(57)【要約】【課題】廃リチウムイオン電池の型などの仕様によらず、特に電極などの有価物を脆化させることなく効率的に回収可能な廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方を提供する。【解決手段】廃リチウムイオン電池を焙焼して得た焙焼物から有価物を回収する廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法であって、廃リチウムイオン電池のケースの仕様に関する情報を取得するステップＡと、取得した前記ケースの仕様に関する情報に基づいて焙焼温度範囲及び焙焼時間範囲の少なくとも一方を設定するステップＢと、前記焙焼温度範囲内の温度及び前記焙焼時間範囲の時間で廃リチウムイオン電池を焙焼するステップＣと、を含む廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃リチウムイオン電池を焙焼して得た焙焼物から有価物を回収する廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法であって、
廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を取得するステップＡと、
取得した前記仕様に関する情報に基づいて焙焼温度範囲及び焙焼時間範囲の少なくとも一方を含む焙焼条件を決定し、前記焙焼条件に従い廃リチウムイオン電池を焙焼するステップＢと、
を含むことを特徴とする廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法。
【請求項２】
請求項１に記載の廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法において、前記ステップＡにおける仕様に関する情報として、廃リチウムイオン電池の外形の情報を含むことを特徴とする廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法において、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報と、廃リチウムイオン電池の仕様に基づく最適な焙焼条件とを含むデータベースを参照して焙焼条件を決定することを特徴とする廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法において用いるデータベースの作成方法であって、
廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を把握するステップと、
前記把握した仕様と同じ仕様の２以上の廃リチウムイオン電池に対して複数の焙焼条件による焙焼をし、前記複数の焙焼条件から最適な焙焼条件を決定するステップと、
前記廃リチウムイオン電池の仕様と、前記仕様に対する前記最適な焙焼条件との対応関係を記憶装置に記憶するステップと、
を含むことを特徴とするデータベースの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法及び該回収方法に用いるデータベースの作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両用の電源として用いられるリチウムイオン電池は、リチウムイオン電池セルとして電池モジュールに複数配列され、電池モジュールを樹脂製や金属製の箱型筐体内に複数収納した電池パックとして車両に搭載される。この電池パックにおいて、複数の電池モジュールはワイヤーハーネス等で電気的に接続され、電池パックには、さらに電池制御システムや強電回路を遮断する回路やスイッチ等が搭載されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、アルミ箔にリチウム、コバルト、ニッケル等を塗布した正極材と、銅箔に黒鉛等を塗布した負極材と、電解液と、セパレーター等からなるため、リチウム、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム等の有価物を含む。そのため、廃棄されたリチウム電池からこれらの有価物を回収することは、資源に乏しいわが国にとって極めて有益である。
【０００４】
廃リチウムイオン電池から上記有価物を回収するため、焙焼、破砕又は粉砕、篩い分け、選別等による分離回収が行われている。焙焼処理は、電解液に含まれるプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の有機溶媒、六フッ化リン酸リチウムの支持塩、ポリエチレンやポリプロピレン等のセパレーターを熱分解し、除去することを目的としている。リチウムイオン二次電池の焙焼処理又は有価物の回収方法については、特許文献１〜３等に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２７５６５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７０４８０号公報
【特許文献３】特開２０１５−２１９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
廃リチウムイオン電池をリサイクルするには、アルミ電極を溶融させないだけではなく、箔状のアルミ電極を脆くさせず、箔のまま回収することが重要である。しかしながら、リチウムイオン電池のセルは、円筒型、角型、及びラミネート型に大別され、本発明者らの検討によると、すべての型に対して同じ温度で焙焼しても有価物を好適に回収できるとは限らない。具体的には、円筒型、角型は頑強なケースに収容され、ある程度の高温で焙焼しても内部の電極は脆化しないが、ラミネート型は金属コーティングされた樹脂ケースであり、内部の電極は比較的低温で脆化しやすい。上記特許文献１〜３のいずれにも、リチウムイオン電池の型ごとに温度などの焙焼条件を変更するといったことは考慮されておらず、改善の余地が残されていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、廃リチウムイオン電池の型などの仕様によらず、特に電極などの有価物を脆化させることなく効率的に回収可能な廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法及び該回収方法において好適に使用し得るデータベースの作成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法（以下、本発明の回収方法と称する場合がある。）は、廃リチウムイオン電池を焙焼して得た焙焼物から有価物を回収する廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法であって、
廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を取得するステップＡと、
取得した前記仕様に関する情報に基づいて焙焼温度範囲及び焙焼時間範囲の少なくとも一方を含む焙焼条件を決定し、前記焙焼条件に従い廃リチウムイオン電池を焙焼するステップＢと、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の回収方法においては、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を取得し、その情報に基づき、廃リチウムイオン電池に適した焙焼条件（温度・時間）で焙焼を行うため、特にアルミ電極を脆化させずに回収することができる。
【００１０】
本発明の回収方法において、前記ステップＡにおける仕様に関する情報として、廃リチウムイオン電池の外形の情報を含むことが好ましい。例えば、廃リチウムイオン電池がラミネート型の場合は、角型又は円筒型の場合よりも、焙焼温度が高温又は焙焼時間が長時間であると内部の電極が脆化しやすい。そこで、外形の情報、すなわち角型、円筒型、ラミネート型の情報により、焙焼温度又は焙焼時間を決定することで、いずれの型の場合も電極の脆化を抑えつつ電極などの有価物を回収することができる。
【００１１】
本発明の回収方法において、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報と、廃リチウムイオン電池の仕様に基づく最適な焙焼条件とを含むデータベースを参照して焙焼条件を決定することが好ましい。上記のようなデータベースを作成し、任意の廃リチウムイオン電池に対し、そのデータベースを参照して最適な焙焼条件を決定し、その焙焼条件で焙焼することで、有価物の脆化を防止しつつ効率良く回収することができる。
【００１２】
一方、本発明のデータベースの作成方法は、廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法において用いるデータベースの作成方法であって、
廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を把握するステップと、
前記把握した仕様と同じ仕様の２以上の廃リチウムイオン電池に対して複数の焙焼条件による焙焼をし、前記複数の焙焼条件から最適な焙焼条件を決定するステップと、
前記廃リチウムイオン電池の仕様と、前記仕様に対する前記最適な焙焼条件との対応関係を記憶装置に記憶するステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明のデータベースの作成方法により、同じ仕様の複数の廃リチウムイオン電池に対して異なる２以上の焙焼条件で焙焼して、電極の脆化を抑えられるなどの最適な焙焼条件を見出し、その焙焼条件を廃リチウムイオン電池の仕様ごとにデータベースとして記憶手段に記憶する。そして、作成したデータベースを用いることで、上記の通り、任意の廃リチウムイオン電池の最適な焙焼条件を決定して焙焼することができるため、より効率良く有価物を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理装置の一実施の形態を示す全体横断面図。
【図２】本発明に係る廃リチウムイオン電池の処理装置の一実施の形態を示す全体縦断面図。
【図３】図１及び図２の処理装置に用いられる耐熱容器の容器本体を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は底面図。
【図４】図１及び図２の処理装置に用いられる耐熱容器の蓋を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図。
【図５】図３の容器本体及び図４の蓋を組み合わせて耐熱容器を構成した状態を示す縦断面図。
【図６】図１及び図２の処理装置における熱処理炉に投入される直前の耐熱容器を示す横断面図。
【図７】図１及び図２の処理装置における熱処理炉に投入される直前の耐熱容器を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法は、廃リチウムイオン電池を焙焼して得た焙焼物から有価物を回収する廃リチウムイオン電池からの有価物の回収方法であって、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を取得するステップＡと、取得した前記仕様に関する情報に基づいて焙焼温度範囲及び焙焼時間範囲の少なくとも一方を含む焙焼条件を決定し、前記焙焼条件に従い廃リチウムイオン電池を焙焼するステップＢと、を含むことを特徴とする。以下に、各ステップについて説明する。
【００１６】
［ステップＡ］
ステップＡにおいては、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を取得する。廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報とは、外形、ケースの耐熱性、製品情報、重量、サイズ、公称電圧、ケースの材質、正極の材質などの情報が挙げられる。特に、当該仕様に関する情報としては、例えば、円筒型、角型、又はラミネート型など、外形を含む情報とすることが好ましい。
【００１７】
［ステップＢ］
ステップＢにおいては、取得した前記仕様に関する情報に基づいて焙焼温度範囲及び焙焼時間範囲の少なくとも一方を含む焙焼条件を決定し、前記焙焼条件に従い廃リチウムイオン電池を焙焼する。仕様に関する情報として、例えば、外形の場合、円筒型、角型及びラミネート型のいずれかに大別される。そして、外形に基づく焙焼条件は、以下の条件１及び条件２の少なくとも一方に基づいて決定することが好ましい。
条件１：焙焼温度範囲の上限を、角型又は円筒型の場合よりもラミネート型の場合の方が低くなるように決定する。
条件２：焙焼時間範囲の上限を、角型又は円筒型の場合よりもラミネート型の場合の方が短くなるように決定する。
【００１８】
上記のように外形に基づいて焙焼条件を決定するのは、ラミネート型は焙焼温度が高いと（又は焙焼時間が長いと）内部の電極が脆化しやすく、逆に角型又は円筒型は、ラミネート型よりも焙焼温度の上限を高く（又は焙焼時間を長く）設定することができるためである。すなわち、ラミネート型は角型又は円筒型よりも焙焼温度を低く（又は焙焼時間を短く）設定して内部の電極の脆化を抑え、角型又は円筒型は内部の電極の脆化の恐れが少ないためラミネート型よりも焙焼温度を高く（又は焙焼時間を長く）設定して効率良く焙焼するのである。
【００１９】
廃リチウムイオン電池の内部の電極を良好な状態で回収するため、電極が溶融して他の金属などと一体化しないようにする必要がある。リチウムイオン電池に使用される低融点の金属単体としてはアルミニウムが挙げられるため、アルミニウムの融点（６６０℃）未満の温度を焙焼温度の上限とすればよい。また、焙焼温度の下限は種々の材料の熱分解が十分に進行する温度とすることが好ましい。焙焼温度の範囲は、４５０℃以上６６０℃未満とし、この範囲内で温度を決定することが好ましい。
【００２０】
例えば、角型又は円筒型の場合には例えば４５０℃以上６６０℃未満の範囲を設定し、ラミネート型の場合には例えば４５０℃以上５５０℃以下の範囲を設定することができる。このように焙焼温度範囲を設定することで、ラミネート型のものであっても、アルミニウム電極などを脆化させずに効率良く焙焼することができる。
【００２１】
また、焙焼時間は焙焼温度により異なるが、例えば、角型又は円筒型の場合に５５０℃で焙焼する場合、３〜１０時間とすることが好ましい。また、ラミネート型の場合に５５０℃で焙焼する場合、３時間以下とすることが好ましい。
【００２２】
以上は、リチウムイオン電池の仕様に関する情報に基づいて焙焼条件を決定しその条件で焙焼するものであるが、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報と、廃リチウムイオン電池の仕様に基づく最適な焙焼条件とを含むデータベースを参照して焙焼条件を決定することが好ましい。このようなデータベースを作成し、任意の廃リチウムイオン電池に対し、そのデータベースを参照して最適な焙焼条件で焙焼することで、有価物の脆化を防止しつつ効率良く有価物を回収することができる。また、任意の廃リチウムイオン電池の最適焙焼条件を、上記データベースと画像認識装置などとを駆使し、自動的に決定するなどしてオートメーション処理することも可能となる。
【００２３】
次いで、上記のような本発明の回収方法に用いられるデータベースの作成方法について説明する。本発明のデータベースの作成方法は、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を把握するステップ（以下、「ステップａ」と称する。）と、前記把握した仕様と同じ仕様の２以上の廃リチウムイオン電池に対して複数の焙焼条件による焙焼をし、前記複数の焙焼条件から最適な焙焼条件を決定するステップ（以下、「ステップｂ」と称する。）と、前記廃リチウムイオン電池の仕様と、前記仕様に対する前記最適な焙焼条件との対応関係を記憶装置に記憶するステップ（以下、「ステップｃ」と称する。）と、を含むことを特徴とする。以下、各ステップについて説明する。
【００２４】
［ステップａ］
ステップａにおいては、廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報を把握する。廃リチウムイオン電池の仕様に関する情報とは、上記の通り、外形、ケースの耐熱性、製品情報、重量、サイズ、公称電圧、ケースの材質、正極の材質などの情報が挙げられ、それらについて把握する。
【００２５】
［ステップｂ］
ステップｂにおいては、ステップａにおいて把握した仕様と同じ仕様の２以上の廃リチウムイオン電池に対して複数の焙焼条件による焙焼をし、前記複数の焙焼条件から最適な焙焼条件を決定する。例えば、筒型の廃リチウムイオン電池の焙焼条件を決定する場合、筒型の廃リチウムイオン電池を多数用意し、それぞれについて異なる焙焼条件により焙焼し、電極の脆化を抑えられるなど、最適な焙焼条件を見出す。あるいは、同一製品の廃リチウムイオン電池を多数用意し、それぞれについて異なる焙焼条件により焙焼し、最適な焙焼条件を見出す。
【００２６】
［ステップｃ］
前記廃リチウムイオン電池の仕様と、前記仕様に対する前記最適な焙焼条件との対応関係を記憶装置に記憶する。すなわち、所定の仕様の廃リチウムイオン電池に対し、ステップｂにおいて見出した焙焼条件と対応づけ、その対応関係を記憶装置に記憶する。例えば、角型の廃リチウムイオン電池であれば、焙焼温度を４５０℃以上６６０℃未満、焙焼時間を３〜１０時間といった焙焼条件を対応づけ、その対応関係を記憶装置に記憶する。
【００２７】
上記のようにして得た、廃リチウムイオン電池の仕様ごとの焙焼条件をデータベース化して記憶手段に記憶する。そして、記憶したデータベースを用いることで、任意の廃リチウムイオン電池に対し、データベースを参照することで最適な焙焼条件を決定して焙焼することができるため、より効率良く有価物を回収することができる。
【００２８】
以下に、本発明の廃リチウムイオン電池のリサイクル方法を適用可能な処理装置の一例について説明する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、廃リチウムイオン電池の処理装置１は、複数個のリチウムイオン電池セルが配列された電池モジュールを複数個まとめて耐熱容器内に投入して加熱処理を施して有用金属を回収するものであって、主にリチウムイオン電池５０を格納する複数の耐熱容器２と、熱処理炉３と、熱処理炉３に耐熱容器２を投入及び排出する容器搬送装置４とを備える。この処理装置１は、特に電池から生じる発熱量が高くなる容器一つ（１バッチ）当たり投入量が５０ｋｇ以上の場合に有用であり、さらに、激しく燃焼が生じる２次電池に特に有用である。
【００３０】
耐熱容器２は、図３〜図５に示すように、容器本体２Ａと蓋２Ｂとで構成される。容器本体２Ａ及び蓋２Ｂの材質は、ＳＳやステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等であって、少なくとも６５０℃の耐熱温度を有する。
【００３１】
図３に示すように、容器本体２Ａは、上方に開口して円筒状に形成された内筒２ａと、内筒２ａよりも大径で内筒２ａを囲繞するように配置された外筒２ｂと、内筒２ａ及び外筒２ｂの底面に配置された複数の車輪２ｃと、外筒２ｂの周面２ｄに固定された２本の取っ手２ｅと、外筒２ｂの周面２ｄから突出するハンガー２ｆとで構成される。
【００３２】
一方、図４に示すように、蓋２Ｂは、下方に開口する円筒状に形成された本体２ｎと、本体２ｎの周面に開口して斜め上方に突出する排気管２ｇと、本体２ｎの天井面２ｈに設けられた取っ手２ｍとで構成される。尚、排気管２ｇと水平面とのなす角は、４５°程度に設定されるが、これに限定されるものではない。また、排気管２ｇの向きは、排気管２ｇから噴出する燃焼ガスの速度ベクトルの水平成分が熱処理炉３の渦燃焼の方向と同方向になるように設定される。また、排気管２ｇの設置位置は、図２に示す通り、４本のガスバーナー８（８Ａ〜８Ｄ）より低く、排気管２８の先端２８ａより高い位置であればよい。
【００３３】
上記容器本体２Ａと蓋２Ｂとで耐熱容器２を構成するには、図５に示すように、容器本体２Ａの内筒２ａと外筒２ｂの間の溝部２ｊに蓋２Ｂの本体２ｎの下端２ｋが嵌め込まれると共に、溝部２ｊにグラスウールなどが充填されてシールが構成され、蓋２Ｂは容器本体２Ａに対して一定の距離Ｌ分だけ浮き上がり可能な状態で取り付けられる。容器本体２Ａに対して蓋２Ｂを浮き上がり可能としたことで、加熱処理時の反応によって耐熱容器２の内部の圧力が高まったとしても、蓋２Ｂが浮き上がることで高まった圧力を逃がし、耐熱容器２の損傷等を防止することができる。
【００３４】
尚、耐熱容器２の構造は、上記のものに限定されず、容器本体２Ａに対して蓋２Ｂが浮き上がり高まった圧力を逃がす構造を有するものであれば、例えば、緩衝機構を設けたものなどを用いることができる。
【００３５】
また、複数個のリチウムイオン電池５０を格納することができ、耐熱性に優れ、上部に排気管２ｇが設けられたものであれば、特に分割されていなくともよい。
【００３６】
さらに、耐熱容器２の容器本体２Ａに、加熱処理時にプラスチック等の溶解物を受けて溜め込む凹部（不図示）を形成し、プラスチック等の溶解物が耐熱容器２から外にこぼれ出すことを防止してもよい。
【００３７】
図１及び図２に示すように、熱処理炉３は、耐火材で覆われた鋼板で炉壁７が構成された円筒状の縦型炉であり、４本のガスバーナー８（８Ａ〜８Ｄ）によって加熱される。ガスバーナー８の近傍にはノズル１１（１１Ａ〜１１Ｄ）が設けられ、ファン（不図示）を介して送られる、燃焼用及び冷却用の空気Ａが炉内に供給される。炉内の温度及び圧力を測定するために温度計１３及び圧力計１４が設けられる。温度計１３はガスバーナー８や排気管２ｇの影響を受けないように、後述する熱処理炉３の炉床１７付近に設置される。尚、ガスバーナー８及びノズル１１の設置本数は、４本に限定されることなく、３本以下であっても５本以上であってもよい。
【００３８】
熱処理炉３の炉床１７は、炉壁７と同様に耐火材で覆われた鋼板からなり、電動モータ（不図示）を備えた炉床回転装置１９によって鉛直軸回りに回転し、位置決めセンサ（不図示）によって所定の位置に位置決めされる。
【００３９】
熱処理炉３の炉壁７の一部には、上下に開閉式の炉体扉７ｂで外部と仕切られた開口部７ａが形成される。開口部７ａに対向する位置に、開口部７ａから熱処理炉３内に耐熱容器２を投入すると共に、熱処理炉３内を一周した後の耐熱容器２を熱処理炉３から排出する容器搬送装置４が設けられる。
【００４０】
容器搬送装置４は、図１、図２、図６及び図７に示すように、熱処理炉３の開口部７ａと熱処理炉３の中心を結ぶ線上の方向（図１では左右方向）に延びると共に、モーター１８の正回転によって耐熱容器２に当接して耐熱容器２を熱処理炉３内に押し入れるプッシャー部４ａと、耐熱容器２の容器本体２Ａの外周に設けられたハンガー２ｆを係止する爪４ｃが先端に設けられ、モーター１８の負回転によって耐熱容器２を熱処理炉３内から引っ張り出すプルアウト部４ｂを備えている。プッシャー部４ａはプルアウト部４ｂの真上に配置される。
【００４１】
また、耐熱容器２は、熱処理炉３内に投入される直前には、すなわち、開閉式の炉体扉７ｂの外側に位置する際には、熱処理炉３の接線方向（図１では上下方向）に移動自在のスライドベース２１上に載置され、スライドベース２１の端部に接続されたベース移動装置２２によってスライドベース２１は、炉体扉７ｂの前位置に設けられた炉前室２３（図１の位置）と、開閉式の炉前室扉２４を隔てて外側に位置するスタンド２５の間を移動可能にされている。炉前室２３は、外部に対しては炉前室扉２４で隔てられると共に、熱処理炉３に対しては炉体扉７ｂで隔てられ、炉体扉７ｂを開放したときの温度変化を抑えるようにしている。また、炉前室２３を設けることで熱処理炉３内の雰囲気が保持されると共に、危険なガスの漏洩や熱風の吹き出しを防止することができる。
【００４２】
スライドベース２１がスタンド２５上に移動したときに、クレーン（不図示）で加熱される前の耐熱容器２がスライドベース２１上に載せられ、その後、炉前室２３までベース移動装置２２によって運ばれ、加熱された後の耐熱容器２は炉前室２３からスタンド２５まで同じくベース移動装置２２によって運ばれ、その後、冷却室（不図示）まで自動的に移動するように構成されている。ベース移動装置２２は、モーター２２ａの駆動によってシャフト２２ｂを伸縮させることでシャフト２２ｂの先端に接続されたスライドベース２１を移動させる。
【００４３】
図１及び図２に示すように、熱処理炉３より離れた位置に二次燃焼室２７が設けられ、二次燃焼室２７と熱処理炉３との間は排気管２８によって連結されている。また排気管２８には、排気管２８を介して熱処理炉３内の未燃焼ガスを二次燃焼室２７に送るファン２９が設けられている。
【００４４】
二次燃焼室２７もガスバーナー３４によって加熱され、二次燃焼室２７内で未燃焼ガスの燃焼用空気がファン３０を介して二次燃焼室２７内に供給される。また、二次燃焼室２７内の温度は温度計３２によって測定される。二次燃焼室２７には排気用の煙突３１が設けられる。
【００４５】
排気管２８の熱処理炉３側は、図２に示すように、熱処理炉３の天井部の中央から熱処理炉３内に導かれ、その先端２８ａの位置は、耐熱容器２内のリチウムイオン電池５０の上面位置より低くなるように設定されている。ここでは、排気管２８の先端（下端）２８ａの位置を耐熱容器２内で４段重ねにされたリチウムイオン電池５０の上から３段目と４段目の間の高さと同じ位置にしている。このように、排気管２８の熱処理炉側先端２８ａを、耐熱容器２内のリチウムイオン電池５０の上面位置より低く設定することで、熱処理炉３内で熱風は上方から下方へまた下方から上方へ大きく対流するので、内部の電池パックは効率的に乾留される。従って、リチウムイオン電池５０を耐熱容器２内において複数積層（本実施形態では４段）しても十分リサイクル処理することができるので、仮に処理すべきリチウムイオン電池５０の数が大量であっても短時間で処理することができる。また、リチウムイオン電池が放電しているか否かに関わらず処理することができる。
【００４６】
排気管２８内の熱処理炉３の直上には、熱処理炉３の内部の圧力を調整するためのダンパー３３が設けられ、例えば、熱処理炉３内の圧力が高まるとダンパー３３を開き、熱処理炉３の内部の負圧が維持される。ダンパー３３には、図示のバタフライバルブ等を用いることができる。
【００４７】
上記構成を有する廃リチウムイオン電池の処理装置１を用いた廃リチウムイオン電池のリサイクル方法について説明する。
【００４８】
（１）リチウムイオン電池５０の仕様に関する情報を取得し、その情報に基づき焙焼温度を決定する。つまり、円筒型、角型であれば、例えば、５５０〜６５０℃、ラミネート型であれば４５０〜５５０℃に決定する。
【００４９】
（２）熱処理炉３の内部の残留ガスを炉外に排出するプレパージを行った後、ガスバーナー８に点火して炉温を制御範囲の温度上限が６５０℃を超えないように、かつ上記（１）で決定した温度まで昇温して温度を一定に保持する。
【００５０】
（３）炉前室扉２４を開放してベース移動装置２２を介してスライドベース２１を炉前室２３の外側に設けられたスタンド２５の位置まで前進させる。そして、クレーン（不図示）を使用して、図６及び図７に示したように使用済みの８個のリチウムイオン電池５０が格納された（４段重ねのものが２組突き合わされた状態で格納）耐熱容器２をスタンド２５の位置に移動したスライドベース２１上に載置する。
【００５１】
（４）ベース移動装置２２を介してスライドベース２１をスタンド２５の位置から炉前室２３内まで後退させ、炉前室扉２４を閉鎖する。
【００５２】
（５）炉体扉７ｂを開放した後、容器搬送装置４のプッシャー部４ａを前進させて耐熱容器２を熱処理炉３内に投入する。これにより、耐熱容器２は熱処理炉３の炉床１７上、図１では９時の位置に載置される。
【００５３】
（６）容器搬送装置４のプッシャー部４ａを後退させた後、炉体扉７ｂを閉鎖し、炉床回転装置１９を介して炉床１７を４５゜左回転させる。この４５゜の回転は、特に限定されるものではないが、例えば、３７．５分毎に炉床１７を４５゜ずつ回転させることで、５時間で炉床１７が１回転するように設定している。
【００５４】
（７）上記（２）〜（６）の処理を７回繰り返すことで、熱処理炉３の炉床１７上には、図１に示したように、隣接する耐熱容器２が一定の間隔を開けた状態で８個の耐熱容器２が環状に載置される。
【００５５】
上記動作の間、耐熱容器２は熱処理炉３内で１周する間に外側から加熱されることで、耐熱容器２内は還元雰囲気となり、耐熱容器２に格納されたリチウムイオン電池５０の樹脂製の筐体等のプラスチック類は乾留により炭化混合物としてリチウム、コバルト、ニッケル、マンガン等の有用金属が含まれた材料から分離された状態となっている。尚、耐熱容器２はアルミニウムの融点（６６０℃）よりも低い温度（６２０℃）で加熱されるのでリチウムイオン電池５０内で使用されたアルミニウム成分が溶け出すことはない。また、電池内の電解液は揮発し、プラスチック等の可燃性物質が熱分解することによって発生したガスと共に、耐熱容器２の排気管２ｇから熱処理炉３内に排出される。耐熱容器２の排気管２ｇから排出された２種類のガスは可燃性ガスであり熱処理炉３内で燃焼し、熱源として再利用される。
【００５６】
上記熱処理の際に、熱処理炉３内の温度は、ノズル１１を介して供給される空気の酸素量を調整することにより、耐熱容器２の排気管２ｇから熱処理炉３内に放出される可燃性ガスの燃焼量を制御し、温度計１３による測定値が所望の値又は範囲となるように制御する。この際、耐熱容器２の蓋２Ｂは、本体２ｎの周面に開口して斜め上方に突出する排気管２ｇを備えるため、リチウムイオン電池５０の乾留時に有機化合物が激しく燃焼して燃焼ガスが排気管２ｇから噴出しても燃焼ガスが斜め上方に噴出するため、燃焼ガスによって熱処理炉３の内部の安定した渦燃焼が阻害されることがなく、炉床１７の近傍に設置した温度計１３によって炉全体の代表的な温度を測定することができ、熱処理炉３の安定運転を維持することができる。
【００５７】
一方、熱処理炉３の内部が正圧になると、熱処理炉３の開口部７ａから炉外に熱ガスが噴出し、熱処理炉３への耐熱容器２の投入及び排出が困難になるため、熱処理炉３の内部を負圧に維持する必要がある。そこで、圧力計１４の測定値に応じてダンパー３３を開閉して熱処理炉３の内部を所望の値又は範囲に維持する。例えば、リチウムイオン電池５０の乾留時にリチウムイオン二次電池の有機化合物が激しく燃焼して熱処理炉の内部の圧力が急激に上昇したような場合でも、ダンパー３３を開いて迅速に圧力を逃がし、熱処理炉３の内部の負圧を維持する。ダンパー３３が熱処理炉３の天井部の近傍の排気管２８の内部に配置されているため、熱処理炉３の内部の圧力変化に迅速に対応することができる。
【００５８】
尚、熱処理炉３内の未燃焼ガスは二次燃焼室２７に導かれ、熱処理炉３の温度よりも高い温度（８００℃）で燃焼する。
【００５９】
（８）耐熱容器２が熱処理炉３内で１周すると、炉体扉７ｂを開放して容器搬送装置４のプルアウト部４ｂを耐熱容器２の位置まで前進させ、図７に示すように、プルアウト部４ｂ先端に設けられた爪４ｃを、耐熱容器２に設けられたハンガー２ｆに係止させる。そして、プルアウト部４ｂを後退させて耐熱容器２を熱処理炉３から引き出してスライドベース２１上に載置し、炉体扉７ｂを閉鎖する。
【００６０】
（９）次に、炉前室扉２４を開放した後、ベース移動装置２２を介して加熱処理済みの耐熱容器２が載置されたスライドベース２１をスタンド２５の位置まで前進させる。そして、この状態で炉前室扉２４を半分閉鎖し、スライドベース２１を元の位置に戻すと耐熱容器２は半分閉鎖状態の炉前室扉２４に当接してスタンド２５上に載せられる。そして、炉前室扉２４は全閉される。
【００６１】
（１０）その後、スタンド２５の位置まで移動させられたスライドベース２１上の加熱処理済みの耐熱容器２は、移送コンベア（不図示）に載せられて冷却室（不図示）に運ばれる。尚、（９）で耐熱容器２が半分閉鎖状態の炉前室扉２４に当接することによって、移送コンベア上に載せられ自動的に搬送されるようにすることもできる。そして、その加熱処理済みの耐熱容器２の代わりにスライドベース２１上には、（３）で示したものと同様に、クレーン（不図示）を使用し、使用済みの８個のリチウムイオン電池５０が格納された新たな耐熱容器２が設置され、（４）以下の処理が繰り返して行われる。
【００６２】
尚、熱処理炉３の炉床回転装置１９は正転、逆転が自由にできるため、炉床１７上にある８つの耐熱容器２は、投入した順序に限らず、外部に排出可能である。つまり熱処理炉３の壁面に複数のサイトホールを設置して炉内部の状態を確認しながら運転することにより、所定の処理時間が経過しても耐熱容器２の排気管２ｇより火炎が見えるような場合は、その次に投入した耐熱容器２を先に排出することにより滞りなく処理が行える。今後も新規に開発される様々な種類のリチウム電池は、熱処理時の挙動が異なることが予想されるが、出し入れが自由に行える熱処理炉３の機構により、挙動が不明なリチウム電池にも対応した、細かく処理時間を調整した運転方法も可能である。
【００６３】
冷却室に運ばれた加熱処理済みの耐熱容器２は、内部のリチウムイオン電池５０を破砕、分級して炭化混合物を取り除いた後、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガン等の有用金属をさらに分離する処理が行われる。また、リチウムイオン電池５０の破砕物を磁選機にかけて、鉄筐体、ねじ等の磁着物と、銅とアルミニウムからなるミックメタルに分離し、ミックメタルを比重選別してアルミ塊及び銅塊と、銅箔及びアルミ箔の積層物とに分けた後、選別機でさらに銅箔とアルミ箔とに分けることができる。
【００６４】
以上のように構成された廃リチウムイオン電池の処理装置及び処理方法によれば、複数個のリチウムイオン電池５０を、排気管２ｇが設けられた耐熱容器２に格納した後、熱処理炉３に投入して耐熱容器２の外側から加熱することで耐熱容器２内部のリチウムイオン電池５０を乾留して炭化混合物を分離するので、リチウムイオン電池５０の樹脂製の筐体やリチウムイオン電池の負極材料に使用されるカーボン等が炭化混合物として有用金属が含まれる金属から分離される。また、そのときの加熱温度は、炉温の制御範囲の上限が６５０℃を超えないよう６２０℃程度で、アルミニウムの融点（６６０℃）よりも低い温度でアルミニウムは溶けないように設定されているので、アルミニウムが溶け出した場合と比較して、その後の処理として有用金属が含まれる金属から有用金属を分離する処理を容易に行うことができる。
【００６５】
このとき、電池内の電解液は揮発し、耐熱容器２の排気管２ｇから揮発ガスが熱処理炉３内に排出されることで、耐熱容器２の内部は自然に還元雰囲気となり、従来技術のように還元ガスやカーボン源を導入しなくてもよいと共に、リチウムイオン電池５０は還元雰囲気にした耐熱容器２によって保護されるので、熱処理炉３内で廃リチウムイオン電池が爆発する危険性を抑えることができる。また、プラスチック等の可燃性物質を燃焼させることはないので、温度暴走を防止することができ、しかも金属の酸化によるスラグ化も抑えるので、廃リチウムイオン電池を無害化することができる。
【００６６】
また、熱処理炉３から未燃焼ガスを二次燃焼室２７に導いて、熱処理炉３の温度よりも高い温度（８００℃）で燃焼させるようにしたので、臭気の発生を抑えることができる。
【００６７】
尚、本実施形態では、炉床１７が回転する熱処理炉３を使用することで均一的な加熱処理を行ったが、耐熱容器２をその外側からアルミニウムの融点よりも低い温度で加熱することで内部のリチウムイオン電池５０を乾留して炭化混合物を分離することが可能な熱処理炉であれば、必ずしも炉床１７が回転するものでなくてもよい。また、熱処理炉３内に複数の耐熱容器２を連続して投入・排出するようにしたがバッチ式のものでも適用可能である。
【００６８】
また、熱処理炉３内の炉温は、制御できる範囲を考慮してアルミニウムが溶融しない範囲で極力高温である６５０℃にして処理時間を短くするようにできるが、加熱処理の温度は、プラスチックの分解温度（３００℃）以上であれば樹脂製材料は分解され金属から分離されるので特に限定されるものではない。但し、処理時間の関係から４００℃以上、より好ましくは５００℃以上が処理に適している。
【００６９】
さらに、リチウムイオン電池５０を格納した耐熱容器２を酸化雰囲気下の熱処理炉３に投入して加熱処理するようしたが、還元雰囲気下あるいは不活性雰囲気下としても適用可能である。
【００７０】
また、加熱処理用の熱源としてガスを使用した熱処理炉３を使用したが、熱源として電気や重油を使用した各種炉を使用することもできる。また、既存の製造設備、例えば、セメント焼成装置からの排ガスを熱源として用いることなどで熱エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００７１】
さらに、熱処理炉３の排気管２８を介して排出されたガスを二次燃焼室２７に導入せずに、セメント調整装置のプレヒータの３５０℃以上の領域に導入することができる。これによって、二次燃焼室２７が不要となると共に、燃焼ガス中のフッ化物をセメント調合原料に捕捉させたり、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）も燃焼させることができ、未燃焼ガスを無害化することもできる。電気炉での実験によれば、セメント調合原料によって燃焼ガス中のフッ化物濃度を約０．４％に、フッ化水素濃度を約０．４５％に低減することができ、炭化カルシウムを乾式処理剤として用いた場合の２０倍程度の低減効果がある。
【実施例】
【００７２】
以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７３】
［実施例１］
角型の廃リチウムイオン電池（Ａ社製）を、図１及び図２に示す廃リチウムイオン電池の処理装置１を用い、表１に示す温度及び時間にて焙焼処理を施した。焙焼処理後、正極及び負極の金属箔を剥離し、以下の計算式により剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
剥離率（％）＝（焙焼後、かつ金属箔の剥離後の極材含有質量）／（焙焼前の金属箔の極材含有質量）
【００７４】
［実施例２］
廃リチウムイオン電池を、角型の廃リチウムイオン電池（Ｂ社製）としたこと以外は実施例１と同様に処理し、剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
【００７５】
［実施例３］
廃リチウムイオン電池を、角型の廃リチウムイオン電池（Ｃ社製）としたこと以外は実施例１と同様に処理し、剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
【００７６】
［実施例４］
廃リチウムイオン電池を、円筒型の廃リチウムイオン電池としたこと以外は実施例１と同様に処理し、剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
【００７７】
［実施例５］
廃リチウムイオン電池を、ラミネート型の廃リチウムイオン電池（Ｄ社製）としたこと以外は実施例１と同様に処理し、剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
【００７８】
［実施例６］
廃リチウムイオン電池を、ラミネート型の廃リチウムイオン電池（Ｅ社製）としたこと以外は実施例１と同様に処理し、剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
2018026279.tif 000002
【００８０】
［比較例１〜６］
比較例１〜６はそれぞれ、実施例１〜６における廃リチウムイオン電池の焙焼温度・時間を下記表２に示すようにしたこと以外は実施例１〜６と同様に処理し、剥離率を算出した。算出結果を表１に示す。
【００８１】
【表２】
2018026279.tif 000003
【００８２】
表１及び表２より、ケース形状が角型及び円筒型の廃リチウムイオン電池（実施例１〜４）は、焙焼温度６６０℃未満において、脆化することなく高い剥離率で金属箔を回収することができた。また、ラミネート型の廃リチウムイオン電池（実施例５及び６）は、焙焼温度５５０℃、焙焼時間３時間まで脆化することなく回収することができた。これより、ケース形状、すなわちケースの強度に応じて焙焼温度を決定し、その温度で焙焼することで脆化することなく効率的に金属箔を回収可能であることが分かる。なお、いずれも、６６０℃の場合はアルミニウムが溶融し、他の材料と一体化してしまった。
【符号の説明】
【００８３】
１  廃リチウムイオン電池の処理装置、２  耐熱容器、２Ａ  容器本体、２Ｂ  蓋、２ａ  内筒、２ｂ  外筒、２ｃ  車輪、２ｄ  周面、２ｅ  取っ手、２ｆ  ハンガー、２ｇ  排気管、２ｈ  天井面、２ｊ  溝部、２ｋ  下端、２ｍ  取っ手、２ｎ  本体、３  熱処理炉、４  容器搬送装置、４ａ  プッシャー部、４ｂ  プルアウト部、４ｃ  爪、７  炉壁、７ａ  開口部、７ｂ  炉体扉、８（８Ａ〜８Ｄ）  ガスバーナー、１１（１１Ａ〜１１Ｄ）  ノズル、１３  温度計、１４  圧力計、１７  炉床、１８  モーター、１９  炉床回転装置、２１  スライドベース、２２  ベース移動装置、２２ａ  モーター、２２ｂ  シャフト、２３  炉前室、２４  炉前室扉、２５  スタンド、２７  二次燃焼室、２８  排気管、２８ａ  先端、２９  ３０  ファン
【図１】
2018026279.tif 000004
【図２】
2018026279.tif 000005
【図３】
2018026279.tif 000006
【図４】
2018026279.tif 000007
【図５】
2018026279.tif 000008
【図６】
2018026279.tif 000009
【図７】
2018026279.tif 000010