is generally included at 0.5 wt% to 15 wt%, typically 1 wt% to 10 wt%.

(浸出工程)
浸出工程では、破砕・篩別工程で得られた電池粉を酸性浸出液に添加して浸出させる。ここでは、図1に示すように、先述の非焙焼電池粉および焙焼電池粉を酸性浸出液と接触させて浸出させる。
(Leaching process)
In the leaching step, the battery powder obtained in the crushing / sieving step is added to the acidic leaching solution and leached. Here, as shown in FIG. 1, the non-roasted battery powder and the roasted battery powder described above are leached by contacting with an acidic leachate.

非焙焼電池粉のみを浸出させると、それに含まれる銅は短時間のうちに溶解してしまう。
これに対し、この実施形態のように、非焙焼電池粉を、450℃以上の温度での焙焼処理が施された焙焼電池粉と混合して、これらを酸性浸出液と接触させることにより、焙焼電池粉中の単体金属、なかでもコバルトやニッケル、マンガン、鉄、アルミニウム等が、銅よりも卑な金属であることに起因して、銅よりも先に溶解することになる。つまり、酸性浸出液中に上記の単体金属が固体として残っている間は、酸化還元電位(銀/塩化銀電位基準)が低く抑えられて、銅の浸出率の増加が抑制される。
If only non-roasted battery powder is leached, the copper contained therein will dissolve in a short time.
On the other hand, as in this embodiment, non-roasted battery powder is mixed with roasted battery powder that has been subjected to a roasting treatment at a temperature of 450 ° C. or higher, and these are brought into contact with an acidic leachate. The simple metals in the roasted battery powder, especially cobalt, nickel, manganese, iron, aluminum, etc., are dissolved earlier than copper because they are base metals than copper. That is, while the single metal remains as a solid in the acidic leaching solution, the redox potential (silver / silver chloride potential reference) is kept low, and the increase in copper leaching rate is suppressed.

特にここでは、浸出時の酸性浸出液の酸化還元電位(ORP値、銀/塩化銀電位基準)が0mV以下となるように、酸性浸出液と接触させる非焙焼電池粉および焙焼電池粉の量を調整することが好適である。これは、酸化還元電位が0mVを超えると銅の浸出率が増加し始めることによる。銅の浸出率をさらに有効に抑制するとの観点から、非焙焼電池粉と焙焼電池粉との比率は、酸化還元電位が−100mV以下となる比率とすることがより一層好ましい。   In particular, here, the amount of non-roasted battery powder and roasted battery powder to be brought into contact with the acidic leachate is adjusted so that the redox potential (ORP value, silver / silver chloride potential reference) of the acid leachate during leaching is 0 mV or less. It is preferable to adjust. This is because the leaching rate of copper starts to increase when the oxidation-reduction potential exceeds 0 mV. From the viewpoint of more effectively suppressing the copper leaching rate, the ratio of the non-roasted battery powder to the roasted battery powder is more preferably set to a ratio at which the oxidation-reduction potential is -100 mV or less.

具体的には、上記の理由より、非焙焼電池粉と焙焼電池粉との比率は、非焙焼電池粉/焙焼電池粉の重量比率として表して、2以下とすることが好適であり、特に1以下とすることが更に好適である。焙焼電池粉の割合が少なすぎると、単体コバルト等が少なくなって、浸出途中で銅の浸出率が増加することが懸念される。なお、焙焼電池粉の割合が多いことに特段の問題はない。
このような非焙焼電池粉と焙焼電池粉との重量比率を予め決定するため、事前に、所定の重量比率でそれらを酸浸出させる試験を行って、ORPの値が0mV以下になる重量比率を確認しておくことが望ましい。
Specifically, for the above reasons, the ratio of non-roasted battery powder to roasted battery powder is preferably expressed as a weight ratio of non-roasted battery powder / roasted battery powder to 2 or less. In particular, 1 or less is more preferable. If the ratio of the roasted battery powder is too small, the amount of elemental cobalt and the like is decreased, and there is a concern that the leaching rate of copper increases during the leaching. There is no particular problem that the ratio of the roasted battery powder is large.
In order to predetermine the weight ratio between the non-roasted battery powder and the roasted battery powder, a weight test is performed in advance to perform acid leaching at a predetermined weight ratio so that the ORP value is 0 mV or less. It is desirable to check the ratio.

上記のように浸出することにより、浸出終了時における浸出液への銅の浸出率は、1%以下となることが好ましく、特に、銅が浸出液に全く浸出せず、銅の浸出率が0%となることがより好ましい。   By leaching as described above, the leaching rate of copper into the leaching solution at the end of leaching is preferably 1% or less. In particular, copper does not leached into the leaching solution at all, and the copper leaching rate is 0%. More preferably.

なおここでは、非焙焼電池粉と焙焼電池粉とを酸性浸出液と接触させるに先立って、非焙焼電池粉と焙焼電池粉とを混合して混合電池粉とし、これを酸性浸出液と接触させることができる他、いずれかの電池粉を酸性浸出液と接触させた後に、残りの電池粉を酸性浸出液と接触させることができる。すなわち、実質的に非焙焼電池粉と焙焼電池粉との両方を酸性浸出液で酸浸出させているとみなせる態様であればよい。   Here, prior to bringing the non-roasted battery powder and the roasted battery powder into contact with the acidic leachate, the non-roasted battery powder and the roasted battery powder are mixed to form a mixed battery powder, In addition to being able to contact, any battery powder can be contacted with the acidic leachate, and then the remaining battery powder can be contacted with the acidic leachate. That is, it is sufficient that the non-roasted battery powder and the roasted battery powder can be regarded as being substantially acid leached with the acid leaching solution.

上述したような浸出工程では、コバルトやニッケル等は溶解するが、銅は溶解しないように、酸性浸出液のpHを次第に上昇させる。具体的には、浸出時の酸性浸出液のpHは、0〜2.0とすることができる。このときのpHが大きすぎると、コバルト及びニッケルの浸出速度が十分でない可能性があり、この一方で、pHが小さすぎると、メタルのコバルトやニッケル、アルミニウム等の浸出が急速に進み、銅が浸出してしまい、また、後工程にてpHを上げる必要がある際はpH調整のためコスト増となる可能性があるからである。   In the leaching step as described above, cobalt and nickel are dissolved, but the pH of the acidic leaching solution is gradually increased so that copper is not dissolved. Specifically, the pH of the acidic leachate during leaching can be 0 to 2.0. If the pH at this time is too high, the leaching rate of cobalt and nickel may not be sufficient. On the other hand, if the pH is too low, leaching of metals such as cobalt, nickel, and aluminum proceeds rapidly, and This is because leaching may occur and cost may increase due to pH adjustment when pH needs to be raised in a subsequent process.

また浸出工程で、電池粉を酸性浸出液に添加したときから浸出終了までの浸出時間は0.5時間〜10時間とすることが好ましい。反応時間が短すぎると、溶かしたいコバルトやニッケルが十分に溶解しない場合がある。一方、浸出時間が長すぎると、コバルト等の溶解が終了し、銅の溶解が始まる可能性があるからである。浸出時間のより好ましい範囲は、1時間〜5時間、さらに好ましくは1時間〜3時間である。   In the leaching step, the leaching time from when the battery powder is added to the acidic leaching solution to the end of leaching is preferably 0.5 hours to 10 hours. If the reaction time is too short, cobalt or nickel to be dissolved may not be sufficiently dissolved. On the other hand, if the leaching time is too long, the dissolution of cobalt or the like may end and the dissolution of copper may start. A more preferable range of the leaching time is 1 hour to 5 hours, more preferably 1 hour to 3 hours.

(銅分離工程)
上記の浸出工程の後、銅以外の金属、特にコバルトやニッケル等はほぼ溶解し、銅が固体として残った酸性浸出液に対し、銅分離工程では、固液分離等の公知の方法を行うことにより、浸出残渣と浸出後液に分離することができる。上述したように浸出工程において浸出液では銅が固体として残留・析出することから、この銅分離工程で得られる浸出残渣には銅の固体が多量に含まれる一方で、浸出後液には銅がほとんど含まれないものとなる。
(Copper separation process)
After the above leaching step, metals other than copper, particularly cobalt and nickel, etc. are almost dissolved, and the copper leaching solution is subjected to a known method such as solid-liquid separation in the copper leaching solution. The leaching residue and the liquid after leaching can be separated. As described above, in the leaching process, copper remains and precipitates as a solid in the leaching solution, so the leaching residue obtained in this copper separation step contains a large amount of copper solids, while the leaching solution contains almost no copper. It will not be included.

(回収工程)
以上に述べたようにして得られた浸出後液から、コバルトやニッケル等の有価金属を回収するため、回収工程を行うことができる。
この回収方法では、浸出後液に対し、たとえば、一般的な溶媒抽出または中和等を用いて、そこに溶解している有価金属を含む各金属を分離する。この発明の実施形態では、浸出後液には銅がほぼ含まれないので、ここでの銅の分離・除去に要する処理を簡略化ないし省略することが可能になる。
(Recovery process)
A recovery step can be performed to recover valuable metals such as cobalt and nickel from the leached solution obtained as described above.
In this recovery method, each metal including valuable metals dissolved therein is separated from the leached solution using, for example, general solvent extraction or neutralization. In the embodiment of the present invention, since the leached solution contains almost no copper, the process required for the separation and removal of copper here can be simplified or omitted.

具体的には、たとえば、はじめに、鉄およびアルミニウムを除去するための中和・分離または溶媒抽出を実施する。次いで、それにより得られる溶液から、溶媒抽出又は酸化により、マンガン、及び、場合によっては残ったアルミニウムを除去し、そして、各金属に応じた抽出剤による溶媒抽出によりコバルトおよびニッケルを順次に回収した後、水相にリチウムを残す。溶媒中のコバルトは逆抽出によって水相に移動させて、電解採取によって回収することができる。また、溶媒中のニッケルも同様に逆抽出および電解採取により回収可能である。リチウムは炭酸化して炭酸リチウムとして回収できる。   Specifically, for example, neutralization / separation or solvent extraction for removing iron and aluminum is first performed. Then, from the resulting solution, manganese and optionally remaining aluminum are removed by solvent extraction or oxidation, and cobalt and nickel are sequentially recovered by solvent extraction with an extractant according to each metal. Later, leave the lithium in the aqueous phase. Cobalt in the solvent can be transferred to the aqueous phase by back extraction and recovered by electrowinning. Similarly, nickel in the solvent can be recovered by back extraction and electrowinning. Lithium can be carbonated and recovered as lithium carbonate.

この場合、従来の方法で鉄およびアルミニウムを除去した後に銅を除去するべく行っていた硫化・分離が不要となるので、処理能率を大きく向上できるとともに、硫化・分離を行うことに要するコストを有効に低減することができる。   In this case, sulfurization / separation, which has been performed to remove copper after removing iron and aluminum by the conventional method, is no longer necessary, so that the processing efficiency can be greatly improved and the cost required for sulfurization / separation is effective. Can be reduced.

次に、この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法を試験的に実施し、その効果を確認したので、以下に説明する。但し、ここでの説明は、単なる例示を目的とするものであって、それに限定されることを意図するものではない。   Next, the lithium ion battery scrap leaching method according to the present invention was experimentally carried out and the effect thereof was confirmed, and will be described below. However, the description here is for illustrative purposes only and is not intended to be limiting.

(参考例1)
リチウムイオン電池スクラップとして、表1に示す構成成分を含有する廃リチウムイオン電池スクラップ材を用い、焙焼処理を施さず、粉砕機を用いて粉砕処理した。破砕処理後、篩目サイズ1mmの振動篩で篩別し、篩下に得られた非焙焼電池粉に対して、硫酸によって浸出処理を施した。浸出処理は、電池粉58.9gに、1当量の硫酸と水を添加して、パルプ濃度100g/Lのスラリーとし、70℃、3時間で実施した。この非焙焼電池粉は焙焼していないことから、LiCoO2が分解されておらず、Cuより卑な金属Coが溶液中に存在することがなく、またLiCoO2の酸化還元電位が高いことから、酸性浸出液のORPは788mVと高くなった。その結果、Cuが浸出し、Cuの浸出率は75%であった。酸性浸出液中には、Cuより卑なAlも含まれていたが、Alの含有濃度、ORPなどの条件によって、Cuの浸出が発生した。
(Reference Example 1)
As the lithium ion battery scrap, waste lithium ion battery scrap materials containing the components shown in Table 1 were used, and pulverized using a pulverizer without being subjected to roasting. After the crushing treatment, it was sieved with a vibrating sieve having a sieve size of 1 mm, and the non-roasted battery powder obtained under the sieve was subjected to a leaching treatment with sulfuric acid. The leaching treatment was performed at 70 ° C. for 3 hours by adding 1 equivalent of sulfuric acid and water to 58.9 g of battery powder to obtain a slurry having a pulp concentration of 100 g / L. Since this non-roasted battery powder is not roasted, LiCoO 2 is not decomposed, no base metal Co is present in the solution, and the redox potential of LiCoO 2 is high. Thus, the ORP of the acidic leachate was as high as 788 mV. As a result, Cu was leached and the leaching rate of Cu was 75%. The acidic leaching solution also contained Al that was lower than Cu, but Cu leaching occurred depending on conditions such as Al concentration and ORP.

(参考例2)
参考例1で使用した廃リチウムイオン電池スクラップ材に対して400℃、2時間の低温焙焼処理を行い、低温焙焼された当該廃リチウムイオン電池スクラップ材を、粉砕機によって粉砕処理した。破砕処理された後、振動篩で篩別し、篩下に得られた非焙焼電池粉に対して、硫酸によって浸出処理を施した。浸出条件は、参考例1と同様の条件とした。この非焙焼電池粉は、実質的に焙焼されていないことから、LiCoO2から、CoOまたはメタルのコバルトへの分解が不十分となり、メタルのコバルトの生成が少なく、かつ未分解のLiCoO2が混在するため、浸出液のORPは553mVと高くなり、その結果、Cuが浸出し、Cuの浸出率は48%であった。
(Reference Example 2)
The waste lithium ion battery scrap material used in Reference Example 1 was subjected to low temperature roasting treatment at 400 ° C. for 2 hours, and the waste lithium ion battery scrap material subjected to low temperature roasting was pulverized by a pulverizer. After being crushed, it was sieved with a vibrating sieve, and the non-roasted battery powder obtained under the sieve was leached with sulfuric acid. The leaching conditions were the same as those in Reference Example 1. Since this non-roasted battery powder is not substantially roasted, the decomposition of LiCoO 2 into CoO or metal into cobalt is insufficient, the production of metal cobalt is small, and undecomposed LiCoO 2 As a result, the ORP of the leaching solution was as high as 553 mV. As a result, Cu was leached, and the leaching rate of Cu was 48%.

(参考例3)
参考例1で使用した廃リチウムイオン電池スクラップ材に対して、焙焼炉としてロータリーキルン炉を用いて、550(450〜650)℃、2時間、加熱処理を行い、焙焼された廃リチウムイオン電池スクラップ材を、粉砕機によって粉砕した。焙焼して粉砕処理された廃リチウムイオン電池スクラップ材は、振動篩で篩別され、篩下に得られた焙焼電池粉に対して、硫酸による浸出処理を行った。浸出処理は、焙焼電池粉44.3gを、1当量の硫酸と水を添加して、パルプ濃度100g/Lのスラリーとし、70℃、3時間で実施した。この焙焼電池粉は、焙焼によってLiCoO2が還元され、CoO、金属Coに分解されて存在し、溶液のORPは−315mVと低くなり、Cuより卑な金属Coが溶液中に存在すること、及び、Cuより卑なAlも含まれることから、Cuの浸出が抑制され、Cuの浸出率は0.1%未満であった。
(Reference Example 3)
The waste lithium ion battery scrap material used in Reference Example 1 was subjected to heat treatment at 550 (450 to 650) ° C. for 2 hours using a rotary kiln furnace as a roasting furnace, and roasted waste lithium ion battery. The scrap material was pulverized by a pulverizer. The waste lithium ion battery scrap material that had been roasted and pulverized was sieved with a vibrating sieve, and the baked battery powder obtained under the sieve was subjected to a leaching treatment with sulfuric acid. The leaching treatment was performed at 70 ° C. for 3 hours by adding 4 equivalents of roasted battery powder to a slurry having a pulp concentration of 100 g / L by adding 1 equivalent of sulfuric acid and water. In this roasted battery powder, LiCoO 2 is reduced and decomposed into CoO and metal Co by roasting, and the ORP of the solution is as low as −315 mV, and metal Co that is lower than Cu is present in the solution. And since Al which is lower than Cu is also included, the leaching of Cu was suppressed, and the leaching rate of Cu was less than 0.1%.

(実施例1)
参考例1で得た非焙焼電池粉と参考例3で得た焙焼電池粉を、混合比率1:3で混合して、硫酸による浸出処理を行った。浸出条件は1当量の硫酸溶液に、該混合電池粉を添加し、70℃、3時間とした。このとき、酸性浸出液のORPは−311mVであり、0mV未満になるように電池粉を調合した。その結果、Cuの浸出率は0.1%未満、Coの浸出率は91%、Alの浸出率は83%であり、Cuの浸出が十分に抑制でき、Coの浸出率が大きくなり、改善が確認された。
Example 1
The non-roasted battery powder obtained in Reference Example 1 and the roasted battery powder obtained in Reference Example 3 were mixed at a mixing ratio of 1: 3 and subjected to leaching treatment with sulfuric acid. The leaching conditions were such that the mixed battery powder was added to 1 equivalent of sulfuric acid solution at 70 ° C. for 3 hours. At this time, the ORP of the acidic leachate was −311 mV, and the battery powder was prepared so as to be less than 0 mV. As a result, Cu leaching rate is less than 0.1%, Co leaching rate is 91%, Al leaching rate is 83%, Cu leaching can be sufficiently suppressed, Co leaching rate is increased and improved. Was confirmed.

(実施例2)
参考例2で得た非焙焼電池粉と参考例3で得た焙焼電池粉を混合比率1:1で混合して、硫酸による浸出処理を行った。浸出条件は、1当量の硫酸溶液に、該混合電池粉を添加し、70℃、3時間とした。このとき、溶液のORPは−248mVであり、0mV未満になるように電池粉を調合した。その結果、Cuの浸出率は0.1%未満、Coの浸出率が95%、Alの浸出率が66%であり、Cuの浸出が十分に抑制でき、Coの浸出率が大きくなり、改善が確認された。
(Example 2)
The non-roasted battery powder obtained in Reference Example 2 and the roasted battery powder obtained in Reference Example 3 were mixed at a mixing ratio of 1: 1 and subjected to leaching treatment with sulfuric acid. The leaching conditions were such that the mixed battery powder was added to 1 equivalent of sulfuric acid solution at 70 ° C. for 3 hours. At this time, the ORP of the solution was −248 mV, and the battery powder was prepared so as to be less than 0 mV. As a result, Cu leaching rate is less than 0.1%, Co leaching rate is 95%, Al leaching rate is 66%, Cu leaching can be sufficiently suppressed, Co leaching rate is increased and improved. Was confirmed.

(実施例3)
参考例1で得た非焙焼電池粉と参考例3で得た焙焼電池粉を、混合比率3:1で混合して、硫酸による浸出処理を行った。浸出条件は、1当量の硫酸溶液に、該混合電池粉を添加し、70℃、3時間とした。このときの溶液のORPは114mVであった。その結果、Cuの浸出率は54%となり、非焙焼電池粉のみを浸出した参考例1に比して、Cuの浸出率を低下させることができた。
(Example 3)
The non-roasted battery powder obtained in Reference Example 1 and the roasted battery powder obtained in Reference Example 3 were mixed at a mixing ratio of 3: 1 and subjected to leaching treatment with sulfuric acid. The leaching conditions were such that the mixed battery powder was added to 1 equivalent of sulfuric acid solution at 70 ° C. for 3 hours. The ORP of the solution at this time was 114 mV. As a result, the leaching rate of Cu was 54%, and the leaching rate of Cu could be reduced as compared with Reference Example 1 in which only the non-roasted battery powder was leached.

以上の結果より、非焙焼電池粉と焙焼電池粉とを混合し、この混合電池粉を酸性浸出液と接触させて浸出させることにより、非焙焼電池粉であっても、銅の浸出を有効に抑制できることが解かった。   From the above results, by mixing non-roasted battery powder and roasted battery powder and bringing this mixed battery powder into contact with the acid leaching solution and leaching, copper leaching can be achieved even with non-roasted battery powder. It was found that it can be effectively suppressed.

Claims (5)

リチウムイオン電池スクラップを粉末状の電池粉として浸出する方法であって、少なくとも銅を含有する非焙焼電池粉を焙焼電池粉とともに、酸性浸出液と接触させて浸出させる、リチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   Lithium ion battery scrap leaching as powdered battery powder, leaching lithium ion battery scrap by leaching non-roasted battery powder containing at least copper together with roasted battery powder in contact with acidic leachate Method. 前記焙焼電池粉が、コバルト、ニッケル及びマンガンからなる群から選択された少なくとも一種の単体金属を含む、請求項1に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The method for leaching lithium ion battery scrap according to claim 1, wherein the roasted battery powder contains at least one elemental metal selected from the group consisting of cobalt, nickel and manganese. 前記焙焼電池粉が、鉄及び/又はアルミニウムの単体金属を含む、請求項1又は2に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The lithium ion battery scrap leaching method according to claim 1 or 2, wherein the roasted battery powder contains a single metal of iron and / or aluminum. 浸出時の酸性浸出液の酸化還元電位(銀/塩化銀電位基準)が0mV以下となるように、酸性浸出液と接触させる非焙焼電池粉および焙焼電池粉の量を調整する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The amount of the non-roasted battery powder and the roasted battery powder to be brought into contact with the acidic leachate is adjusted so that the redox potential (silver / silver chloride potential reference) of the acidic leachate during leaching is 0 mV or less. 4. The method for leaching lithium ion battery scrap according to any one of 3 above. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法を用いて、非焙焼電池粉および焙焼電池粉を浸出して得られる浸出後液から、該浸出後液に含まれる金属を回収する、リチウムイオン電池スクラップからの金属の回収方法。   Using the leaching method of the lithium ion battery scrap according to any one of claims 1 to 4, from the leached liquid obtained by leaching the non-roasted battery powder and the roasted battery powder, A method for recovering metal from lithium-ion battery scrap, which recovers contained metal.
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