JPH10330855A - リチウムイオン二次電池からの有価物の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リチウムイオン二次電池から外装材の内部の有
価物を効率的に回収する方法を提供することである。 【解決手段】リチウムイオン二次電池を、８００℃以上
に加熱された炉に投入し、電池を破裂させコバルトを含
む有価物を粉末状で分離回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池から有価物例えばコバルトを回収する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、小型、軽量
で高電気容量かつ高電圧であり、ノ−トブックパソコ
ン、携帯電話、デジタルカメラ等の携帯用の電子機器を
中心に広範に利用されている。本電池では、正極は、例
えば活物質として有価金属であるコバルトとリチウムの
複合酸化物がアルミニウム箔に塗布されており、負極は
銅箔に活物質である炭素系の材料が塗布されている。ま
た、電池外装材として缶状の主に鉄が使用されている。
このように、リチウムイオン二次電池にはコバルト等の
有価物が含まれている。

【０００３】一方、本電池は製造過程で不良品が発生す
る。また、本電池は上述のように広範に使用されてお
り、使用機器および電池の寿命に伴い廃棄されることに
なる。これらの製造工程での不良品並びに使用済電池よ
りコバルト等の有価物を効率的かつ安価に回収すること
は資源の有効利用の観点より非常に重要である。従来、
使用済みリチウムイオン二次電池からの有価物を回収す
る方法として、燃焼、破砕後、篩分けする方法を中心と
して提案されている（特開平６−３４６１０１）。しか
しながら、燃焼済みリチウムイオン二次電池は外装材が
比較的厚く、且つ電極材料が緻密な巻物になっているた
め難破砕物である。そのため、破砕ができたとしても非
常に破砕効率が悪く、また、破砕物は外装材で巻き込ま
れたような状態となりコバルトを含む有価物を、容易に
回収率良く篩分けすることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リチウムイオン二次電
池からコバルト等の有価物を効率的に回収する方法を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、リ
チウムイオン二次電池を、８００℃以上に加熱した炉に
投入し、電池を破裂させ、外装材から有価物粉末を分離
することを特徴とするリチウムイオン二次電池からの有
価物の回収方法ある。更に、本発明を工業的に実施する
には、ロータリーキルンが最適に使用できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】リチウムイオン二次電池は、電池
の外装材と電池の内容物〔正極、負極及び電解質（電解
液）〕からなっており、電解液の成分として有機物質を
含む。すなわち、有機物質は電解液であるプロピレンカ
−ボネ−ト等の有機溶剤、電解液に溶解している六フッ
化リン酸リチウム等の電解質、電極間に絶縁体薄膜とし
て用いる多孔質ポリプロピレン、並びに、活物質の結着
剤であるポリフッ化ビニリデン等である。特に、有機溶
剤は１００℃前後の引火点を持ち易燃性であり、電池中
に１０〜２０重量％程度含まれている。

【０００７】本発明においては、リチウムイオン二次電
池を８００℃以上の高温の炉内に直接投入する。その
際、電池は急激に温度上昇するため、電池の内容物中の
可燃物は爆発的に燃焼し電池は破裂し、外装材と電池の
内容物中の有価物を効率的に分離することができる。通
常、電池の外装材は、金属製の筒型例えば底のある円筒
型等であり、内部に巻物状の電池構造体を入れ上蓋を被
せた構造となっており、上蓋は円筒にかしめ付てある。
破裂とは、電池が高温の炉内に置かれると急激に電池の
内容物である有機物質が膨張し上蓋が抜け更に銅箔等の
電池構造体が外装体から抜け出て燃焼し、有価物粉末が
生成されることである。電池には、通常、ガス抜きの小
穴が外装材に設けられているが急激な加熱による場合は
この小穴では不十分であり破裂が起こる。

【０００８】電池を破裂させるためには、電池を投入す
る燃焼炉の温度は８００℃以上であり、好ましくは９０
０℃以上、より好ましくは１０００℃以上である。８０
０℃未満では、９０％以上の電池を破裂させることがで
きなくなり、本発明の目的を奏することができなくな
る。電池が破裂すると、外装材で包含された内容物が吹
き出て燃焼し、有価物粉末ができる。外装材の外に出た
有価物粉末の処理は、種々の公知の方法が採用できる。
例えば、燃焼により有機成分が消失するため元来微粉で
ある粉末成分を、燃焼ガスに乗せて燃焼炉外に容易に取
り出すことができる。燃焼ガス中の有価物粉末は、重力
沈降、サイクロン、バグフィルタ−等の公知の方法によ
り回収できる。また、洗浄塔を利用し湿式にても回収が
可能である。又、微粉にならない有価物粉末は、必要に
応じて篩分け等により分離することもでき、又、篩分け
前に破裂した外装材を更に付加的に破砕して、その後篩
分けして分離してもよい。

【０００９】本発明の実施に用いる燃焼炉は、燃焼およ
び有価物粉末の回収に必要な十分の空気を供給し、かつ
排出できるものであればいかなる形式の燃焼炉でも採用
が可能である。ただし、連続大量処理が可能で、かつ空
気の流入、排出が容易であるロ−タリ−キルンが好まし
い。ロータリキルンによる場合、ロータリキルンの回転
により破裂した電池外装材及び内容物がロータリキルン
内を回動し有価物粉末を含む電池の内容物は、完全に電
池から出るため、有価物の粉末は燃焼ガスに乗って焼成
炉外に出るが、電極材料である銅箔、電池外装材である
鉄等の金属は、別途焼成炉より排出され、分離回収され
る。

【００１０】有価物とは、電池外装材で保持された内容
物例えば負極、正極及び電解液に含まれる回収を目的と
される物質であり、電池の種類により種々異なるが、マ
ンガン、リチウム、バナジウム、ニッケル、コバルトな
どがある。リチウムイオン二次電池から有価物を回収す
るためには、電池を燃焼後、破砕工程が必須であった。
しかしながら、破砕工程を経ることは、焼成済みリチウ
ムイオン二次電池が、難破砕物であるため、非常に効率
が悪くなったが、本発明による方法を採用すると破砕工
程を経ずに効率的に有価物を回収することができる。

【００１１】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、これにより、本発明を何ら限定するものではな
い。

【００１２】実施例１ 容積約４．５リットル（１５ｃｍ×１０ｃｍ×３０ｃ
ｍ）の小型炉を８５０℃に保持し、円筒型リチウムイオ
ン二次電池（直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍ、重量３９．
４ｇ）を３本（全重量１１８．２ｇ）投入したところ、
数秒後に爆発音と共に破裂し燃焼した。すべての電池の
上蓋が外れ、外装材と電池内容物（銅箔及び有価物粉
末）に分かれていた。外装材は、上蓋のない円筒と上蓋
で焼成前の形状を維持しており、全重量は２５．５ｇで
あった。電池内容物は、巻物状の銅箔１１．１ｇと黒色
の有価物粉末５５．５ｇになり、有価物粉末は６０メッ
シュ以下でコバルトを３７．５％含んでいた。

【００１３】比較例１ 実施例１と同一の小型炉を７００℃に保持しリチウムイ
オン二次電池（直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍ）を３本投
入し燃焼させたが、１本のみ破裂燃焼し、他の２本は形
態を保ったまま燃焼していた。

【００１４】実施例２ 長さ８０００ｃｍ、直径５００ｃｍのロ−タリ−キルン
を、あらかじめ、灯油バ−ナ−を燃焼させ、９００℃に
昇温し、使用済みリチウムイオン二次電池を順次投入し
た。電池は急激に高温にさらされるため電池中の有機溶
剤等の可燃物が急激に燃焼、破裂し、コバルトを含む有
価物粉末が燃焼ガス中に吹き出した。電池は自燃するた
めキルンの温度は上昇し、灯油バ−ナ−を絞りながら最
終的には完全に電池の燃焼のみで１０５０℃程度に温度
を維持し、電池の投入を継続した。このロ−タリ−キル
ンでは電池を１５０Ｋｇ／ｈｒ投入することで１０５０
℃を維持し電池の破裂を伴う燃焼は継続した。

【００１５】電池の９７．５％（重量）が破裂した。有
価物粉末を含むキルンより排出される排ガスは、重力沈
降槽，サイクロン，バグフィルタ−を経由し、それぞれ
の粉末捕集装置にて、コバルトを含む有価物粉末が回収
された。電池８５０Ｋｇを燃焼し、燃焼した外装材１７
８Ｋｇと電池内容物（銅箔と有価物粉末）を４６８Ｋｇ
得た。外装材は、上蓋のない円筒と上蓋で多少変形した
ものもあるが焼成前の形状をほぼ維持していた。電池内
容物は、銅箔７８Ｋｇと有価物粉末３９０Ｋｇであり、
有価物粉末は、６０メッシュ以下でコバルトを３８．３
％含んでいた。

【００１６】

【発明の効果】リチウムイオン二次電池はコバルトをは
じめとして銅、鉄等の有価物が含まれている。本発明に
よると実質的に電池を破砕することなく、電池の内容物
中の有価物を外装材から分離することができ、コバルト
等の高価な有価物を効率的に低コストで回収することが
できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リチウムイオン二次電池を、８００℃以上
   に加熱した炉に投入し、電池を破裂させ、外装材から有
   価物粉末を分離することを特徴とするリチウムイオン二
   次電池からの有価物の回収方法
2. 【請求項２】炉がロータリーキルンである請求項１記載
   の方法