废弃锂离子电池的处理系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种废弃锂离子电池的处理系统，其为用于从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池中回收锂的废弃锂离子电池的处理系统，其中包括：热分解系统，其通过焙烧将所述废弃锂离子电池热分解，生成含有所述正极活性物质的焙烧物，以及回收系统，其在使生成的所述焙烧物浸渍于水中而使所述锂溶出后，回收所述锂；其中，所述热分解系统包括：焙烧装置，其在规定的第一温度下焙烧所述废弃锂离子电池，以及混合装置，其在所述焙烧装置中的焙烧前的所述废弃锂离子电池的所述正极活性物质中混合锂以外的碱金属盐。质中混合锂以外的碱金属盐。质中混合锂以外的碱金属盐。

【技术实现步骤摘要】
废弃锂离子电池的处理系统


[0001]本技术涉及废弃锂离子电池的处理方法及处理系统。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIB)大量用于电动汽车、移动电话、笔记本电脑等。锂离子电池由正极活性物质、负极活性物质、电解液、隔膜、集电器等构成。锂离子电池有包含镍、钴、锰、锂作为正极活性物质的NCM和包含铁、磷、锂作为正极活性物质的 LFP等类型。
[0003]这样的锂离子电池中包含的锂是稀有金属，因此期望从使用后废弃的锂离子电池 (废弃锂电池)中回收锂。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006][专利文献1]日本特开2016
‑
191143号公报
[0007][专利文献2]日本特开2012
‑
229481号公报

技术实现思路

[0008]技术所要解决的技术问题
[0009]在从废弃锂离子电池回收锂的情况下，可以考虑将通过焙烧等对废弃锂离子电池进行热分解而得到的正极活性物质浸渍于水中而使锂溶出后回收锂。
[0010]但是，关于LFP，已知难以通过浸渍于水中而使锂溶出。上述专利文献1中，在焙烧锂离子电池而得到的粉粒体中加入碱金属盐水溶液并投入压力容器进行混合后，通过进行加热的水热处理进行锂的提取。该水热处理通过在密闭状态的压力容器内进行加热来进行。因此，存在难以提高处理能力(每单位时间的处理量)、设备复杂化、难以进行运行管理等问题。
[0011]另外，专利文献2中公开了在焙烧(氧化焙烧)时为了使氟、磷成为固体化合物而添加碱土金属的氢氧化物。但是，与碱金属相比，碱土金属的反应性低，因此作为碱金属的锂有可能与磷酸根离子结合，形成在水中显示不溶性的磷酸锂(Li3PO4)。另外，在废弃锂电池使用含有磷的正极活性物质的情况下，若添加碱土类金属，正极活性物质的基于焙烧的分解本身有可能不进行，其结果是，难以使锂溶出到水中。
[0012]本技术是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种废弃锂离子电池的处理方法以及处理系统，其能够不经过复杂的工序而使锂从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池溶出到水中并回收，能够提高其纯度。
[0013]解决技术问题的手段
[0014]为了实现上述目的，本技术的一个方式的废弃锂离子电池的处理方法是从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池回收锂的废弃锂离子电池的处理方法，包括：热分解工序，通过焙烧将上述废弃锂离子电池热分解，生成含有上述正极活性物质的焙烧物；以及回收工序，使生成的上述焙烧物浸渍于水中而使上述锂溶出后回收上述锂；上述热分
解工序包括：焙烧工序，在规定的第一温度下焙烧上述废弃锂离子电池；以及混合工序，在上述焙烧工序之前向上述废弃锂离子电池的上述正极活性物质混合锂以外的碱金属盐。
[0015]另外，本技术的另一方式所涉及的废弃锂离子电池的处理系统是用于从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池回收锂的废弃锂离子电池的处理系统，包括：热分解系统，其通过焙烧来热分解上述废弃锂离子电池，生成含有上述正极活性物质的焙烧物；以及回收系统，其在使生成的上述焙烧物浸渍于水中而使上述锂溶出之后回收上述锂；上述热分解系统包括：焙烧装置，其以规定的第一温度焙烧上述废弃锂离子电池；以及混合装置，其在上述焙烧装置中的焙烧前的上述废弃锂离子电池的上述正极活性物质中混合锂以外的碱金属盐。
[0016]根据上述方法或系统，在焙烧废弃锂离子电池之前，将废弃锂离子电池的正极活性物质与锂以外的碱金属盐混合。由此，通过焙烧正极活性物质，能够分解热稳定的含磷正极活性物质，溶出时，在正极活性物质中所包含的磷酸根离子与锂结合而生成在水中显示不溶性的磷酸锂(Li3PO4)之前，使磷酸根离子与碱金属离子结合，因此能够防止锂的不溶化。因此，不经过复杂的工序，就能够使锂从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池溶出到水中而进行回收。
[0017]技术的效果
[0018]本技术起到如下效果：不经过复杂的工序，就能够使锂从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池溶出到水中进行回收，能够提高其纯度。
[0019]根据参照附图对以下的优选的实施方式的详细说明，可以明确本技术的上述目的、其他目的、特征以及优点。
附图说明
[0020][图1]图1是表示本技术的一实施方式中的废弃锂离子电池的处理系统中的处理工序的概略工序图。
[0021][图2]图2是进行图1所示的热分解工序的热分解系统的概略结构图。
[0022][图3]图3是进行图1所示的回收工序的回收系统的概略结构图。
具体实施方式
[0023]下面，参照附图说明本技术的优选实施方式。图1是表示本技术的一实施方式中的废弃锂离子电池的处理系统中的处理工序的概略工序图。
[0024]作为本实施方式中的处理系统的处理对象的废弃锂离子电池(废LIB)是在正极活性物质中含有磷的LFP型锂离子电池。更具体而言，LFP是包含磷酸铁(LiFePO4) 作为正极活性物质、包含石墨作为负极活性物质、使用铝箔作为正极集电器、使用铜箔作为负极集电器的电池。
[0025]本处理系统以大型的废LIB、即组合了多个废弃锂离子电池的电池单元的电池模块、以及组合了2个以上电池模块的电池组为对象。电池组例如通过将电连接的2 个以上电池模块、控制装置以及冷却装置收纳于壳体内而构成。设想本处理系统例如将搭载于电动汽车、混合动力汽车的废LIB拆下，不将该拆下的状态的废LIB(电池组或电池模块)解体而进行处理。
[0026]如图1所示，本实施方式中的处理系统在处理工序中包括：热分解工序P1，对废LIB进行热分解，对所得到的包含活性物质的粉体进行焙烧；以及回收工序P2，在使焙烧后的活性物质浸渍于水中而使锂溶出之后回收锂。
[0027]首先，对热分解工序P1进行说明。热分解工序P1包括预处理工序P11、破碎分选工序P12、混合工序P13和焙烧工序P14。图2是进行图1所示的热分解工序的热分解系统的概略结构图。热分解系统1具备供给装置10、预处理装置11、破碎分选装置12、混合装置13以及焙烧装置14。
[0028]预处理工序P11中，为了分解除去废LIB中所含的电解液，在比后述的焙烧工序P14中的第一温度低的第二温度下焙烧(预焙烧)废LIB。因此，废LIB从供给装置10供给到预处理装置11。供给装置10例如由带式输送机等构成。预处理装置11 例如由炉排预热器构成。
[0029]预处理工序P11中的第二温度被设定为能够将废LIB中含有的电解液分解除去的温度。例如第二温度为150℃以上且小于400℃，也可以为150℃以上且250℃以下。
[0030]破碎分选工序P12将在预处理工序P11中处理后的废LIB破碎，使活性物质从破碎后的废LIB的集电器分离而分选活性物质。为此，破碎分选装置12具备破碎机 12a及分选机12b。破碎机12a例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃锂离子电池的处理系统，其为用于从含有磷作为正极活性物质的废弃锂离子电池中回收锂的废弃锂离子电池的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：热分解系统，其通过焙烧将所述废弃锂离子电池热分解，生成含有所述正极活性物质的焙烧物，以及回收系统，其在使生成的所述焙烧物浸渍于水中而使所述锂溶出后，回收所述锂；其中，所述热分解系统包括：焙烧装置，其在规定的第一温度下焙烧所述废弃锂离子电池，以及混合装置，其在所述焙烧装置中的焙烧前的所述废弃锂离子电池的所述正极活性物质中混合锂以外的碱金属盐。2.根据权利要求1所述的废弃锂离子电池的处理系统，其特征在于，所述混合装置在所述正极活性物质中混合碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷或碳酸铯。3.根据权利要求1或2所述的废弃锂离子电池的处理系统，其特征在于，混合的所述碱金属盐中所含的碱金属的元素量相对于所述正极活性物质中所含的磷的元素量的比率为1.5以上且3.0以下。4.根据权利要求1或2所述的废弃锂离子电池的处理系统，其特征在于，所述回收系统在使所述焙烧物浸渍于水时添加氢氧化镁或氢氧化钙。5.根据权利要求1或2所述的废弃锂离子电池的处理系统，其特征在于，所述回收系统包括：第一溶出机，其将所述焙烧物浸渍于水中，第一分离机，其对由所述第一溶出机处理后的水溶液进行固液分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：大泽弘明，高田祥嗣，山下真理子，津泽正树，永井良介，菅田雅裕，安藤文典，李大明，赵峰娃，李洋，唐文芳，宋明俊，杨洪峰，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：新型
国别省市：