JP7371237B2

JP7371237B2 - 廃電池の処理方法

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Publication number: JP7371237B2
Application number: JP2022516142A
Authority: JP
Inventors: ウン・ス・ジャン; ジョン・キュ・キム; ボン・シク・ジュ
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2023-10-30
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Also published as: JP2022547698A; US20220302515A1; CN114930612B; WO2021060873A1; CN114930612A; US12456767B2

Description

本発明は、廃電池の処理方法に関し、より具体的には、破粉砕設備などを用いることなく単純な工程で廃正極を粉末化してリサイクルできるように開発された廃電池の処理方法に関する。

リチウム二次電池は、一般的に、正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、セパレータ及び電解質から構成され、リチウムイオンの挿入‐脱離（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ－ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）によって充電及び放電がなされる二次電池である。リチウム二次電池は、エネルギー密度（ｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙ）が高く、起電力が大きく、高容量を発揮することができる利点を有するため、様々な分野に適用されている。

リチウム二次電池の正極は、正極集電体の表面に形成された正極活物質層を含み、前記正極活物質はリチウムと共に、ニッケル、コバルト、マンガンなどをはじめとする遷移金属を含むが、前記ニッケル及びコバルトは比較的に高価の金属であり、特にコバルトは生産国の数が限られており、世界的にその需給が不安定な金属として知られている。したがって、廃電池、特に廃正極から正極活物質に含まれる有価金属を回収して原料としてリサイクルする場合、価格競争力を確保することができるだけでなく、付加収益の創出が可能である。最近は、廃電池から有価金属を回収してリサイクルする方法に対する研究が試みられている。

従来は、廃電池から有価金属を回収するために、高温炉に廃電池を投入して熱分解し、廃電池内の有価金属を溶融して合金の形態に製造して回収する溶融方法が研究された。しかし、上述した溶融方法は高いエネルギーコストが必要であり、装置投資費及び廃ガス処理コストなどが発生し、工程コスト上の欠点がある。

そこで、工程コストを低減するために、破粉砕設備を用いて廃電池を機械的摩擦によって粉砕し、分級して廃電極を粉末化する前処理工程を実施した後、前記粉末を酸性溶液に投入して有価金属を抽出する方法が研究された。図１には、従来の破粉砕設備を用いた廃電池の前処理工程が示されている。図１に示されたように、従来の機械的破粉砕方法による前処理工程は、廃電池を一次破砕（粗粉砕、ｓｈｒｅｄｄｉｎｇ）した後、熱処理してバインダー成分や電解液成分を除去してから、二次粉砕及び分級工程を通じて廃電池を破粉砕及び微粉砕し、マイクロメーターレベルの微細粉末化する方法で行われる。

しかし、前記機械的破粉砕方法の場合、マイクロメーターレベルの微細粉末が電池内に含まれたリチウム金属と水分とが接触する場合、火災及び粉塵爆発が発生する危険があり、破粉砕時に正極集電体も共に粉砕されるにつれて、最終回収された粉末には正極集電体に含まれる物質（例えば、アルミニウム）が不純物として多量含有されるため、回収された粉末に別途の不純物除去工程を行わなければならないが、前記精製過程で有価金属の損失が発生し、有価金属回収率が低下するという問題点がある。また、微細粉末の形成のために破粉砕／微粉砕設備をさらに設置する必要がある。

したがって、工程コストを低減することができ、破粉砕／微粉砕設備などを用いることなく、正極活物質を効果的にリサイクルすることができる廃電池の処理方法に対する開発が求められている。

特開２０１５－１８５４７１号公報

本発明は前記のような問題点を解決するためのものであって、破粉砕／微粉砕装備などのような設備なしに廃電池を粉末化して正極活物質を効率的にリサイクルすることができる廃電池の処理方法の提供を図る。

本発明は、アルミニウム集電体及び前記アルミニウム集電体の少なくとも一表面に形成された正極活物質層を含む廃正極を含む廃電池を準備するステップと、前記廃電池を大気雰囲気または酸化雰囲気下で６５０℃以上の温度で熱処理して前記アルミニウム集電体をアルミニウム酸化物に転換させるステップと、前記熱処理された廃電池からアルミニウム酸化物粉末及び正極活物質粉末を回収するステップと、を含む廃電池の処理方法を提供する。

本発明の廃電池の処理方法は、廃正極を含む廃電池を大気雰囲気または酸化雰囲気で６５０℃以上の温度で熱処理して、アルミニウム集電体に含まれるアルミニウムをアルミニウム酸化物粉末に転換させることにより、破粉砕工程なしに正極集電体及び正極活物質を粉末化できるようにした。したがって、本発明の方法によれば、粉砕工程のための追加設備が要求されず、コスト節減に有利であり、粉砕工程における爆発の危険性が減少して安定性に優れる。

また、本発明の方法によれば、アルミニウム集電体が酸性溶液に浸出され難いアルミニウム酸化物に変換されるため、酸性溶液でのアルミニウムの浸出量が著しく減少する。したがって、有価金属の浸出時にアルミニウム精製工程を最小化することができ、これにより、アルミニウム精製工程で発生する有価金属の損失を最小化することができ、有価金属回収率を向上させることができる。

このように、本発明の廃電池の処理方法によれば、破粉砕設備を使用せずとも廃電池を粉末化することができ、単純な工程で正極活物質を効率的にリサイクルすることができ、工程コスト及び工程安全性の観点からも優れた効果を得ることができる。

従来の廃電池の処理工程を示すフローチャートである。本発明に係る廃電池の処理工程を示すフローチャートである。実施例１の方法で熱処理された正極スクラップの熱処理前、後の状態変化を示す写真である。比較例１の方法で熱処理された正極スクラップの熱処理前、後の状態変化を示す写真である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語や単語は、慣用的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に適合する意味及び概念として解釈されるべきである。

本明細書で使用される用語は、単に例示的な実施例を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」、「備える」または「有する」などの用語は、実施された特徴、数字、ステップ、構成要素、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、構成要素、又はこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を排除するものではない。

以下、本発明に係る廃電池の処理方法について具体的に説明する。
本発明に係る廃電池の処理方法は、（１）アルミニウム集電体の表面に形成された正極活物質層からなる廃正極を含む廃電池を準備するステップと、（２）前記廃電池を大気雰囲気又は酸化雰囲気下で６５０℃以上の温度で熱処理して前記アルミニウム集電体をアルミニウム酸化物に転換させるステップと、（３）前記熱処理された廃電池からアルミニウム酸化物粉末及び正極活物質粉末を回収するステップと、を含む。

図２は、本発明の廃電池の処理方法を説明するためのフローチャートである。
以下では、図２と共に本発明の各ステップについてより具体的に説明する。

まず、廃正極を含む廃電池を準備する（Ｓ１０）。
本発明において、前記廃電池は、二次電池製造工程で発生した電極スクラップ、二次電池製造工程で不良が発生した電池または使用後に廃棄された二次電池などを全て含む概念である。

前記廃電池は廃正極を含むことが好ましく、この際、前記廃正極はアルミニウム集電体と、前記アルミニウム集電体の少なくとも一表面に形成された正極活物質層とを含む。必要に応じて、前記廃電池は廃負極をさらに含むものであってよい。

前記正極活物質層は、正極活物質、バインダー及び／または導電材を含むものであってよい。
前記正極活物質は、当該技術分野で使用される一般的な正極活物質であってよく、例えば、リチウム遷移金属酸化物であってよい。

好ましくは、前記正極活物質は、リチウムとニッケル、コバルト及びマンガンのうち少なくとも１つ以上の遷移金属を含む正極活物質であってよい。具体的な例としては、前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）；リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）；Ｌｉ［Ｎｉ_ａＣｏ_ｂＭｎ_ｃＭ^１ _ｄ］Ｏ_２（前記式において、Ｍ^１は、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選択されるいずれか１つ又はこれらのうち２種以上の元素であり、０．３≦ａ＜１．０、０≦ｂ≦０．５、０≦ｃ≦０．５、０≦ｄ≦０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である）；Ｌｉ（Ｌｉ_ｅＭ^２ _{ｆ－ｅ－ｆ’}Ｍ^３ _ｆ’）Ｏ_２－ｇＡ_ｇ（前記式において、０≦ｅ≦０．２、０．６≦ｆ≦１、０≦ｆ’≦０．２、０≦ｇ≦０．２であり、Ｍ^２は、Ｍｎと、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＴｉからなる群から選択される１種以上を含み、Ｍ^３は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂからなる群から選択される１種以上であり、Ａは、Ｐ、Ｆ、Ｓ及びＮからなる群から選択される少なくとも１種以上である）などの層状化合物や１またはそれ以上の遷移金属で置換された化合物；Ｌｉ_１＋ｈＭｎ_２－ｈＯ_４（前記式において、０≦ｈ≦０．３３）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２などのリチウムマンガン酸化物；化学式ＬｉＮｉ_１－ｉＭ^４ _ｉＯ_２（前記式において、Ｍ^４＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａであり、０．０１≦ｉ≦０．３）で表されるＮｉサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ_２－ｊＭ^５ _ｊＯ_２（前記式において、Ｍ^５＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａであり、０．０１≦ｊ≦０．１）又はＬｉ_２Ｍｎ_３Ｍ^６Ｏ_８（前記式において、Ｍ^６＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ）で表されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のＬｉの一部がアルカリ土類金属イオンで置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４などであってよい。好ましくは、前記正極活物質は、遷移金属としてニッケル、コバルト、及びマンガンを含むリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物であってよい。

前記バインダーは、電極活物質粒子間の付着及び電極活物質と集電体との接着力を向上させる役割を果たすものであって、当該技術分野で使用される一般的な電極バインダーが使用されてよい。前記バインダーの具体的な例としては、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＰＶＤＦ－ｃｏ－ＨＦＰ）、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、でんぷん、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン－ジエンポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化－ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、又はこれらの様々な共重合体などが挙げられ、これらのうち１種単独または２種以上の混合物が使用されてよい。

前記導電材は、電極に導電性を付与するために使用されるものであって、構成される電池において、化学変化を引き起こすことなく電子伝導性を有するものであれば、特に制限なく使用可能である。具体的な例としては、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛；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、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、炭素繊維などの炭素系物質；銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉末または金属繊維；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウイスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；またはポリフェニレン誘導体などの伝導性高分子などが挙げられ、これらのうちの１種単独または２種以上の混合物が使用されてよい。

また、前記廃電池が廃負極を含む場合、前記廃負極は、銅集電体及び前記銅集電体上に位置する負極活物質層を含む。前記負極活物質層は、負極活物質と共に選択的にバインダー及び導電材を含むことができる。この際、前記負極活物質層に含まれるバインダーまたは導電材は、上述した正極で説明したものと同じである。

前記負極活物質としては、リチウムの可逆的な挿入及び脱離の可能な化合物が使用されてよい。具体的な例としては、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛化炭素繊維、非晶質炭素などの炭素質材料；あるいはＳｉ‐Ｃ複合体またはＳｎ‐Ｃ複合体のように前記金属質化合物と炭素質材料とを含む複合物などが挙げられ、これらのうちいずれか１つまたは２つ以上の混合物が使用されてよい。

一方、前記廃電池が使用された後に廃棄された二次電池である場合、電解液（電解質）を含んでいてもよい。このように廃電池に電解液が含まれた場合であれば、前記廃電池の準備ステップにおいて廃電池から電解液を除去し、廃電池を不活性化するステップを行うことが好ましい。前記電解液除去及び電池不活性化ステップは、例えば、廃電池を打ち抜き又は切断した後、塩水に保管する方法で行われることができる。但し、前記ステップは必須ではなく、電極スクラップや電解液を含まない廃電池の場合には不要である。

前記のような過程を通じて廃電池が準備されると、必要に応じて、破砕（ｓｈｒｅｄｄｉｎｇ）工程を行うことができる（Ｓ２０）。前記破砕工程は、廃電池を数十ｍｍ～数百ｍｍの大きさになるように破砕（粗粉砕）する方法で行われることができる。前記破砕工程は必須ではないが、破砕工程を行う場合、熱処理時に反応面積が広くなり、粉末化をより円滑に行うことができる。

次いで、前記廃電池を熱処理する（Ｓ３０）。前記熱処理は、大気雰囲気または酸化雰囲気で６５０℃以上の温度で行われる。前記のような雰囲気及び温度範囲で熱処理を行う場合、廃正極に含まれたアルミニウム集電体が溶融しながらアルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）に変換される。

この際、前記熱処理雰囲気は、具体的には、２１モル％～９９モル％の酸素を含む大気雰囲気または酸素雰囲気であってよい。前記熱処理を大気または酸化雰囲気ではなく不活性雰囲気や真空下で行う場合、６５０℃以上の温度で熱処理を行ってもアルミニウムの酸化反応が起こらないため、アルミニウム酸化物への変換が発生しない。

一方、前記熱処理温度は６５０℃以上、好ましくは６５０℃～１，０８０℃であってよい。廃電池を６５０℃以上の温度で熱処理する場合、アルミニウム集電体が溶融しながらアルミニウム酸化物に変換され、このような組成の変化によりアルミニウム集電体が粉末化する。また、熱処理温度が前記範囲を満たす場合、熱処理過程で正極活物質層に含まれたバインダーが気化して正極活物質粒子間の結合力が低下して正極活物質層も粉末化する。

熱処理温度が６５０℃未満の場合には、アルミニウム集電体の表面に存在するアルミニウムの全てがアルミニウム酸化物に転換されず、そのうち一部のみがアルミニウム酸化物に転換されるため、アルミニウム集電体が板状の形態を保持し、粉末化がなされない。一方、前記廃電池が廃負極を含む場合であれば、銅集電体の溶融温度である１，０８０℃以下の温度で熱処理を行うことが好ましい。銅集電体の溶融温度よりも高い温度で熱処理が行われる場合、熱処理過程で銅集電体が溶融して銅の流入による不純物が発生し得るためである。銅の流入による不純物が発生する場合、銅を除去するための精製工程が求められることがあり、この過程で有価金属の損失が発生して回収率が低下し得る。

また、本発明による方法は、必須ではないが、前記廃電池が廃負極を含む場合であれば、廃負極の負極活物質層内の炭素を除去するステップをさらに行うことができる。具体的には、前記負極活物質層内の炭素を除去するステップは、廃電池を２５０℃～５００℃の温度で熱処理する方法で行われることができる。

例えば、前記炭素を除去するステップは、上述した６５０℃以上の温度で熱処理するステップの前に、廃電池を２００℃～５００℃の温度で予備熱処理して行われてもよい。

または、前記炭素を除去するステップは、前記６５０℃以上の温度で熱処理するステップを多段昇温方式で行う方法によって行われてもよい。

この際、前記予備熱処理は、６５０℃未満の温度、例えば、２５０℃～５００℃で行われてもよく、酸化雰囲気または大気雰囲気で行われてもよい。前記多段昇温は、例えば、前記廃電池を２５０℃～５００℃の温度範囲で一次昇温させた後、一定時間の間保持しながら熱処理してから、６５０℃以上の温度範囲で二次昇温して熱処理を行うものであってよい。前記のように、予備熱処理を行うか、又は多段昇温熱処理を行う場合、負極活物質層内の炭素が酸素と反応して一酸化炭素または二酸化炭素に転換されて気体状態で排出される。前記炭素除去ステップの熱処理温度が前記範囲を満たす場合、炭素と酸素の反応により局部的に過度に発熱する現象を防止することができ、負極活物質層の炭素を効果的に除去することができる。

一方、前記熱処理は、例えば、廃電池を、熱源を備えた熱処理炉に装入した後に加熱することにより行われてもよい。前記熱処理炉は、内部に廃電池を装入することができる空間を備え、その内部又はその外部に熱源を含み、前記熱処理炉の一側部には廃電池を投入することができる投入路を備え、反応が完了した結果物を回収することができる排出部を有するものであり、且つ酸化反応を誘導することができるものであれば、特に制限なく使用することができ、例えば、マッフル炉（ｍｕｆｆｌｅｆｕｒｎａｃｅ）、火炉（ｈｅａｒｔｈｆｕｒｎａｃｅ）、ロータリーキルン炉（ｒｏｔａｒｙｋｉｌｎｆｕｒｎａｃｅ）のうちいずれか１つを使用するものであってよい。また、前記熱源としては、ガスバーナー（ｂｕｒｎｅｒ）、石炭バーナー、抵抗加熱体またはＩＲランプなどを使用することができるが、これらに制限されなくてもよい。

次に、前記熱処理された廃電池からアルミニウム酸化物粉末及び正極活物質粉末を回収する（Ｓ４０）。
上述したように、大気または酸化雰囲気で６５０℃以上の温度で熱処理を行う場合、アルミニウム集電体が溶融しながらアルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）に変換され、このような組成の変化により集電体の硬度及び脆性などの物理的物性も変化するようになり、転換されたアルミニウム酸化物は球状の微細粒子に転換されるようになる。アルミニウム酸化物粒子に転換された集電体は、各粒子間の結合力が弱いため、小さな衝撃にも粉末化しやすい。また、前記熱処理過程で活物質粒子を結合していたバインダーが気化しながら集電体から脱離して粉末化する。したがって、本発明の方法によれば、別途の破粉砕設備がなくても、前記熱処理された廃電池からアルミニウム酸化物粉末及び正極活物質粉末を容易に回収することができる。

この際、前記アルミニウム酸化物粉末は、粒径が数ｍｍ以下、例えば、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１～５ｍｍ程度であってよい。アルミニウム酸化物粉末の粒径が前記範囲を超えて粗大に生成される場合、アルミニウム酸化物粉末の内部に正極活物質粉末が含まれて固くなる可能性があり、アルミニウム酸化物粉末の内部に正極活物質が拘束されると、後述する有価金属の回収ステップで酸性溶液を用いた浸出工程から有価金属が容易に回収されず、有価金属回収率が低下し得る。

一方、本発明の廃電池の処理方法は、必要に応じて、前記のような過程を通じて回収された粉末から有価金属を回収する後工程をさらに実施することができる。

具体的には、回収された正極活物質粉末とアルミニウム酸化物粉末を酸性溶液に投入して正極活物質粉末から有価金属を回収するステップをさらに実施することができる。

この際、前記酸性溶液は強酸溶液、例えば、硫酸溶液または塩酸溶液であってよい。酸性溶液に正極活物質粉末とアルミニウム酸化物粉末を投入すると、正極活物質粉末内の有価金属は酸性溶液に浸出される。しかし、アルミニウム酸化物は、酸素と強いイオン結合を形成しているため、酸性溶液に容易に浸出されず、大部分は残留物（ｒｅｓｉｄｕｅ）の形態で酸性溶液内に沈殿する。したがって、酸性溶液には殆ど正極活物質粉末内の有価金属が浸出され、アルミニウムの浸出量は著しく少ない。よって、浸出液からアルミニウムを抽出する精製過程を経ずとも、不純物の含量の少ない有価金属を回収することができる。

従来の機械的破粉砕方法などを通じて集電体及び正極活物質層を粉末化する場合には、回収された粉末に集電体に含まれたアルミニウムが含まれるが、アルミニウムの場合、ｐＨ４以上の酸性溶液において塩の形態で沈殿する。したがって、従来は、酸性溶液に正極活物質粉末を溶解させた後、前記溶液のｐＨを４～６程度に調節してアルミニウムを沈殿させ、アルミニウム沈殿物を除去した後に有価金属浸出工程を実施することが一般的であった。しかし、この過程で、アルミニウムだけでなく正極活物質内の有価金属の一部も共沈して損失することがあり、最終回収される有価金属回収率が低下するという問題点があった。しかし、本発明の方法によれば、アルミニウムがアルミニウム酸化物粉末に転換されるため、従来に比べて酸性溶液に溶解するアルミニウム量が少なく、これにより、前記のようなアルミニウム精製工程を省略または最小化することができる。したがって、本発明の方法によれば、有価金属の損失量を最小化することができ、高い有価金属回収率を得ることができる。

一方、本発明の廃電池の処理方法は、必要に応じて、前記酸性溶液からアルミニウム酸化物を分離するステップをさらに実施することができる。この際、前記アルミニウム酸化物の分離ステップは、例えば、濾過及び水洗工程を通じて前記酸性溶液から未溶解物（Ｒｅｓｉｄｕｅ）であるアルミニウム酸化物を分離するものであってよい。前記のようなアルミニウム酸化物の分離ステップを行う場合、浸出液内の不純物量をさらに低減することができる。前記沈殿したアルミニウム酸化物を分離するステップは、有価金属浸出の初期段階で行われることがより好ましい。

以下、具体的な実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。
実施例１
アルミニウム集電体上に正極活物質層が形成された正極スクラップを準備した後、熱処理炉に装入し、大気雰囲気で６５０℃で熱処理した。
図３には、前記熱処理を行う前の正極スクラップ（図３（ａ））と、前記熱処理後の状態（図３（ｂ））を撮った写真が示されている。図３によって、前記熱処理後に集電体と正極活物質がいずれも粉末化したことが確認できる。

比較例１
アルミニウム集電体上に正極活物質層が形成された正極スクラップを準備した後、熱処理炉に装入し、大気雰囲気で６００℃で熱処理した。
図４には、前記熱処理を行う前の正極スクラップ（図４（ａ））と、前記熱処理後の状態（図４（ｂ））を撮った写真が示されている。図４によって、６００℃で熱処理を行った場合、正極活物質層は粉末化して集電体から脱離したが、集電体は板状の形態をそのまま保持していることが確認できる。

Claims

アルミニウム集電体、及び前記アルミニウム集電体の少なくとも一表面に形成された正極活物質層を含む廃正極を含む廃電池を準備するステップと、
前記廃電池を大気雰囲気または酸化雰囲気下で６５０℃以上の温度で熱処理して前記アルミニウム集電体をアルミニウム酸化物に転換させるステップと、
前記熱処理された廃電池からアルミニウム酸化物粉末及び正極活物質粉末を回収するステップと、を含むことを特徴とする廃電池の処理方法（前記熱処理された廃電池を炭素の存在下で還元熔融して、スラグと有価金属を含む合金とを得る還元熔融工程を行うもの、および前記熱処理された廃電池に対して過酸化水素と無機酸との混合物による処理を行うものを除く）。
前記熱処理は６５０℃～１０８０℃で行うことを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
前記廃電池を熱処理する前に廃電池を破砕するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
前記大気雰囲気または酸素雰囲気は、２１モル％～９９モル％の酸素を含む雰囲気であることを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
前記廃電池が電解質を含む電池であり、
前記廃電池を準備するステップは、前記廃電池から前記電解質を除去し、前記廃電池を不活性化するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
前記廃電池は銅集電体を含む廃負極をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
前記廃電池を準備するステップより後であって、前記アルミニウム集電体を前記アルミニウム酸化物に転換させるステップより前に、前記廃負極の負極活物質層内の炭素を除去するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の廃電池の処理方法。
前記炭素を除去するステップは、前記廃電池を２５０℃～５００℃の温度で予備熱処理することを特徴とする、請求項７に記載の廃電池の処理方法。
前記廃電池を６５０℃以上の温度で熱処理するステップは多段昇温方式で行われることを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
前記多段昇温は、前記廃電池を２５０℃～５００℃の温度範囲で一次昇温させた後、一定時間の間保持しながら熱処理してから、６５０℃以上の温度範囲で二次昇温して熱処理を行うことを特徴とする、請求項９に記載の廃電池の処理方法。
前記熱処理された廃電池から回収されたアルミニウム酸化物粉末は、粒径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の廃電池の処理方法。
アルミニウム集電体、及び前記アルミニウム集電体の少なくとも一表面に形成された正極活物質層を含む廃正極を含む廃電池を準備するステップと、
前記廃電池を大気雰囲気または酸化雰囲気下で６５０℃以上の温度で熱処理して前記アルミニウム集電体をアルミニウム酸化物に転換させるステップと、
前記熱処理された廃電池からアルミニウム酸化物粉末及び正極活物質粉末を回収するステップと、
前記回収された正極活物質粉末とアルミニウム酸化物粉末を酸性溶液に投入して、前記正極活物質粉末から有価金属を回収するステップと、を含むことを特徴とする廃電池の処理方法。
前記酸性溶液からアルミニウム酸化物を分離するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の廃電池の処理方法。
前記アルミニウム酸化物を分離するステップは、濾過及び水洗工程を通じて前記酸性溶液から未溶解物（Ｒｅｓｉｄｕｅ）であるアルミニウム酸化物を分離することを特徴とする、請求項１３に記載の廃電池の処理方法。
前記酸性溶液は、硫酸または塩酸のうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の廃電池の処理方法。