JP7101650B2 - リチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法、金属イオンを含む溶液の製造方法及びリチウムイオン電池 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法、金属イオンを含む溶液の製造方法及びリチウムイオン電池に関する。

リチウムイオン（二次）電池は、高容量で小型軽量な二次電池として、近年様々な用途に多用されている。一般的なリチウムイオン電池は、正極活物質及び電解液を含む正極活物質層と、同様に負極活物質及び電解液を含む負極活物質層とがセパレータを挾んだ状態で容器に収納されて構成されている。

正極活物質の材料には、ニッケルの酸化物やコバルトの酸化物が使用されることが多い。ニッケルやコバルトといった金属は価格が高価であり、また、そのまま廃棄した場合には環境負荷を与えるためリサイクルして使用することが望まれている。

特許文献１には、廃リチウムイオン電池又は廃電極材から正極活物質を回収する方法に関する技術が記載されている。
特許文献１では、廃リチウムイオン電池又は廃電極材を破砕して得られた破砕物からセパレータを分離除去した後、大気中４００～５５０℃で加熱することによりバインダーに含まれている有機物を除去することが記載されている。

また、特許文献２には、リチウムイオン電池リサイクル原料から有価金属等を回収するために、焙焼、破砕及び篩別等の各工程を経て得られた粉状ないし粒状のリチウムイオン電池スクラップを得ることが記載されている。
そして、リチウムイオン電池スクラップに含まれる有価金属を酸性溶液で酸浸出することが記載されている。

特開２０１２－１９５０７３号公報 特開２０１６－１８６１１８号公報

特許文献１に記載の技術では、廃リチウムイオン電池又は廃電極材を破砕し、４００～５５０℃での加熱（焙焼）を行う。
このような技術では、活物質を分離・回収するまでの工程が煩雑であるという問題があった。
また、廃リチウムイオン電池又は廃電極材に対して４００～５５０℃での加熱を行うと、電解質塩の熱分解が生じてフッ素含有ガス（ＨＦ）が発生するため、排ガス処理装置の設置が必須となるという問題もあった。

さらに、特許文献２に記載されたように、電池を焙焼、破砕及び篩別して得られる粉状ないし粒状のリチウムイオン電池スクラップにおける正極活物質の粒子径は、正極活物質が結着材樹脂で結合している粗大粒子（例えば粒子径が１ｍｍを超える粒子）の状態で得られる。
この粗大粒子は比表面積がそれほど大きくないので、酸性溶液での酸浸出を行う際のイオン抽出効率が悪く、より効率の良いイオン抽出を行うことが望まれていた。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、高温加熱を必要とせず簡便な工程でリチウムイオン電池からリチウムイオン電池用再生電極活物質を製造する方法、電池に含まれる金属を容易に効率よく抽出して金属イオン溶液を得ることができる金属イオン溶液の製造方法、及び、該リチウムイオン電池用再生電極活物質を製造する方法に適したリチウムイオン電池を提供することを目的とする。

本発明は、第１の集電体及び上記第１の集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の集電体及び上記第２の集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備え、上記第１の集電体が第１の樹脂集電体であるリチウムイオン電池から、上記第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去し、上記第１の電極活物質を取り出す取出工程を有する、ことを特徴とする、リチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法；本発明の再生電極活物質の製造方法により得られた再生電極活物質を、水を含む溶媒に分散させて電極活物質分散液を得る分散液調製工程と、上記電極活物質分散液から分取した水溶液の２５℃における水素イオン指数（ｐＨ）が５以下となるように上記電極活物質分散液のｐＨを調整するｐＨ調整工程とを有する、電極活物質を構成する、ことを特徴とする金属元素の金属イオンを含む溶液の製造方法；第１の樹脂集電体及び上記第１の樹脂集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の樹脂集電体及び上記第２の樹脂集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備えるリチウムイオン電池であって、上記第１の樹脂集電体は、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、上記第２の樹脂集電体は、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、上記第１のマトリックス樹脂の融点が２００℃未満であり、上記第２のマトリックス樹脂の融点が、上記第１のマトリックス樹脂の融点より３０℃以上高いことを特徴とするリチウムイオン電池；及び；第１の樹脂集電体及び上記第１の樹脂集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の樹脂集電体及び上記第２の樹脂集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備えるリチウムイオン電池であって、上記第１の樹脂集電体は、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、上記第２の樹脂集電体は、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、上記第１のマトリックス樹脂及び上記第２のマトリックス樹脂のＳＰ値及びＴｇが以下の条件（１）及び（２）をいずれも満たすことを特徴とするリチウムイオン電池に関する。
条件（１）：［第１のマトリックス樹脂のＳＰ値と第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値］＞３．５
条件（２）：［第１のマトリックス樹脂のＴｇと第２のマトリックス樹脂のＴｇとの差の絶対値］≧３５

本発明によれば、高温加熱を必要とせず簡便な工程でリチウムイオン電池からリチウムイオン電池用再生電極活物質を製造する方法、電池に含まれる金属を容易に効率よく抽出して金属イオン溶液を得ることができる金属イオン溶液の製造方法、及び、該リチウムイオン電池用再生電極活物質を製造する方法に適したリチウムイオン電池を提供することができる。

図１は、本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、取出工程の一例を示す模式図である。 図３は、取出工程の別の一例を示す模式図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において、リチウムイオン電池と記載する場合、リチウムイオン二次電池も含む概念とする。また、リチウムイオン電池から取り出された電極活物質を、リチウムイオン電池を製造する際に用いられる電極活物質と区別して、再生電極活物質という。

［リチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法］
本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法は、第１の集電体及び上記第１の集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の集電体及び上記第２の集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備え、上記第１の集電体が第１の樹脂集電体であるリチウムイオン電池から、上記第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去し、上記第１の電極活物質を取り出す取出工程を有する、ことを特徴とする。

本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法では、リチウムイオン電池を構成する第１の集電体が第１の樹脂集電体であるため、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去することによって、再生電極活物質である第１の電極活物質を取り出すことができる。第１の樹脂集電体は樹脂製であるため、４００～５５０℃といった高温加熱を行わずに第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去することができる。そのため、工程が簡便となりリサイクルコストを抑制することができる。また、得られる再生電極活物質の焼結が進みにくいため、比表面積の大きな再生電極活物質が得られる。比表面積の大きな再生電極活物質はイオン抽出効率が高く、リサイクル用途に適している。

本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池の一例を、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、リチウムイオン電池１は、第１の集電体１１及び第１の集電体１１上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極活物質層１３とを含む第１の電極１０と、第２の集電体２１及び第２の集電体２１上に形成された第２の電極活物質を含む第２の活物質層２３とを含む第２の電極２０とが、セパレータ３０を介して対向するよう配置されて蓄電素子４０を構成しており、蓄電素子４０の外側が電池外装体５０で覆われている。
第１の電極活物質層１３は、第１の集電体１１とセパレータ３０で覆われている。
第２の電極活物質層２３は、第２の集電体２１とセパレータ３０で覆われている。
第１の集電体１１は、第１のマトリックス樹脂と導電性フィラーからなる第１の樹脂集電体である。

電池外装体５０の内面には絶縁層（図示しない）が形成されており、正極樹脂集電体１１と負極樹脂集電体２１は互いに絶縁されている。また、正極樹脂集電体１１及び負極樹脂集電体２１には外部電極（図示しない）が接続されており、外部電極の一部は電池外装体５０の外側に引き出されている。

［取出工程］
本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法は、取出工程を有する。
取出工程では、上記構成のリチウムイオン電池から、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去することによって、第１の電極活物質を取り出す。
第１の電極組成物は、第１の樹脂集電体とセパレータとで覆われているため、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去することによって、第１の樹脂集電体が除去された部分を通じて、第１の電極活物質を取り出すことができる。

なお、本明細書において、リチウムイオン電池から第１の電極活物質を取り出すとは、リチウムイオン電池を構成する第１の電極活物質を、第２の電極活物質を含まない状態でリチウムイオン電池から分離することを意味し、取り出された第１の電極活物質とセパレータや第１の樹脂集電体を構成する成分が混ざっていてもよい。取り出される第１の電極活物質は、リチウムイオン電池内部に配置されていた状態をそのまま維持した第１の電極活物質層であってもよく、第１の電極活物質が溶媒中に分散したスラリーであってもよい。

取出工程において、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去する方法は、特に限定されず、例えば、蓄電素子を加熱する方法や、蓄電素子を溶媒に浸漬させる方法等が挙げられる。

取出工程において蓄電素子を加熱する場合、取出工程が、蓄電素子を、第１の樹脂集電体を構成する第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満の温度で加熱する工程を有することが好ましい。
取出工程において第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満の温度で蓄電素子を加熱することによって、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去して、第１の電極組成物を外部に取り出すことができる。

第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満の温度で蓄電素子を加熱する方法の一例について、図２を参照しながら説明する。
図２は、取出工程の一例を示す模式図である。
図２に示す取出工程では、蓄電素子４０を加熱することで第１の樹脂集電体１１の少なくとも一部を除去する。
第１の樹脂集電体１１に含まれる第１のマトリックス樹脂の融点は２００℃未満である。そのため、第１の樹脂集電体１１に含まれる第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満の温度で蓄電素子４０を加熱することで、第１の樹脂集電体１１が軟化して、その一部を除去することができる。第１の樹脂集電体の一部を除去することによって、第１の電極活物質を含んだ第１の電極活物質層１３を取り出すことができる。

蓄電素子を加熱する際の温度（以下、加熱温度ともいう）は、第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満であればよいが、第１のマトリックス樹脂の融点よりも１０℃以上高いことが好ましく、２０℃以上高いことがより好ましい。

軟化した第１の樹脂集電体を備える蓄電素子から第１の電極活物質を取り出す方法は特に限定されないが、例えば、第１の樹脂集電体を軟化させたあとで溶媒中に浸漬させる方法や、軟化した第１の樹脂集電体ごと第１の電極活物質層を掻き取るなどの方法が挙げられる。
第１の樹脂集電体が軟化した蓄電素子を溶媒中に浸漬させることで、第１の樹脂集電体の破壊が進行して、第１の電極活物質層が溶媒と接触することにより第１の電極活物質層を構成する第１の電極組成物が溶媒中に分散する。
また、軟化した第１の樹脂集電体を備える蓄電素子をふるいにかけて、軟化した第１の樹脂集電体及び第１の電極活物質層と、それ以外とを分離する方法なども挙げられる。

セパレータの融点は特に限定されないが、２００℃以上であることが好ましい。またセパレータは２枚以上重ねて配置されていてもよい。

第２の集電体は、金属からなる金属集電体であってもよく、第２のマトリックス樹脂と導電性フィラーからなる樹脂集電体（第２の樹脂集電体）であってもよいが、第２の集電体が第２の樹脂集電体である場合には、第２のマトリックス樹脂の融点が、第１のマトリックス樹脂の融点よりも３０℃以上高いことが好ましい。

第２の集電体が金属集電体である、又は、第２の集電体が第２の樹脂集電体であって、第２のマトリックス樹脂の融点が第１のマトリックス樹脂の融点よりも３０℃以上高い場合、第１の樹脂集電体と第２の集電体の物性の違いを利用して、第２の集電体を軟化させることなく、第１の樹脂集電体を軟化させることができるので、第１の電極活物質だけを選択的に取り出すことができる。

取出工程において蓄電素子を溶媒に浸漬させる場合、取出工程が、蓄電素子を溶媒に浸漬させる工程を有し、第１の樹脂集電体を構成する第１のマトリックス樹脂のＳＰ値と、溶媒のＳＰ値との差の絶対値が１．０以下であることが好ましい。
第１のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値が１．０以下の溶媒に蓄電素子を浸漬することによって、溶媒によって第１のマトリックス樹脂が膨潤、軟化して、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去することができる。

なお、本発明におけるＳＰ値［単位は（ｃａｌ／ｃｍ^３）^０．５］は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ Ｆｅｄｏｒｓらの著によるＰｏｌｙｍｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｃｅ第１４巻、１５１～１５４ページに記載されている方法で計算した２５℃における値である。

蓄電素子を溶媒に浸漬させる方法の一例について、図３を参照しながら説明する。
図３は、取出工程の別の一例を示す模式図である。
図３に示す取出工程では、蓄電素子４０を溶媒６０中に浸漬させることで、第１の樹脂集電体１１の少なくとも一部を除去する。
第１のマトリックス樹脂のＳＰ値と溶媒６０のＳＰ値との差の絶対値は１．０以下である。
従って、図３に示すように、蓄電素子４０を溶媒６０に浸漬させることによって、溶媒６０によって第１のマトリックス樹脂が膨潤、軟化して、第１の樹脂集電体１１の少なくとも一部が除去され、第１の電極活物質を含んだ第１の電極活物質層１３を取り出すことができる。

第２の集電体は、金属からなる金属集電体であってもよく、第２のマトリックス樹脂と導電性フィラーからなる樹脂集電体（第２の樹脂集電体）であってもよいが、第２の集電体が第２の樹脂集電体である場合には、第１のマトリックス樹脂及び第２のマトリックス樹脂のＳＰ値及びＴｇが、以下の条件（１）及び（２）をいずれも満たすことが好ましい。
条件（１）：［第１のマトリックス樹脂のＳＰ値と第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値］＞３．５
条件（２）：［第１のマトリックス樹脂のＴｇと第２のマトリックス樹脂のＴｇとの差の絶対値］≧３５
本発明におけるガラス転移温度（Ｔｇ）は、ＪＩＳ Ｋ ７１２１(１９８７)に記載の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法に従って測定した値である。

第２の集電体が金属集電体である、又は、第２の集電体が第２の樹脂集電体であって、第１のマトリックス樹脂及び第２のマトリックス樹脂のＳＰ値及びＴｇが、上記の条件（１）及び（２）をいずれも満たす場合、第１の樹脂集電体と第２の集電体の物性の違いを利用して、第２の集電体を膨潤、軟化させることなく、第１の樹脂集電体を膨潤、軟化させることができるので、第１の電極活物質だけを選択的に取り出すことができる。
具体的には、第１のマトリックス樹脂のＳＰ値との差が１．０以下、かつ、第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差が２．５を超える溶媒に蓄電素子を浸漬することで、該溶媒によって第１のマトリックス樹脂だけを膨潤、軟化することができ、第１の電極活物質を選択的に取り出すことが容易となる。

さらに、第２の集電体が、第２のマトリックス樹脂と導電性フィラーとを含む樹脂集電体（第２の樹脂集電体）である場合には、以下の条件（３）をさらに満たすことが好ましい。
条件（３）：［セパレータのＳＰ値と第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値］≦１．０
上記条件（３）を満たすと、セパレータが第２の樹脂集電体と同様に、溶媒に溶けにくくなる。

蓄電素子を溶媒に浸漬させる場合に用いられる溶媒としては、キシレン（ＳＰ値：８．８）、ＤＭＦ（ＳＰ値：１２．０）等が挙げられる。

蓄電素子を溶媒に浸漬させる際の、溶媒の温度は特に限定されないが、１４０～１５０℃であることが好ましい。

続いて、本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池の構成について説明する。

本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池は、第１の集電体及び第１の集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の集電体及び第２の集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、第１の電極活物質層と第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備え、第１の集電体が第１の樹脂集電体である。

［第１の電極］
第１の電極は、第１の集電体と、第１の集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極活物質層とを含む。

第１の集電体は、第１のマトリックス樹脂と導電性フィラーとを含む第１の樹脂集電体である。

導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。
具体的には、金属［ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、カーボンが好ましい。導電性フィラーがカーボンであると、取り出された第１の電極活物質に、金属が混入することを防止することができる。これは、第１の電極活物質が、正極活物質である場合に、取り出された第１の電極活物質の特性の劣化を抑制する方法として有効である。
これらの導電性フィラーは１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物を用いてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電性フィラーとしては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電性フィラーの材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでもよい。

導電性フィラーの平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、０．０１～１０μｍであることが好ましく、０．０２～５μｍであることがより好ましく、０．０３～１μｍであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数～数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。

導電性フィラーの形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であってもよい。

導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。
導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。
導電性フィラーが導電性繊維である場合、その平均繊維径は０．１～２０μｍであることが好ましい。

第１の樹脂集電体中の導電性フィラーの重量割合は、５～９０重量％であることが好ましく、２０～８０重量％であることがより好ましい。
特に、導電性フィラーがカーボンの場合、導電性フィラーの重量割合は、２０～３０重量％であることが好ましい。

第１の樹脂集電体を構成する第１のマトリックス樹脂は、融点が２００℃未満であることが好ましい。
融点が２００℃未満の第１のマトリックス樹脂としては例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げられる。
また、第１のマトリックス樹脂は、ポリアミド、ポリオレフィン及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
ポリオレフィンの融点は約９５～１４０℃である。
ポリフッ化ビニリデンの融点は約１５０～１８０℃である。
本明細書において、第１のマトリックス樹脂の融点は、ＪＩＳ Ｋ ７１２１－１９８７に記載の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法に従って測定した数値を用いる。

ポリオレフィンとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）等が挙げられる。
これらの中では、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）が好ましい。
ポリプロピレンは、ランダムポリプロピレンであってもよく、ブロックポリプロピレンであってもよいが、ランダムポリプロピレンであることが好ましい。
ポリオレフィンとしては、例えば以下のものが市場から入手できる。
ＰＥ：「ノバテックＬＬ ＵＥ３２０（融点：１２２℃）」「ノバテックＬＬ ＵＪ９６０（融点：１２６℃）」いずれも日本ポリエチレン（株）製
ＰＰ：「サンアロマーＰＭ８５４Ｘ（融点：１６０℃）」サンアロマー（株）製、「ウィンテックＷＦＸ４Ｔ（融点：１２５℃）」日本ポリプロ（株）製、「住友ノーブレンＦＬ６７３７（融点：１３０℃）」住友化学（株）製

また、第１の樹脂集電体を構成する第１のマトリックス樹脂は、ＳＰ値が８～１２であることが好ましい。
ＳＰ値が８～１２である第１のマトリックス樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。また、ＳＰ値が８～１２である第１のマトリックス樹脂としては、ポリオレフィン及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

ＳＰ値が８～１２であるポリオレフィンとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等が挙げられる。これらの中では、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）が好ましい。

第１の樹脂集電体は、第１のマトリックス樹脂及び導電性フィラーのほかに、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいてもよい。

第１の樹脂集電体の厚さは特に限定されないが、５～４００μｍであることが好ましい。

第１の樹脂集電体は、例えば、第１のマトリックス樹脂及び導電性フィラーを溶融混練して得られる導電性樹脂組成物をフィルム状に成形することにより得ることができる。
導電性樹脂組成物をフィルム状に成形する方法としては、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法及びカレンダー法等の公知のフィルム成形法が挙げられる。なお、第１の樹脂集電体は、フィルム成形以外の成形方法によっても得ることができる。

第１の電極活物質層は、第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる。
第１の電極活物質層は、第１の電極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であることが好ましい。
ここで、非結着体とは、第１の電極活物質同士が、互いに結合していないことを意味し、結合とは不可逆的に第１の電極活物質同士が固定されていることを意味する。

第１の電極活物質は、正極活物質であってもよく、負極活物質であってもよい。

正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＡｌＭｎＯ_４、ＬｉＭｎＯ_２及びＬｉＭｎ_２Ｏ_４等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ_４、ＬｉＮｉ_１－ｘＣｏ_ｘＯ_２、ＬｉＭｎ_１－ｙＣｏ_ｙＯ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ａｌ_１／３Ｏ_２及びＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭ_ａＭ’_ｂＭ’’_ｃＯ_２（Ｍ、Ｍ’及びＭ’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４及びＬｉＮｉＰＯ_４）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ_２及びＶ_２Ｏ_５）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ_２及びＴｉＳ_２）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ－ｐ－フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。
なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。

正極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１～１００μｍであることが好ましく、０．１～３５μｍであることがより好ましく、２～３０μｍであることがさらに好ましい。

正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であってもよい。
正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。

被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報に非水系二次電池活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。

被覆材には、導電剤が含まれていてもよい。
導電剤としては、正極樹脂集電体に含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。

負極活物質としては、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素－炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金及び珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金及びリチウム－アルミニウム－マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。
上記負極活物質のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施してもよい。

これらの中でも、電池容量等の観点から、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物が好ましく、炭素系材料としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及びアモルファス炭素がさらに好ましく、珪素系材料としては、酸化珪素及び珪素－炭素複合体がさらに好ましい。

負極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１～１００μｍが好ましく、０．１～２０μｍであることがより好ましく、２～１０μｍであることがさらに好ましい。

本明細書において、負極活物質の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装（株）製のマイクロトラック等を用いることができる。

負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であってもよい。
負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。

被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。

第１の電極活物質層には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。
粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、特開平１０－２５５８０５公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。
なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着材として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。
従って、溶液乾燥型の電極バインダー（結着材剤）と粘着性樹脂とは異なる材料である。

第１の電極活物質層には、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていてもよい。
電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２及びＬｉＣｌＯ_４等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２及びＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等の有機酸のリチウム塩等が挙げられ、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２（ＬｉＦＳＩともいう）が好ましい。

非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
また、非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもののうち、第１のマトリックス樹脂とのＳＰ値との差の絶対値及び第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値が、いずれも１．２を超えるものが好ましい。
マトリックス樹脂のＳＰ値と溶媒のＳＰ値との差の絶対値が１．２以下であると、マトリックス樹脂が電解液を構成する非水溶媒に溶解しやすくなってしまう。

ラクトン化合物としては、５員環［γ－ブチロラクトン（ＳＰ値：１２．６）等］及び６員環のラクトン化合物［δ－バレロラクトン（ＳＰ値：９．７）等］等を挙げることができる。

環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート（ＳＰ値：１３．３）、エチレンカーボネート（ＳＰ値：１４．７）及びブチレンカーボネート（ＳＰ値：１２．１）等が挙げられる。
鎖状炭酸エステルとしては、ＤＭＣ［ジメチルカーボネート（ＳＰ値：１７．４）］、メチルエチルカーボネート（ＳＰ値：９．４）、ジエチルカーボネート（ＳＰ値：８．８）等が挙げられる。

鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル（ＳＰ値：９．６）、酢酸エチル（ＳＰ値：９．１）、酢酸プロピル（ＳＰ値：８．８）及びプロピオン酸メチル（ＳＰ値：８．９）等が挙げられる。
環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン（ＳＰ値：９．１）、テトラヒドロピラン（ＳＰ値：９．０）、１，３－ジオキソラン（ＳＰ値：８．６）及び１，４－ジオキサン（ＳＰ値：１０．０）等が挙げられる。
鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン（ＳＰ値：８．６）等が挙げられる。

リン酸エステルとしては、リン酸トリエチル（ＳＰ値：１０．９）等が挙げられる。
ニトリル化合物としては、アセトニトリル（ＳＰ値：１１．９）等が挙げられる。
アミド化合物としては、ＤＭＦ［ジメチルホルムアミド（ＳＰ値：１２．０）］等が挙げられる。
スルホンとしては、ジメチルスルホン（ＳＰ値：１４．５）及びジエチルスルホン（ＳＰ値：１２．４）等が挙げられる。
溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、更に好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、特に好ましいのはジメチルカーボネート（ＳＰ値：１７．４）、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の１：１（体積比）混合液（ＳＰ値：１５．９）、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の１：１（体積比）混合液（ＳＰ値：１４．１）である。

第１の電極活物質層には、導電助剤が含まれていてもよい。
導電助剤としては、第１の樹脂集電体に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

第１の電極活物質層における導電助剤の重量割合は、２～１０重量％であることが好ましい。

第１の電極活物質層は、例えば、第１の電極活物質及び電解液を含むスラリーを第１の樹脂集電体又は基材の表面に塗布し、余分な電解液を除去する方法によって作製することができる。
基材の表面に第１の電極活物質層を形成した場合、転写等の方法によって第１の電極活物質層を第１の樹脂集電体と組み合わせればよい。
上記スラリーには、必要に応じて、導電助剤や粘着性樹脂が含まれていてもよい。また、電極活物質は被覆電極活物質であってもよい。

［第２の電極］
第２の電極は、第２の集電体と、第２の集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極活物質層とを含む。
第２の電極活物質層には、電解質を含む電解液が含まれていることが好ましい。

第２の集電体は、金属からなる金属集電体であってもよく、第２のマトリックス樹脂と導電性フィラーからなる樹脂集電体（第２の樹脂集電体）であってもよい。

第２の集電体の厚さは特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。

金属集電体としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等を用いることができる。

樹脂集電体（第２の樹脂集電体）は、第２のマトリックス樹脂と導電性フィラーとを含む。
導電性フィラーとしては、第１の樹脂集電体を構成する導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。
第２の樹脂集電体中の導電性フィラーの重量割合は、５～９０重量％であることが好ましく、２０～８０重量％であることがより好ましい。
特に、導電性フィラーがカーボンの場合、導電性フィラーの重量割合は、２０～３０重量％であることが好ましい。

第２の樹脂集電体は、例えば、第２のマトリックス樹脂及び導電性フィラーを溶融混練して得られる導電性樹脂組成物をフィルム状に成形することにより得ることができる。
導電性樹脂組成物をフィルム状に成形する方法としては、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法及びカレンダー法等の公知のフィルム成形法が挙げられる。なお、第２の樹脂集電体は、フィルム成形以外の成形方法によっても得ることができる。

第２のマトリックス樹脂は、第１のマトリックス樹脂よりも融点が３０℃以上高いことが好ましい。第１のマトリックス樹脂よりも融点が３０℃以上高くなるような樹脂としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げられる。
また、第２のマトリックス樹脂は、ポリアミド、ポリオレフィン及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
ポリアミドの融点は約１７０～２７０℃である。
ポリフッ化ビニリデンの融点は約１５０～１８０℃である。
ポリオレフィンとしては、例えばポリメチルペンテンやブロックポリプロピレンが好ましい。ポリメチルペンテンの融点は約２２０～２４０℃である。

蓄電素子を加熱することによって第１の電極活物質を取り出す場合において、第１のマトリックス樹脂と第２のマトリックス樹脂の組み合わせとして好ましいのは、第１のマトリックス樹脂：ランダムポリプロピレン、第２のマトリックス樹脂：ポリメチルペンテンの組み合わせである。

一方、蓄電素子を溶媒に浸漬することによって第１の電極活物質を取り出す場合において、第１のマトリックス樹脂及び第２のマトリックス樹脂の組み合わせとして好ましいのは、第１のマトリックス樹脂：ポリプロピレン（ＰＰ）、第２のマトリックス樹脂：ポリアミド（ＰＡ）の組み合わせである。

第２の電極活物質層は、第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる。

第２の電極活物質は、第１の電極活物質と異なる種類の電極活物質である。
すなわち、第１の電極活物質が正極活物質の場合、第２の電極活物質は負極活物質であり、第１の電極活物質が負極活物質の場合、第２の電極活物質は正極活物質である。

第２の電極活物質層には、導電助剤が含まれていてもよい。
導電助剤としては、第１の樹脂集電体に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。

第２の電極活物質層における導電助剤の重量割合は、２～１０重量％であることが好ましい。

第２の電極活物質層は、例えば、第２の電極活物質及び電解液を含むスラリーを第２の集電体又は基材の表面に塗布し、余分な電解液を除去する方法によって作製することができる。
基材の表面に第２の電極活物質層を形成した場合、転写等の方法によって第２の電極活物質層を第２の集電体と組み合わせればよい。
上記スラリーには、必要に応じて、導電助剤や粘着性樹脂が含まれていてもよい。また、電極活物質は被覆電極活物質であってもよい。

第２の電極活物質層は、第２の電極活物質を含み、第２の電極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であってもよい。非結着体とは、第２の電極活物質同士が、互いに結合していないことを意味し、結合とは不可逆的に第２の電極活物質同士が固定されていることを意味する。

第２の電極活物質層には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。
粘着性樹脂としては、第１の電極活物質層の任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。

［セパレータ］
セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用のセパレータが挙げられる。
これらのうち、セパレータとしてはポリプロピレン製の多孔性フィルムであることが好ましい。
セパレータの融点は、２００℃以上であることが好ましい。
また、第２の集電体が第２の樹脂集電体である場合には、セパレータのＳＰ値について、［セパレータのＳＰ値と第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値］≦１．０ の条件を満たすことが好ましい。
またセパレータは２枚以上重ねて配置されていてもよい。

［金属イオンを含む溶液の製造方法］
本発明の、電極活物質を構成する金属元素の金属イオンを含む溶液の製造方法は、本発明の再生電極活物質の製造方法により得られたリチウムイオン電池用再生電極活物質を、水を含む溶媒に分散させて電極活物質分散液を得る分散液調製工程と、上記電極活物質分散液から分取した水溶液の２５℃における水素イオン指数（ｐＨ）が５以下となるように上記電極活物質分散液のｐＨを調整するｐＨ調整工程とを有する、ことを特徴とする。

本発明の電極活物質を構成する金属元素の金属イオンを含む溶液の製造方法では、本発明の再生電極活物質の製造方法により得られた再生電極活物質を、水を含む溶媒に分散させて電極活物質分散液を得たあと、電極活物質分散液のｐＨを所定の値に調整することによって、電極活物質分散液に含まれる電極活物質を構成する金属元素をイオン化して、電極活物質を構成する金属元素の金属イオンを含む溶液（以下、金属イオン溶液ともいう）を製造することができる。

本発明の再生電極活物質の製造方法により製造される再生電極活物質は、比表面積が大きい。そのため、酸性液体での酸浸出を行う際のイオン抽出効率が高く、効率よくイオン抽出を行うことができる。

［分散液調整工程］
分散液調整工程では、本発明の再生電極活物質の製造方法により得られたリチウムイオン電池用再生電極活物質を、水を含む溶媒に分散させて電極活物質分散液を得る。

水以外の溶媒は、非極性溶媒であってもよく、極性溶媒であってもよい。極性溶媒はプロトン性極性溶媒であってもよく、非プロトン性極性溶媒であってもよい。

非極性溶媒としては、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。
プロトン性極性溶媒としては、メタノール、エタノール等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。
非プロトン性極性溶媒としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。
溶媒は、非極性溶媒と水との混合溶媒、又は、水の単一溶媒であることが好ましい。
非極性溶媒と水との混合溶媒に占める水の割合は、５０～８０重量％であることが好ましい。
なお、水の単一溶媒とは、溶媒として水のみを用いることを意味する。

電極組成物を分散させる、水を含む溶媒として好ましいのは、金属イオン抽出効率の観点から水とトルエンの混合溶媒又は水とキシレンの混合溶媒である。

電極活物質分散液中の固形分濃度は特に限定されないが、５０重量％以下であることが好ましい。
電極活物質分散液中の固形分濃度が５０重量％を超えてしまうと、電極活物質分散液に占める溶媒の割合が減少し、ｐＨ調整工程後の金属イオンの抽出速度が低下してしまうことがある。

電極活物質分散液には、電極組成物以外の固形成分が含まれていてもよい。
電極組成物以外の固形成分としては、例えば、集電体、セパレータ、電池外装体等が挙げられる。これらの固形成分は、ｐＨ調整工程の前に、分離されることが望ましい。
固形成分を分離する方法としては、比重を利用した分離や、ろ過、遠心分離等が挙げられる。

［ｐＨ調整工程］
ｐＨ調整工程では、分散液調整工程で得られた電極活物質分散液から分取した水溶液の２５℃における水素イオン指数（ｐＨ）が５以下となるように、電極活物質分散液のｐＨを調整する調整する。

ｐＨ調整工程によって調整される上記水溶液の２５℃におけるｐＨは、３以上５以下であることが好ましい。
上記水溶液のｐＨを５以下に調整する方法としては、電極活物質分散液と酸剤とを混合する方法が挙げられる。
酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、クエン酸、グルコン酸、コハク酸等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。酸剤としては、硫酸が好ましい。

上記水溶液のｐＨは、市販のｐＨ計を用いて測定することができる。
電極活物質分散液から上記水溶液を分離する方法は特に限定されないが、ろ過、遠心分離、静置分離及び吸着分離等の公知の分離方法を適宜組み合わせる方法等が挙げられる。
このとき、水溶液は、純水ではなく、溶質を含んだ状態で分離する。すなわち、蒸留やイオン交換樹脂など、電極活物質分散液から高純度の水を分離するための方法は採用しない。

電極活物質分散液のｐＨを調整する際、電極活物質分散液に酸を少量ずつ添加してもよく、酸に電極活物質分散液を少量ずつ添加してもよく、電極活物質分散液と所定量の酸と一度に混合してもよい。

ｐＨ調整工程の所要時間は特に限定されないが、１～３時間であることが好ましい。

ｐＨ調整工程における電極活物質分散液の温度は特に限定されないが、１０℃以上であることが好ましい。

ｐＨ調整工程において、電極活物質分散液を撹拌したり、電極活物質分散液に超音波を照射してもよい。

本発明の金属イオン溶液の製造方法により製造される金属イオン溶液は、リチウムイオン電池用活物質の製造や、化学反応用の触媒等に用いることができる。

金属イオン溶液に含まれる金属イオンとしては、リチウムイオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、マンガンイオン、鉄イオン、アルミニウムイオン、バナジウムイオン、モリブデンイオン、チタンイオン等が挙げられる。

［リチウムイオン電池］
本発明のリチウムイオン電池の一実施形態は、第１の樹脂集電体及び上記第１の樹脂集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の樹脂集電体及び上記第２の樹脂集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備えるリチウムイオン電池であって、上記第１の樹脂集電体は、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、上記第２の樹脂集電体は、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、上記第１のマトリックス樹脂の融点が２００℃未満であり、上記第２のマトリックス樹脂の融点が、上記第１のマトリックス樹脂の融点より３０℃以上高いことを特徴とする。

本発明のリチウムイオン電池の一実施形態では、第１の樹脂集電体が、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、第２の樹脂集電体が、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、第１のマトリックス樹脂の融点が２００℃未満であり、第２のマトリックス樹脂の融点が、第１のマトリックス樹脂の融点よりも３０℃以上高い。
従って、第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満の温度で蓄電素子を加熱することによって、第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去して、第１の電極組成物を選択的に取り出すことができる。
そのため、本発明のリチウムイオン電池の一実施形態は、本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池として好適である。

本発明のリチウムイオン電池の他の実施形態は、第１の樹脂集電体及び上記第１の樹脂集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の樹脂集電体及び上記第２の樹脂集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備えるリチウムイオン電池であって、上記第１の樹脂集電体は、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、上記第２の樹脂集電体は、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、上記第１のマトリックス樹脂及び上記第２のマトリックス樹脂のＳＰ値及びＴｇが以下の条件（１）及び（２）をいずれも満たすことを特徴とする。
条件（１）：［第１のマトリックス樹脂のＳＰ値と第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差の絶対値］＞３．５
条件（２）：［第１のマトリックス樹脂のＴｇと第２のマトリックス樹脂のＴｇとの差の絶対値］≧３５

本発明のリチウムイオン電池の他の実施形態では、第１の樹脂集電体が、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、第２の樹脂集電体が、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、第１のマトリックス樹脂及び第２のマトリックス樹脂のＳＰ値及びＴｇが上記条件（１）及び（２）をいずれも満たす。
第１のマトリックス樹脂のＳＰ値との差が１．０以下、かつ、第２のマトリックス樹脂のＳＰ値との差が２．５を超える溶媒に蓄電素子を浸漬することで、該溶媒に第１のマトリックス樹脂を溶解させて、第１のマトリックス樹脂を含む第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去して、第１の電極活物質を選択的に取り出すことができる。
そのため、本発明のリチウムイオン電池の他の実施形態は、本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法に用いられるリチウムイオン電池として好適である。

本発明のリチウムイオン電池は、例えば、第１の樹脂集電体を準備する工程と、上記第１の樹脂集電体上に第１の電極活物質を含む第１の電極活物質層を形成して第１の電極を得る工程と、第２の集電体を準備する工程と、上記第２の集電体上に第２の電極活物質を含む第２の電極活物質層を形成して第２の電極を得る工程と、セパレータを介して上記第１の電極活物質層と上記第２の電極活物質層とが対向するように上記第１の電極、上記第２の電極及び上記セパレータを積層する工程と、により製造することができる。

次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。また、以下の実施例では、第１の電極を正極としている。

［製造例１］
＜樹脂集電体Ａの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［住友化学（株）製 住友ノーブレン ＦＬ６７３７（ランダムポリプロピレン）、融点１３０℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を１９０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ａを得た。

［製造例２］
＜樹脂集電体Ｂの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［三井化学（株）製 ＴＰＸ（ポリメチルペンテン）、融点２３５℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を２９５℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｂを得た。

［製造例３］
＜樹脂集電体Ｃの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［東ソー（株）製 低密度ポリエチレン、融点１１０℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を１７０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｃを得た。

［製造例４］
＜樹脂集電体Ｄの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［サンアロマー（株）製 サンアロマーＰＭ８５４Ｘ（ブロックポリプロピレン）、ＳＰ値：８．０、融点１６０℃、ガラス転移温度（Ｔｇ）：０℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を２２０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｄを得た。

［製造例５］
＜被覆正極活物質の作製＞
撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した４つ口フラスコにＤＭＦ７０．０部を仕込み７５℃に昇温した。次いで、メタクリル酸ブチル２０．０部、アクリル酸５５．０部、メタクリル酸メチル２２．０部、アリルスルホン酸ナトリウム３部及びＤＭＦ２０部を配合したモノマー配合液と、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）０．４部及び２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）０．８部をＤＭＦ１０．０部に溶解した開始剤溶液とを４つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで２時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、８０℃に昇温し反応を５時間継続し樹脂濃度５０重量％の共重合体溶液を得た。得られた共重合体溶液はテフロン（登録商標）製のバットに移して１２０℃、０．０１ＭＰａで３時間の減圧乾燥を行ってＤＭＦを留去し、被覆用高分子化合物を得た。
続いて、正極活物質粉末（ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２粉末、体積平均粒子径４μｍ）１００部を万能混合機ハイスピードミキサーＦＳ２５［（株）アーステクニカ製］に入れ、室温、７２０ｒｐｍで撹拌した状態で、上記被覆用高分子化合物をイソプロパノールに１．０重量％の濃度で溶解して得られた被覆用高分子化合物溶液１１．２部を２分かけて滴下し、さらに５分撹拌した。
次いで、撹拌した状態で導電剤としてアセチレンブラック［デンカ（株）製 デンカブラック（登録商標）］６．２部を分割しながら２分間で投入し、３０分撹拌を継続した。その後、撹拌を維持したまま０．０１ＭＰａまで減圧し、次いで撹拌と減圧度を維持したまま温度を１４０℃まで昇温し、撹拌、減圧度及び温度を８時間維持して揮発分を留去した。得られた粉体を目開き２１２μｍの篩いで分級し、被覆正極活物質を得た。

［製造例６］
＜被覆負極活物質の作製＞
炭素系材料である難黒鉛化性炭素粉末（体積平均粒子径２０μｍ）１００部を万能混合機ハイスピードミキサーＦＳ２５［（株）アーステクニカ製］に入れ、室温、７２０ｒｐｍで撹拌した状態で、上記被覆用高分子化合物をイソプロパノールに１９．８重量％の濃度で溶解して得られた被覆用高分子化合物溶液９．２部を２分かけて滴下し、さらに５分撹拌した。
次いで、撹拌した状態で導電剤であるアセチレンブラック［デンカ（株）製 デンカブラック（登録商標）］１１．３部を分割しながら２分間で投入し、３０分撹拌を継続した。その後、撹拌を維持したまま０．０１ＭＰａまで減圧し、次いで撹拌と減圧度を維持したまま温度を１４０℃まで昇温し、撹拌、減圧度及び温度を８時間維持して揮発分を留去した。得られた粉体を目開き２１２μｍの篩いで分級し、被覆負極活物質を得た。

［実施例１］
＜第１の電極（正極）の作製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合溶媒（体積比率１：１）にＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２を２ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて作製した電解液４２部と炭素繊維［大阪ガスケミカル（株）製 ドナカーボ・ミルド Ｓ－２４３］４．２部とを遊星撹拌型混合混練装置｛あわとり練太郎［（株）シンキー製］｝を用いて２０００ｒｐｍで７分間混合し、続いて上記電解液３０部と上記被覆正極活物質２０６部を追加した後、更にあわとり練太郎により２０００ｒｐｍで１．５分間混合し、上記電解液２０部を更に追加した後あわとり練太郎による撹拌を２０００ｒｐｍで１分間行い、上記電解液２．３部を更に追加した後あわとり練太郎による撹拌を２０００ｒｐｍで１．５分間混合して、正極活物質スラリーを作製した。
得られた正極活物質スラリーを第１の樹脂集電体である樹脂集電体Ａの表面に塗布し、５ＭＰａの圧力で約１０秒プレスし、実施例１に係るリチウムイオン電池用正極（４２ｍｍ×４２ｍｍ）を作製した。なお、実施例１に係るリチウムイオン電池用正極では、平面視寸法が４２ｍｍ×４２ｍｍである樹脂集電体Ａの略中央に、平面視寸法が３５ｍｍ×３５ｍｍの正極活物質層が配置されている。

＜第２の電極（負極）の作製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合溶媒（体積比率１：１）にＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２を２ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて作製した電解液２０部と炭素繊維［大阪ガスケミカル（株）製 ドナカーボ・ミルド Ｓ－２４３］２部とを遊星撹拌型混合混練装置｛あわとり練太郎［（株）シンキー製］｝を用いて２０００ｒｐｍで７分間混合し、続いて上記電解液５０部と上記被覆負極活物質９８部を追加した後、更にあわとり練太郎で２０００ｒｐｍで１．５分間混合し、上記電解液２５部を更に追加した後あわとり練太郎による撹拌を２０００ｒｐｍで１分間行い、更に上記電解液５０部を更に追加した後あわとり練太郎による撹拌を２０００ｒｐｍで１．５分間混合して、負極活物質スラリーを作製した。
得られた負極活物質スラリーを第２の樹脂集電体である樹脂集電体Ｂの表面に塗布し、５ＭＰａの圧力で約１０秒プレスし、実施例１に係るリチウムイオン電池用負極（４２ｍｍ×４２ｍｍ）を作製した。
なお、実施例１に係るリチウムイオン電池用負極では、平面視寸法が４２ｍｍ×４２ｍｍである樹脂集電体Ｂの略中央に、平面視寸法が３５ｍｍ×３５ｍｍの負極活物質層が配置されている。

＜リチウムイオン電池の作製＞
実施例１に係るリチウムイオン電池用正極（第１の電極）と、実施例１に係るリチウムイオン電池用負極（第２の電極）とを、セパレータとなる平板状のセルガード３５０１［ＰＰ（融点：１６０℃）製、厚さ２５μｍ、平面視寸法４２ｍｍ×４２ｍｍ］を介して、正極活物質層と負極活物質層とが対向するように積層して熱圧着して積層体（蓄電素子）を得た後、アルミラミネートフィルムに封入して、実施例１に係るリチウムイオン電池を得た。
このとき、平面視において正極活物質層及び負極活物質層を囲むように、外形４２ｍｍ×４２ｍｍの正方形領域を幅２ｍｍで熱圧着することにより、正極活物質層をセパレータ及び正極樹脂集電体で覆い、負極活物質層をセパレータ及び負極樹脂集電体で覆った。

＜第１の電極活物質の取り出し性の確認＞
実施例１に係るリチウムイオン電池から、アルミラミネートフィルムを除去した後、１６０℃で３０分間加熱した後、振動を加えながら溶媒中に１０分間浸漬した。溶媒としては水を用いた。第１の電極活物質を取り出すことができたものを「○」と評価した。結果を表１に示す。

［選択性の評価］
溶媒に被覆負極活物質が含まれているかどうかを確認し、被覆負極活物質が含まれていないものを「○」と評価し、被覆負極活物質が含まれているものを「×」と評価した。結果を表１に示す。

［実施例２～４］
第１の樹脂集電体及び第２の樹脂集電体の種類を表１に示すように変更したほかは、実施例１と同様の手順で実施例２～４に係るリチウムイオン電池を作製した。その後、第１の電極活物質の取り出し性を確認し、選択性を評価した。結果を表１に示す。

表１の結果より、実施例１～４に係るリチウムイオン電池からは、高温加熱を必要とせず簡便な工程で、再生電極活物質である正極活物質を得ることができた。
また、実施例１～２に係るリチウムイオン電池からは、負極活物質が混入していない状態で正極活物質を得ることができ、選択性が良好であることを確認した。

［製造例７］
＜樹脂集電体Ｅの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［東レ（株）製アミランＣＭ１０１７（ポリアミド）、ＳＰ値：１３．６、ガラス転移温度（Ｔｇ）：５０℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を２７０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｅを得た。

［製造例８］
＜樹脂集電体Ｆの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［三井化学（株）製オーラムＰＬ４５０（ポリイミド）、ＳＰ値：１３．１、ガラス転移温度（Ｔｇ）：２５０℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を４００℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｆを得た。

［製造例９］
＜樹脂集電体Ｇの作製＞
２軸押出機にて、マトリックス樹脂［（株）クレハ製ＫＦポリマー（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＰ値：１１．６、ガラス転移温度（Ｔｇ）：－３５℃］６５部、導電性フィラー［デンカ（株）製 デンカブラック Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を２００℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。
得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｇを得た。

［実施例５～９］
第１の樹脂集電体及び第２の樹脂集電体の種類を表２に示すように変更したほかは、実施例１と同様の手順で実施例５～９に係るリチウムイオン電池を作製した。

＜第１の電極活物質層の取り出し性の確認＞
実施例５～９に係るリチウムイオン電池から、アルミラミネートフィルムを除去した後、表２に示す溶媒中に、振動を加えながら１０分間浸漬した。１４０℃に加熱した溶媒（キシレン、ＳＰ値：８．８）中に、振動を加えながら１０分間浸漬した。
第１の電極活物質を取り出すことができたものを「○」と評価した。結果を表２に示す。

［選択性の評価］
溶媒に被覆負極活物質が含まれているかどうかを確認し、被覆負極活物質が含まれていないものを「○」と評価し、被覆負極活物質が含まれているものを「×」と評価した。結果を表２に示す。

表２の結果より、実施例５～９に係るリチウムイオン電池からは、高温加熱を必要とせず簡便な工程で、再生電極活物質である正極活物質を得ることができた。
また、実施例５～８に係るリチウムイオン電池からは、負極活物質が混入していない状態で正極活物質を得ることができ、選択性が良好であることを確認した。

本発明のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法は、リチウムイオン電池から電極活物質を取り出す方法として有用である。
本発明の金属イオン溶液の製造方法は、リチウムイオン電池に含まれる有価金属をリサイクルする方法として有用である。
本発明のリチウムイオン電池は、リサイクルが容易であるから、携帯電話、パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車及び電気自動車用に用いられるリチウムイオン電池として有用である。

１ リチウムイオン電池
１０ 第１の電極
１１ 第１の集電体（第１の樹脂集電体）
１３ 第１の電極活物質層
２０ 第２の電極
２１ 第２の集電体（第２の樹脂集電体）
２３ 第２の電極活物質層
３０ セパレータ
４０ 蓄電素子
５０ 電池外装体
６０ 溶媒

Claims (4)

1. 第１の集電体及び前記第１の集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の集電体及び前記第２の集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、前記第１の電極活物質層と前記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備え、前記第１の集電体が第１の樹脂集電体であるリチウムイオン電池から、前記第１の樹脂集電体の少なくとも一部を除去し、前記第１の電極活物質を取り出す取出工程を有し、
   前記取出工程が、前記蓄電素子を、前記第１の樹脂集電体を構成する第１のマトリックス樹脂の融点以上、２００℃未満の温度で加熱する工程を有する、ことを特徴とするリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法。
2. 前記取出工程が、前記蓄電素子を溶媒に浸漬させる工程を有し、前記第１の樹脂集電体を構成する第１のマトリックス樹脂のＳＰ値と前記溶媒のＳＰ値との差の絶対値が１．０以下である請求項１に記載の再生電極活物質の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池用再生電極活物質の製造方法により得られた再生電極活物質を、水を含む溶媒に分散させて電極活物質分散液を得る分散液調製工程と、
   前記電極活物質分散液から分取した水溶液の２５℃における水素イオン指数（ｐＨ）が５以下となるように前記電極活物質分散液のｐＨを調整するｐＨ調整工程とを有する、ことを特徴とする電極活物質を構成する金属元素の金属イオンを含む溶液の製造方法。
4. 第１の樹脂集電体及び前記第１の樹脂集電体上に形成された第１の電極活物質を含む第１の電極組成物からなる第１の電極活物質層を備える第１の電極、第２の樹脂集電体及び前記第２の樹脂集電体上に形成された第２の電極活物質を含む第２の電極組成物からなる第２の電極活物質層を備える第２の電極、並びに、前記第１の電極活物質層と前記第２の電極活物質層との間に配置されたセパレータ、からなる蓄電素子を備えるリチウムイオン電池であって、
   前記第１の樹脂集電体は、第１のマトリックス樹脂と第１の導電性フィラーを含み、
   前記第２の樹脂集電体は、第２のマトリックス樹脂と第２の導電性フィラーを含み、
   前記第１のマトリックス樹脂の融点が２００℃未満であり、
   前記第２のマトリックス樹脂の融点が、前記第１のマトリックス樹脂の融点より３０℃以上高いことを特徴とするリチウムイオン電池。

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