(57)【要約】【課題】リチウムイオン二次電池から、アルミニウム、銅などの有価物を簡単かつ効率的に回収することができるリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法を提案すること。【解決手段】リチウムイオン二次電池を３００℃以上の温度で加熱し、次に破砕した後、得られた破砕物に対して８０００ガウス以上の高磁力選別を行い、常磁性体であるアルミニウムを磁着物として、反磁性体である銅を非磁着物として回収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回収方法とした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン二次電池を３００℃以上の温度で加熱し、次に破砕した後、得られた破砕物に対して８０００ガウス以上の高磁力選別を行い、常磁性体であるアルミニウムを磁着物として、反磁性体である銅を非磁着物として回収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回収方法。
【請求項２】
上記破砕物に対する８０００ガウス以上の高磁力選別に先だって、破砕物を篩分け分級し、１．０〜１０．０ｍｍの破砕物に対して、上記８０００ガウス以上の高磁力選別を行うことを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
【請求項３】
上記破砕物に対する８０００ガウス以上の高磁力選別に先だって、破砕物に対して３０００ガウス以下の低磁力選別を行い、破砕物中から強磁性体である鉄系金属を分離し、該鉄系金属が分離された破砕物に対して、上記８０００ガウス以上の高磁力選別を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
【請求項４】
上記破砕物に対する８０００ガウス以上の高磁力選別に先だって、上記破砕、分級、低磁力選別を複数回繰り返えして行うことを特徴とする、請求項３に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
【請求項５】
上記８０００ガウス以上の高磁力選別が、高磁気・高勾配磁界を有する分離装置を用いて行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
【請求項６】
上記８０００ガウス以上の高磁力選別が、表面に所要の強磁界を有する高磁力ドラムと、該高磁力ドラムに掛架されたベルトと、該ベルト上に上記破砕物を供給するフィーダとを備えてなる装置を用いて行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池からの有価物回収方法に関するもので、特に、アルミニウム、銅などの有価物を簡易かつ効率的にリチウムイオン二次電池から回収する方法に関するものである。
なお、この明細書及び特許請求の範囲において、リチウムイオン二次電池とは、リチウムイオン二次電池の製造工程で発生する不良品や使用済みで廃棄される携帯電話、ＰＣ、家電用の小型リチウムイオン二次電池、車載用や産業用の大型のリチウムイオン二次電池、及びその他のリチウムを構成要素として含む電池を包含する概念である。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、アルミニウム箔にリチウム、コバルト、ニッケルなどを塗布した正極、銅箔に黒鉛などを塗布した負極、そして電解液、セパレーターなどから構成されている。このようにリチウムイオン二次電池には、リチウム、コバルト、ニッケル、アルミニウム、銅などの有価物が含まれているため、廃棄等されたリチウムイオン二次電池から、これらの有用物質を回収することは、資源の乏しいわが国にとって非常に重要である。
【０００３】
リチウムイオン二次電池からの有価物回収方法に関しては、特許文献１に、使用済みリチウム二次電池を焙焼し、次に破砕した後、破砕物を篩分けして篩下を回収する、主にコバルトの回収を目的とした回収方法が提案されている。
しかし、この提案技術にあっては、アルミニウム、銅などの他の有価物を効率よく回収できるものではなかった。
【０００４】
また、特許文献２には、アルミニウム製ケースに内蔵された使用済みリチウム電池を該アルミニウム製ケースとともに焙焼し、得られた焙焼物を破砕し、磁選して磁性物と非磁性物に分別し、さらに渦電流を発生させた非磁性物に磁石からの磁界を印加して、該非磁性物を該磁石から反撥させることにより、主としてアルミニウムからなる破砕粉と、主として銅からなる破砕粉とに分別して回収する方法が提案されている。
しかしながら、この渦電流を用いた選別方法にあっては、渦電流を発生させた非磁性物を磁石から反撥させて分離する際、非磁性物の形状の影響を受け易く、ともに空気の抵抗を受けることで煩雑な運動を呈する箔形状である正極集電体としてのアルミニウム箔と負極集電体としての銅箔とを、必ずしも精度良く分離できるものではなかった。
【０００５】
更に、特許文献３には、正極集電体としてのアルミニウムを有する正極と負極集電体としての銅を有する負極とを有するリチウムイオン二次電池を、２５０℃〜５５０℃の温度で加熱して加熱物を得る加熱工程と、前記加熱物中の前記正極と前記負極とを選別する選別工程と、前記選別工程により選別された前記正極及び前記負極をそれぞれ破砕し、正極破砕物及び負極破砕物をそれぞれ得る破砕工程と、前記正極破砕物を篩分けして、前記アルミニウムを回収する第１の篩選別工程と、前記負極破砕物を篩分けして、前記銅を回収する第２の篩選別工程とを含むリチウムイオン二次電池からの有価物の回収方法が提案されている。
しかし、この提案技術では、正極と負極との選別工程を考慮した場合、その前工程である加熱工程においては、正極と負極との選別が容易となる電池セルの状態で加熱することが望ましく、電池セルの集合体である電池モジュール、更には電池モジュールの集合体である電池パックの場合には、それらを解体した後に加熱することが必要となり、また、正極と負極との選別工程は主に手作業となることから、かならずしも簡易かつ効率的に有価物を回収できる方法ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３４６１６０号公報
【特許文献２】特開平１１−２４２９６７号公報
【特許文献３】特開２０１３−８０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した背景技術が有する種々の課題に鑑み成されたものであって、その目的は、リチウムイオン二次電池から、アルミニウム、銅などの有価物を簡単かつ効率的に回収することができる、リチウムイオン二次電池からの有価物回収方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するため、本発明は、次の〔１〕〜〔６〕に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法とした。
〔１〕リチウムイオン二次電池を３００℃以上の温度で加熱し、次に破砕した後、得られた破砕物に対して８０００ガウス以上の高磁力選別を行い、常磁性体であるアルミニウムを磁着物として、反磁性体である銅を非磁着物として回収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回収方法。
〔２〕上記破砕物に対する８０００ガウス以上の高磁力選別に先だって、破砕物を篩分け分級し、１．０〜１０．０ｍｍの破砕物に対して、上記８０００ガウス以上の高磁力選別を行うことを特徴とする、〔１〕に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
〔３〕上記破砕物に対する８０００ガウス以上の高磁力選別に先だって、破砕物に対して３０００ガウス以下の低磁力選別を行い、破砕物中から強磁性体である鉄系金属を分離し、該鉄系金属が分離された破砕物に対して、上記８０００ガウス以上の高磁力選別を行うことを特徴とする、〔１〕又は〔２〕に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
〔４〕上記破砕物に対する８０００ガウス以上の高磁力選別に先だって、上記破砕、分級、低磁力選別を複数回繰り返して行うことを特徴とする、〔３〕に記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
〔５〕上記８０００ガウス以上の高磁力選別が、高磁気・高勾配磁界を有する分離装置を用いて行われることを特徴とする、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
〔６〕上記８０００ガウス以上の高磁力選別が、表面に所要の高磁気・高勾配磁界を有するマグネットドラムと、該マグネットドラムに掛架されたベルトコンベアと、該ベルトコンベア上に上記破砕物を供給するフィーダとを備えてなる装置を用いて行われることを特徴とする、〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法。
【発明の効果】
【０００９】
上記した本発明に係るリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法によれば、リチウムイオン二次電池の形態、即ち電池セル、電池モジュール、そして電池パックを区別することなく処理することが可能となる。また、リチウムイオン二次電池から有価物、特に、アルミニウム、銅を簡易かつ効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】高磁力選別機の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、上記した本発明に係るリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法の実施の形態を、詳細に説明する。
【００１２】
リチウムイオン二次電池は、アルミニウム箔にリチウム、コバルト、ニッケルなどを塗布した正極、銅箔に黒鉛などを塗布した負極、電解液、セパレーターなどから構成されている。そして、上記正極と負極との間を、電解液中においてリチウムイオンが移動することで、電池としての役割を果たす。
【００１３】
リチウムイオン二次電池は、上記したように正極、負極、電解液、セパレーターなどで構成されているが、その形状は使用目的により異なる。特に電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）などの車載用に使用されるリチウムイオン二次電池は、ラミネート型、円筒型、角型などと数種類の電池セルがあり、また電池セルの集合体である電池モジュール、更には電池モジュールの集合体である電池パックも、電池メーカーや自動車メーカーによりその形状、大きさが大きく異なる。そのため、リチウムイオン二次電池からの有価物回収を行うにあたっては、これらの電池セル、電池モジュール、そして電池パックを、区別することなく処理することが可能な方法を確立する必要がある。
【００１４】
本発明に係るリチウムイオン二次電池からの有価物回収方法は、ＰＣ、携帯電話などに使用される小型リチウムイオン二次電池の他に、上記したＥＶ、ＰＨＶなどの車載用に使用される大型リチウムイオン二次電池について、電池パック或いは電池モジュールごと、３００℃以上の温度で先ず加熱し、次に破砕した後、得られた破砕物に対して８０００ガウス以上の高磁力選別を行い、常磁性体であるアルミニウムを磁着物として、反磁性体である銅を非磁着物として回収するものである。即ち、加熱工程、破砕工程、そして高磁力選別工程を少なくとも含み、必要に応じて更に他の工程を含むものである。
以下、上記した各工程について、詳述する。
【００１５】
−加熱工程−
加熱工程としては、リチウムイオン二次電池を、電池セル、電池モジュール、そして電池パックを区別することなく、３００℃以上の温度で加熱することができれば、その加熱手段、加熱雰囲気などに特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
リチウムイオン二次電池を、３００℃以上の温度で加熱することで、該電池中に含まれる電解液などの有害物質の除去及び無害化、そして、セパレーターなどの可燃物の除去を実施する。なお、加熱温度が５５０℃を超えると、正極集電体としてのアルミニウム箔及び負極集電体としての銅箔の少なくとも一部が酸化されて脆い酸化アルミニウム、酸化銅になる虞があるため、窒素ガス、アルゴンガス、ＣＯ、ＣＯ2などのガスを通風させて、非酸化雰囲気、還元性雰囲気下において加熱を行うことが好ましい。かかる観点及び経済性の観点から、前記加熱温度は、４００〜６００℃とすることが好ましく、かかる温度条件の下で加熱処理されたリチウムイオン二次電池は、正極集電体としてのアルミニウム箔、負極集電体としての銅箔が、ともに溶融することなく箔形状を維持したまま、後工程に移行されることとなる。
【００１６】
ここで、上記加熱温度とは、加熱時のリチウムイオン二次電池周辺の気体の温度をいい、例えば、加熱時の加熱炉内においてリチウムイオン二次電池が置かれた付近の気体の温度をいう。また前記加熱の時間としては、特に制限はないが、リチウムイオン二次電池の形状や大きさに応じて適宜選択し、０．５時間〜６時間の範囲内で行うことが好ましく、１時間〜４時間の範囲内で行うことがより好ましい。
【００１７】
上記リチウムイオン二次電池の加熱は、炉を用いて行うことができ、炉としては、特に制限はないが、ロータリーキルン炉、流動床炉、トンネル炉、マッフル等のバッチ式炉、キュウポラ炉、ストーカー炉などを用いることができる。
【００１８】
−破砕工程−
リチウムイオン二次電池からアルミニウム、銅などの有価物を効率的に回収するためには、構成する部品、元素の単体分離が必要であり、この単体分離を促進することを目的に、加熱したリチウムイオン二次電池の破砕を行う。
この破砕工程は、上記したように単体分離を促進することを目的とするものであることから、効率的に構成する部品、元素の単体分離を図るために、少なくとも破砕工程を実施することとし、必要に応じて、多段階の破砕を行うとともに、その間に分級、低磁力選別等の単体分離した成分の分離を行い、後工程である高磁力選別工程に適した破砕物とする。
この単体分離を目的とした破砕工程として、２段階で破砕を行うとともに、その間に分級工程及び低磁力選別工程を実施する形態について、以下に説明する。
【００１９】
ａ．一次破砕工程
この一次破砕工程は、強固なリチウムイオン二次電池の筺体を破壊するとともに、正極集電体としてのアルミニウム箔や負極集電体としての銅箔に塗布されているコバルト、ニッケルなどの極材成分を剥がすことを目的として実施される。この一次破砕の目的を達成できるものであれば、その破砕手法、破砕粒径は問わないが、例えば、攪拌効果を持つ剪断式の破砕設備を用いて、目標平均破砕粒径１０．０〜２０．０ｍｍで行うことができる。この加熱後の破砕では、リチウムイオン二次電池をそのまま直接破砕するのではなく、３００℃以上の加熱により脆くなり、かつ重量が減っているリチウムイオン二次電池を破砕するものであるため、破砕の負担が軽減されている。また加熱物はその殆どが金属であり、破砕が困難な炭素、有機物がほとんどなくなっており、また部品は熱膨張により物理的に剥離・分解されているために、この面でも破砕の負担が軽減される。
【００２０】
ｂ．一次分級工程
上記一次破砕工程により、正極集電体としてのアルミニウム箔や負極集電体としての銅箔から剥がされた極材成分であるコバルト、ニッケルなどの粉体物を分離することを目的に、分級を行う。この分級は、本発明者等の検証では、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１規格に基づいた目開き１．０ｍｍの篩を用いて破砕物を分級することで、篩下にアルミニウム箔や銅箔から剥がされた極材成分が、篩上にその他の破砕物が分離することが判明している。ここで、回収される篩下の極材成分には、コバルト、ニッケル、リチウムを含む粉体物となり、これらの粉体物は、公知の精錬プロセスによって、それぞれ濃縮した状態で回収することができる。
【００２１】
ｃ．一次選別工程
上記分級工程で得た１．０ｍｍの篩上産物から、リチウムイオン二次電池の構成物質である筺体や鉄系部品等の強磁性体である鉄系金属の破砕物を磁力選別により分離を行う。ここでは主にリチウムイオン二次電池の強磁性体、即ち鉄系や磁性のあるＳＵＳ製の部品及び筐体の破砕物の分離を目的としており、３０００ガウス以下、好ましくは１００〜１５００ガウスの低磁力の磁力選別で、その分離が可能である。この低磁力選別を行う装置としては、例えば、選別面を磁束密度３００ガウスに調節した吊下げ式磁力選別設備を用いて行うことができる。
なお、現在、市場に流通している大型のリチウムイオン二次電池の多くは、筐体や部品に鉄やＳＵＳ等の磁性素材を多く使用しているが、アルミニウム等の磁性を持たない筺体で構成されるリチウムイオン二次電池も存在し、今後このようなリチウムイオン二次電池も普及して行くことが予想される。これら非磁性体筺体や部品の破砕物の分離は、上記した低磁力を用いた磁力選別の代わりに、風力やエアーテーブル等の比重選別装置を用いることや、磁力選別設備と組み合わせることで対応が可能であるため、処理対象に応じて、この選別工程を実施する。
【００２２】
ｄ．二次破砕工程
上記低磁力を用いた選別工程により分離した非磁着物、即ち、主にアルミニウム箔と銅箔の破砕物を、後工程である本発明の最大の特徴部分である高磁力を用いたアルミニウムと銅との選別工程での分離効率を向上させることを目的に、再度破砕処理を施す。この二次破砕工程における破砕方式は、上記した一次破砕工程と同様に、その破砕方式を問わないが、アルミニウム箔や銅箔に塗布されているコバルト、ニッケルなどの極材成分をより効率良く剥がすため、またアルミニウム箔、銅箔自体をも細かく破砕するために、原料が撹拌され擦られる効果を持つ高速回転式の剪断式破砕手法を選択することが好ましい。かかる効果的な破砕手法を備える破砕装置としては、例えば、破砕室内に設置された回転破砕刃が、該破砕刃の真下にある交換可能なスクリーンを通過する寸法になるまで破砕原料を再循環しながら破砕処理を行う、剪断式破砕機を挙げることができる。
【００２３】
この二次破砕工程における破砕粒径は、上記した単体分離の目的が達成でき、かつ、後の高磁力を用いた選別工程におけるアルミニウム、銅の選別の容易性および収率性を考慮し、適宜決定されることとなるが、本発明者等の検証では、平均破砕粒径を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、３．０〜７．０ｍｍの範囲内とすることがより好ましいことが判明している。
【００２４】
ｅ．二次分級工程
上記二次破砕工程を経た破砕物に対し、後工程の高磁力を用いた選別に適した粒度帯のものとするために、分級を実施する。本発明者等の検証では、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１規格に基づいた篩いを用い、１０．０ｍｍを超える破砕物と、１．０〜１０．０ｍｍの破砕物と、１．０ｍｍに満たない破砕物とに篩分けすることが、有価物の選別、特にアルミニウム、銅、コバルトなどの選別に適していることが判明している。これは、１０ｍｍを超える破砕物は、アルミニウム箔と銅箔との単体分離が不十分であり、アルミニウム箔に包まれる形で銅箔が混在しており、高磁力選別でも、これらを分離・回収することが困難である。この１０ｍｍを超える破砕物に関しては、再度破砕工程に戻すことにより、アルミニウムと銅の回収率を向上させることが可能である。１．０〜１０．０ｍｍの中間物に対しては、アルミニウムと銅とを高磁力選別により効率的に分離・回収することができ、１．０ｍｍに満たない破砕物中には、コバルト、ニッケルなどの極材成分が濃縮されている。
【００２５】
ｆ．二次選別工程
上記分級工程で分級した１．０〜１０．０ｍｍの破砕物に対し、後の高磁力選別に用いる装置の保全を目的として、先の低磁力を用いた一次選別工程にて分離できなかった残存する強磁性体である鉄系金属の分離を行う。この二次選別に用いる装置としては、上記一次選別と同様に、３０００ガウス以下、好ましくは３００〜１５００ガウスの低磁力の磁力選別で分離が可能である。この低磁力選別を行う装置としては、例えば、ドラムの表面磁束密度が１０００ガウス程度としてあるドラム式磁力選別設備を用いて行うことができる。
また、当工程は、上記したように後工程の設備保全を目的として行うものであるため、磁着物である鉄系金属の形状が塊状である場合には、箔形状のアルミニウム、銅から、例えば風力やエアーテーブルのような形状選別技術と組み合わせることで、より効果的な分離が可能となるため、その組み合わせの選別方法を採用することは好ましい。
【００２６】
上記した一次破砕工程（ａ）〜二次選別工程（ｆ）までの一連の工程は、加熱処理されたリチウムイオン二次電池に対し、構成する部品、元素の単体分離を図るとともに、後工程である高磁力選別工程に適した破砕物とすることを目的として成された破砕工程の一例として記載したものであり、何らこれらの一連の工程に限定されるものではない。例えば、処理対象であるリチウムイオン二次電池、また破砕設備によっては、上記した多段階の破砕を行うことなく、１段の破砕工程で良い場合があり、また分級工程も、コバルトなどの極材成分が濃縮されている１．０ｍｍに満たない破砕物と、それ以上との分級のみを行えば良い場合がある。更に、使用する高磁力選別機によっては、事前の強磁性体である鉄系金属の選別工程が不要となる場合もある。
【００２７】
−高磁力選別工程−
上記加熱工程、破砕工程、必要に応じて多段階の破砕を行うとともに、その間に分級、選別等の単体分離した成分の分離工程を実施した破砕物、具体的には、強磁性金属が取り除かれ、１．０〜１０．０ｍｍに分級されたリチウムイオン二次電池の破砕物に対し、８０００ガウス以上、好ましくは１００００ガウス以上の高磁力選別を行い、常磁性体であるアルミニウムを磁着物として、反磁性体である銅を非磁着物として回収する。
【００２８】
この高磁力選別工程において使用する高磁力選別機の模式図を、図１に示す。
この高磁力選別機は、高磁力、高勾配磁気、詳しくは、２０，０００ガウス（理論磁束密度最高値）もの強力な磁場が局所的に存在するマグネットドラムと、該マグネットドラムに掛架されたベルトコンベアと、該ベルトコンベア上に分離対象物を供給するフィーダとを有する分離装置であり、フィーダにより供給された分離対象物をベルトコンベアにより搬送し、マグネットドラム上を通過させ、磁着物と非磁着物の分離を行う装置である。
本発明にかかる有価物回収方法おいては、図１に示したように、アルミニウムと銅とが混在する破砕物をベルトコンベアにより搬送させ、そして、常磁性体であるアルミニウムはマグネットドラムの磁場により磁着され、マグネットドラムの磁場の影響がなくなるまでベルトコンベア上にはり付いた状態で流れ、その磁場の影響が無くなった位置で自重により落下する。一方、反磁性体である銅は、マグネットドラムの磁場に対する反撥力と回転するベルトコンベアによる慣性力により、早い時期においてベルトコンベアから落下し、明確にアルミニウムとは選別される。
【００２９】
この高磁力を用いた磁力選別によれば、『形状』、『密度』、『粒度』等の複数の因子に影響されながら分離を行う比重選別や、少なくとも『形状』と『元素としての特性』に影響を受ける先に先行技術として挙げた渦電流を利用した選別方法とは異なり、アルミニウムと銅との磁性の違い、即ち、『元素としての特性』のみによってその選別が成されるものとなる。そのために、これまで解決が困難であった箔と言う『形状』の因子の不確定さの影響を受けていた渦電流を利用した選別と比較し、この高磁力選別は、磁着物としてアルミニウムを、非磁着物として銅を、高効率で分離し、それぞれを濃縮することが可能となる。
【００３０】
ここで、８０００ガウス以上の高磁力を用いるとしたのは、いずれも弱磁性体であるアルミニウムと銅に、磁性の違いに基づいたマグネットドラムに対する吸着力の差異を明確に発現させるためであり、この場合、反磁性体である銅はマグネットドラムに吸着せず、常磁性体であるアルミニウムは微弱ではあるがマグネットドラムに吸着するものとなる。かかる観点から、磁力選別するにあたって１００００ガウス以上の高磁力を用いることはより好ましい。
【００３１】
本発明者等の検証では、上記した高磁力を用いた選別によって、アルミニウムと銅とを、それぞれ７０％以上の品位と回収率で濃縮、分離回収することができることが判明している。
なお、銅濃縮物中のアルミニウムを更に調査したところ、ラミネート型セル特有のアルミニウム圧着部材が多く混在していた。これは部材重量が高磁力選別機の磁界の影響よりも、重力の影響が大きいために混在してしまったと推察される。これらの圧着部材は、例えばエアーテーブルのような比重選別設備により分離可能であるため、上記した高磁力選別工程の前或いは後工程として、エアーテーブルを用いた比重選別を行うことにより、更なる品位の向上を図ることができる。
【実施例】
【００３２】
リチウムイオン二次電池であるラミネート型電池セルの集合体からなる車載用電池モジュールに対し、本発明に係る有価物回収方法に従い、銅とアルミニウムの分離を行った。
【００３３】
先ず、車載用モジュールを４００〜６００℃の熱風を発生させることが可能な熱風式加熱炉を用い、３時間の加熱処理を施した。この際、アルミニウムの酸化を防止するためにＮ2ガスにより炉内を置換して実施した。
この加熱処置を施した電池モジュールを、攪拌効果を持ち、且つ、強固な筐体を破砕可能な剪断式破砕装置により破砕し、得られた破砕物に対してＪＩＳ  Ｚ  ８８０１規格に基づいた目開き１．０ｍｍの篩により分級した。
【００３４】
先の分級工程により得られた１．０ｍｍを超える篩上産物に対し、磁束密度３００Ｇの吊下げ式磁力選別設備を用いて磁着成分である筐体破砕物と鉄系部品の除去を行った。
【００３５】
リチウムイオン二次電池を破砕することで得られた銅箔とアルミニウム箔の単体分離状況、再破砕の最適粒度を調査することを目的に、先の工程により得られた非磁着成分のサンプルを採取、分級処理を行い、それぞれの粒度帯で高磁力選別（図１に示した理論磁束密度最高値が２０，０００ガウスの高磁気・高勾配磁界を有する分離装置使用）を実施した。
得られた濃縮物中の銅とアルミニウムを分析し、比率でまとめたものを表１に示す。
【表１】
2015219948.tif 000002
【００３６】
表１から、粒度が大きい程、各濃縮物の品位が悪化していることが分かる。また、各分離物の重量比率をみると、分離効率の悪い条件ほど、アルミニウム濃縮物の重量比が上昇していることが分かる。これは、分離効率の悪い条件下では、銅箔がアルミニウム濃縮物側に混入していること示している。この現象と各濃縮物の外観から、粒度の大きい条件下では、アルミニウム箔と銅箔の単体分離が不十分であり、アルミニウム箔に包まれる形で銅箔が混入していると考えられる。
２．０〜３．０ｍｍに関しては、粒子が細かくなってしまったため、正極材成分であるコバルトやニッケル等が箔に付着し、磁力を帯びてしまい、アルミニウム濃縮物側に移動してしまったと推察される。これは、分級精度を向上させることにより、解決は可能である。
上記のことから、リチウムイオン二次電池の破砕物中のから銅箔とアルミニウム箔を効率良く分離するためには、単体分離が十分に行われるまで破砕を行う必要があり、その粒度は１０．０ｍｍ以下、望ましくは３．０〜７．０ｍｍの範囲になるように設定する必要がある。同時に、粒度帯が小さくなると正極材成分の磁性物が箔に付着してしまうため、粉砕・分級手法を十分に制御する必要がある。
【００３７】
上記〔００３４〕段の低磁力選別で残された非磁着物は、先の調査内容を考慮し、平均粒度が３．０〜７．０ｍｍの範囲になるよう、高速回転式の剪断式破砕装置により二次破砕処理を施した後、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１規格に基づいた目開き１．０ｍｍと１０．０ｍｍの篩により分級した。
【００３８】
分級した１０．０ｍｍを超える篩上産物は、１．０ｍｍと１０．０ｍｍの篩中間物と同程度の粒度帯になるまで再度破砕処理を行い、改めて分級を行い、１．０ｍｍ以下の極材成分と、その他再破砕物を得た。
再破砕物は先に得た１．０ｍｍと１０．０ｍｍの篩中間物と混ぜ、次工程の低磁力選別により、磁着物を更に分離した。
分離した非磁着物は、高磁力選別（図１に示した理論磁束密度最高値が２０，０００ガウスの高磁気・高勾配磁界を有する分離装置使用）により、アルミニウム箔と銅箔の分離を行った。
【００３９】
得られた分離物の銅、アルミニウムの分析値を表２に、それぞれのマテリアルバランスを表３に記載する。
【表２】
2015219948.tif 000003
【表３】
2015219948.tif 000004
【００４０】
表２、表３から、アルミニウムと銅を、それぞれ７０％以上の品位と回収率で濃縮、分離することができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る技術は、リチウムイオン二次電池の形態、即ち電池セル、電池モジュール、そして電池パックを区別することなく実施可能な方法であり、今後市場の拡大が見込まれる車載用や産業用の大型リチウムイオン二次電池からの有価物回収方法として好適に利用することができる。
【図１】
2015219948.tif 000005