JP2003272720A - Recovery method of lithium cobaltate - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 浮遊選別法によりリチウムイオン二次電池
からコバルト酸リチウムを回収する方法である。リチウ
ムイオン二次電池を破砕した後に回収する黒色粉末物質
中のコバルト酸リチウムとグラファイトを分離すること
は極めて困難であった。
【解決手段】 リチウムイオン二次電池中のコバルト
酸リチウムはポリフッ化ビニリデン等の樹脂バインダー
で覆われているため、リチウムイオン二次電池の破砕物
から回収した粉末(コバルト酸リチウムとグラファイト
との混合物)を所定温度(約500℃)で加熱すること
により、この樹脂バインダーを除去することができる。
樹脂バインダーを除去したコバルト酸リチウムとグラフ
ァイトは浮遊選別法により容易に分離することができ
る。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To recover lithium cobalt oxide from a lithium ion secondary battery by a flotation method. It has been extremely difficult to separate lithium cobaltate and graphite in a black powder material recovered after crushing a lithium ion secondary battery. SOLUTION: Since lithium cobaltate in a lithium ion secondary battery is covered with a resin binder such as polyvinylidene fluoride, powder (mixture of lithium cobaltate and graphite) recovered from crushed lithium ion secondary battery ) At a predetermined temperature (about 500 ° C.), the resin binder can be removed.
Lithium cobaltate and graphite from which the resin binder has been removed can be easily separated by a flotation method.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウムイオン
二次電池からコバルト酸リチウムを回収する方法に関
し、より詳細には、浮遊選別法により廃リチウムイオン
二次電池からコバルト酸リチウムを回収する方法に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for recovering lithium cobalt oxide from a lithium ion secondary battery, and more particularly to a method for recovering lithium cobalt oxide from a waste lithium ion secondary battery by a floating sorting method. .
【0002】[0002]
【従来の技術】リチウムイオン二次電池(lithium ion b
attery、LIB)は、作動電圧が高く放充電サイクルが
優れ、小型化が可能なことから、携帯電話、ノートパソ
コン、デジタルカメラなどの通信・情報機器、各種AV
機器など非常に広範囲に使用されている。このリチウム
イオン電池は、既存の電池に比べて高いエネルギー密度
と充放電サイクルが優れ、軽量であることから、199
0年から携帯機器の動力源として使用されている。LI
Bの生産量は1995年には約4千万個であったが、2
000年には約4億7千万個と10倍以上に増加した。
近年、リチウムイオン二次電池の廃棄量が膨大にふくれ
あがり、電池中に含まれるリチウムやコバルトなどの稀
少資源を再資源化することが必要に迫られている。LI
Bには比較的高価なリチウムとコバルトなどの有価金属
が多量に含有されており、経済的に価値のある資源であ
るため、現在有価金属の回収に焦点を当てたリサイクリ
ングの研究が盛んに行われている。2. Description of the Related Art A lithium ion secondary battery
(battery, LIB) has a high operating voltage, an excellent discharge and charge cycle, and can be miniaturized, so communication and information devices such as mobile phones, laptop computers, digital cameras, and various AV systems.
It is used in a very wide range of equipment. This lithium-ion battery has a high energy density, excellent charge and discharge cycles, and is lighter in weight than existing batteries, so 199
It has been used as a power source for mobile devices since 0 years. LI
The production of B was about 40 million in 1995, but 2
In 000 years, it increased to more than 10 times, about 470 million.
In recent years, the amount of discarded lithium-ion secondary batteries has increased enormously, and it is necessary to recycle rare resources such as lithium and cobalt contained in the batteries. LI
B contains a large amount of valuable metals such as lithium and cobalt, which are relatively expensive, and is an economically valuable resource. Therefore, recycling research focusing on the recovery of valuable metals is currently active. Has been done.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】既存のプロセスでは、
一般的に廃リチウムイオン二次電池を焙焼工程や浸出工
程などによって処理する、比較的規模の大きいリサイク
ル工程が検討、実用化されてきた。例えば、コバルト酸
リチウムを硝酸によって溶解し、所望の成分を沈殿ろ過
することにより得る方法などが開示されている(特開平
11-054159等)。一方、破砕後に回収する黒色粉末物質
中のコバルト酸リチウムとグラファイト(C)を分離す
ることは、極めて難しく、具体的な選別法が提案されて
いなかった。特に、コバルト酸リチウム粉末には導電性
を高めるための樹脂製の結着剤(バインダー)や導電材
が混入され、その分離性を困難なものにしている。その
結果、廃リチウムイオン二次電池の中で、最も資源的価
値の高いコバルト酸リチウムを回収する技術はまだ確立
されるに至らず、このような技術の確立は資源面や産業
面からも重大な課題とされてきた。In the existing process,
Generally, a relatively large-scale recycling process, in which a waste lithium-ion secondary battery is treated by a roasting process or a leaching process, has been studied and put into practical use. For example, a method in which lithium cobalt oxide is dissolved by nitric acid and a desired component is precipitated and filtered is disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10 (1999) -242242).
11-054159 etc.). On the other hand, it is extremely difficult to separate lithium cobalt oxide and graphite (C) in the black powder substance recovered after crushing, and no specific selection method has been proposed. Particularly, the lithium cobalt oxide powder is mixed with a resin binder or a conductive material for increasing the conductivity, which makes the separation difficult. As a result, among the waste lithium-ion secondary batteries, the technology for recovering lithium cobaltate, which has the highest resource value, has not yet been established, and establishment of such technology is important from the resource and industrial viewpoints. Has been regarded as a challenge.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、LIBから有
価物であるコバルト酸リチウムを、複雑な化学処理のな
い簡素な工程構成で、品位の良い高収率で回収すること
が可能な方法を提供するものである。本発明では、廃棄
リチウムイオン二次電池に含まれるコバルト酸リチウム
とグラファイト(C)が混合した黒色粉末物質に対し、
浮遊選別法を用いることで両者を分離回収することを可
能にした。リチウムイオン二次電池中で最も資源的価値
の高いコバルト酸リチウムを選択的に、かつ経済性に優
れ、操業生も高い浮遊選別法で回収する本発明の技術は
従来にない技術である。本発明の方法の特徴部分とし
て、(1)コバルト酸リチウムとグラファイトを浮遊選
別法で分離し、コバルト酸リチウムのみを回収すること
ができる点、(2)浮遊選別の前にコバルト酸リチウム
とグラファイト混合粉末を加熱処理により表面改質(コ
バルト酸リチウムから結着剤(バインダー)の除去)す
る点、(3)このような浮遊選別の効果的条件を精査し
た点が挙げられる。The present invention is a method capable of recovering valuable lithium cobalt oxide from LIB with good quality and high yield by a simple process constitution without complicated chemical treatment. Is provided. In the present invention, a black powder substance obtained by mixing lithium cobalt oxide and graphite (C) contained in a waste lithium ion secondary battery is used.
It was possible to separate and collect both by using the floating sorting method. The technology of the present invention for recovering lithium cobalt oxide, which has the highest resource value in a lithium ion secondary battery, by a floating sorting method that is excellent in economic efficiency and operation efficiency is an unprecedented technology. As a characteristic part of the method of the present invention, (1) lithium cobalt oxide and graphite can be separated by a floating sorting method to recover only lithium cobalt oxide, and (2) lithium cobalt oxide and graphite before the floating sorting. The point is that the mixed powder is surface-modified by heat treatment (removal of the binder from the lithium cobalt oxide), and (3) that the effective conditions for such floating selection are carefully examined.
【0005】即ち、本発明は、コバルト酸リチウム(L
iCoO2)とグラファイトの混合物を所定温度で加熱
し、この混合物を水中で浮遊選別することから成るリチ
ウムイオン二次電池(LIB)からコバルト酸リチウム
を回収する方法である。この所定温度は、350℃以
上、好ましくは450度以上、より好ましくは500℃
以上であり、更にこの範囲内で温度はできるだけ低いほ
うが好ましく、例えば800℃以下、好ましくは600
度以下であることが好ましい。この温度は特に500℃
付近が適当である。加熱時間は加熱温度によるが、50
0℃付近で1時間以上、好ましくは2時間以上である。
この浮遊選別の際、コバルト酸リチウムを水中の沈殿物
として回収してもよい。That is, the present invention relates to lithium cobalt oxide (L
This is a method of recovering lithium cobalt oxide from a lithium ion secondary battery (LIB), which comprises heating a mixture of iCoO 2 ) and graphite at a predetermined temperature and subjecting the mixture to floating selection in water. This predetermined temperature is 350 ° C or higher, preferably 450 ° C or higher, and more preferably 500 ° C.
Above, it is preferable that the temperature is as low as possible within this range, for example, 800 ° C or lower, preferably 600 ° C or lower.
It is preferably not more than a degree. This temperature is especially 500 ℃
The neighborhood is suitable. The heating time depends on the heating temperature, but is 50
It is 1 hour or more, preferably 2 hours or more at around 0 ° C.
At the time of this floating selection, lithium cobalt oxide may be recovered as a precipitate in water.
【0006】また、前記水中に捕収剤及び/又は起泡剤
を含んでもよい。捕収剤には、ディーゼル油、ケロシン
(灯油)などの炭化水素基を有する油系捕収剤(捕収
油)やタール油が好ましい。その添加濃度はコバルト酸
リチウム粉末の濃度に依存するが、捕収剤を水溶液質量
に対し100g/トン(又は100mg/l)〜320
0g/トン(又は3200mg/l)程度混入すれば、
コバルト酸リチウムを高実収率(90%以上)かつ高品
位(90%以上)で回収することが可能である。一方、
起泡剤はMIBC(メチルイソブチルカルビノール)に
代表される芳香族アルコール系の非イオン浮選剤や不飽
和炭化水素系列のパイン油などが好ましく、その添加濃
度は水溶液量に対し100g/トン(又は100mg/
l)程度添加すれば90%以上の実収率、品位でコバル
ト酸リチウムの回収が可能である。また、このとき油系
捕収剤を使用せず、起泡剤のみの添加でもコバルト酸リ
チウムを回収することが可能である。起泡剤としてMI
BCを用いて、その添加濃度が100g/トン(又は1
00mg/l)のとき、コバルト酸リチウムの実収率と
品位はそれぞれ、87.7%と91.5%であった。ま
た、前記コバルト酸リチウムとグラファイトとの混合物
が、リチウムイオン二次電池の粉砕物からセパレーター
及び金属を分離した残渣であってもよい。この分離はふ
るい分け、特に振動ふるい分けによることが好ましい。Further, the water may contain a collecting agent and / or a foaming agent. As the scavenger, oil-based scavengers having hydrocarbon groups (collection oils) such as diesel oil and kerosene (kerosene) and tar oils are preferable. The concentration of addition depends on the concentration of the lithium cobalt oxide powder, but the collector is 100 g / ton (or 100 mg / l) to 320 with respect to the mass of the aqueous solution.
If about 0 g / ton (or 3200 mg / l) is mixed,
It is possible to recover lithium cobalt oxide in high yield (90% or more) and high quality (90% or more). on the other hand,
The foaming agent is preferably an aromatic alcohol-based nonionic flotation agent represented by MIBC (methylisobutylcarbinol) or an unsaturated hydrocarbon-based pine oil, and the addition concentration thereof is 100 g / ton (based on the amount of the aqueous solution). Or 100 mg /
If about 1) is added, it is possible to recover lithium cobalt oxide with an actual yield of 90% or more and quality. Further, at this time, it is possible to recover lithium cobalt oxide by adding only the foaming agent without using the oil-based collector. MI as a foaming agent
Using BC, the added concentration is 100 g / ton (or 1
At the time of 00 mg / l), the actual yield and quality of lithium cobalt oxide were 87.7% and 91.5%, respectively. Further, the mixture of lithium cobalt oxide and graphite may be a residue obtained by separating the separator and the metal from the pulverized product of the lithium ion secondary battery. This separation is preferably done by sieving, especially by vibrating sieving.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】リチウムイオン二次電池(LI
B)は、一般的に、正極にリチウム(Li)とコバルト
(Co)からなる複合金属酸化物とAl集電体、負極に
炭素質材料とCu集電体、電解液にはリチウム塩を溶解
した非プロトン性有機溶媒を使用した蓄電二次電池であ
る。本発明の方法を用いて、このような廃リチウムイオ
ン二次電池を破砕し、ふるい分けによって最終的に回収
されるコバルト酸リチウムとグラファイトを含んだ混合
粉末を、浮遊選別法によって分離選別し、資源価値の高
いコバルト酸リチウムを選択的に回収することができ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A lithium ion secondary battery (LI
B) is generally a composite metal oxide composed of lithium (Li) and cobalt (Co) and an Al current collector in the positive electrode, a carbonaceous material and Cu current collector in the negative electrode, and a lithium salt dissolved in the electrolyte. It is a storage secondary battery using the aprotic organic solvent described above. Using the method of the present invention, such a waste lithium ion secondary battery is crushed, and a mixed powder containing lithium cobalt oxide and graphite, which is finally recovered by sieving, is separated and sorted by a floating sorting method, Highly valuable lithium cobalt oxide can be selectively recovered.
【0008】本発明の方法を含むリチウムイオン二次電
池(LIB)からコバルト酸リチウムを選択的に回収す
る方法は下記の各段階からなる。その工程図を図2に示
す。
(1)廃リチウムイオン二次電池を破砕し、粉砕物をふ
るい分けをして、オーバーサイズを、エアテーブルを利
用してセパレーターと金属類とに分離する。
(2)アンダーサイズを振動スクリーンでふるい分けし
て、金属類を分離し、コバルト酸リチウムとグラファイ
トを含んだ黒色の混合粉末を回収する。
(3)この粉末(LiCoO2とグラファイトとの混合
物)を約500℃で所定時間加熱する。この工程によ
り、LiCoO2の表面を覆うバインダーを除去する。
(4)このように加熱処理された粉末(LiCoO2と
グラファイトとの混合物)を浮遊選別することにより、
沈殿物としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)を回
収する。
以上の手法により、従来困難であったコバルト酸リチウ
ムとグラファイトの混合粉末から、高純度、高回収率で
コバルト酸リチウムを回収することが可能である。A method for selectively recovering lithium cobalt oxide from a lithium ion secondary battery (LIB) including the method of the present invention comprises the following steps. The process drawing is shown in FIG. (1) The waste lithium ion secondary battery is crushed, the crushed material is sieved, and the oversize is separated into a separator and metals by using an air table. (2) The undersize is screened with a vibrating screen to separate metals, and a black mixed powder containing lithium cobalt oxide and graphite is recovered. (3) This powder (a mixture of LiCoO 2 and graphite) is heated at about 500 ° C. for a predetermined time. By this step, the binder covering the surface of LiCoO 2 is removed. (4) By subjecting the powder (mixture of LiCoO 2 and graphite) thus heat-treated to floating selection,
Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) is recovered as a precipitate. By the method described above, it is possible to recover lithium cobalt oxide with a high purity and a high recovery rate from the mixed powder of lithium cobalt oxide and graphite, which has been difficult in the past.
【0009】[0009]
【発明の効果】本発明の方法により、近年の社会活動で
膨大に廃棄されるリチウムイオン二次電池中の資源的価
値の高いコバルト酸リチウムの回収が可能になり、希少
金属資源の再資源化処理に大きな影響を与えると考えら
れる。特に、コバルト、リチウムは希少金属と呼ばれ、
その資源存在量が希薄であることから、廃棄物から再資
源化することは、資源戦略上も重要な意味を持つと考え
られる。しかも、回収法として利用する浮遊選鉱法は、
経済性が高く、操業性も優れていることから、リチウム
イオン二次電池のトータル的なリサイクル化に極めて有
効で、大きな波及効果を持っていると期待される。さら
には、リチウムイオン二次電池以外の蓄電池や、廃電子
機器中に含まれる紛体成形された金属素材等への回収法
として応用が期待される。The method of the present invention makes it possible to recover lithium cobalt oxide, which has a great resource value, in lithium ion secondary batteries, which are vastly discarded in social activities in recent years, and to recycle rare metal resources. It is considered to have a great influence on the processing. Especially, cobalt and lithium are called rare metals,
Since the resource abundance is scarce, it is considered that recycling from waste has important meaning in resource strategy. Moreover, the flotation method used as a recovery method is
Due to its high economic efficiency and excellent operability, it is expected to be extremely effective for total recycling of lithium ion secondary batteries and to have a great ripple effect. Furthermore, it is expected to be applied as a recovery method for storage batteries other than lithium ion secondary batteries, powder-molded metal materials contained in waste electronic devices, and the like.
【0010】[0010]
【実施例】以下、実施例にて本発明を例証するが、本発
明を限定することを意図するものではない。本実施例に
おいて、高周波誘導結合プラズマ(ICP)測定にはセ
イコーインスツルメンツ (株) 製SPS3000型ICP発光
分光分析装置、走査型電子顕微鏡(SEM)にはJeol製
JSM-5900LV、そして熱重量−示差熱(TG−DTA)測
定にはRigaku製Thermo plus TG 8120を使用した。本実
施例では、角形のLIB(46.7×28.5×4.5
mm)の外枠の樹脂部分を外した金属ケースを処理の対
象とした。このLIBの構造を図1に示す。このLIB
の陰極はリチウムとコバルトからなる複合金属酸化物と
Al集電体で構成されており、陽極は炭素質材料とCu
集電体で構成されている。陰極と陽極との間にはセパレ
ーターが存在し、ケースには主にAlが使用されてい
る。EXAMPLES The present invention will be illustrated below with reference to Examples, but is not intended to limit the present invention. In the present embodiment, the high frequency inductively coupled plasma (ICP) measurement is made by Seiko Instruments Inc. SPS3000 ICP emission spectroscopic analyzer, and the scanning electron microscope (SEM) is made by Jeol.
JSM-5900LV, and Thermo plus TG 8120 manufactured by Rigaku was used for thermogravimetric-differential heat (TG-DTA) measurement. In this embodiment, a rectangular LIB (46.7 × 28.5 × 4.5) is used.
The metal case from which the resin portion of the outer frame (mm) was removed was treated. The structure of this LIB is shown in FIG. This LIB
Is composed of a composite metal oxide of lithium and cobalt and an Al current collector, and the anode is a carbonaceous material and Cu.
It is composed of a current collector. A separator is present between the cathode and the anode, and Al is mainly used in the case.
【0011】まず、廃LIBを高速回転粉砕機を用いて
1分間粉砕した。粉砕物を10メッシュ(約1.65m
m)でふるい分けをして、オーバーサイズはエアテーブ
ルを利用してセパレーターと金属類(Al、Cu、ケー
スなど)とに分離し、アンダーサイズは65メッシュ
(約0.21mm)の振動スクリーンを利用して金属類
(Al、Cuなど)と粉末(LiCoO2とグラファイ
トとの混合物)とに分離した。First, the waste LIB was crushed for 1 minute using a high-speed rotary crusher. The crushed product is 10 mesh (about 1.65 m
sieving with m), the oversize is separated into a separator and metals (Al, Cu, case, etc.) using an air table, and the undersize uses a vibrating screen of 65 mesh (about 0.21 mm) Then, it was separated into metal (Al, Cu, etc.) and powder (a mixture of LiCoO 2 and graphite).
【0012】粉砕した廃LIBの粉末はコバルト酸リチ
ウム(LiCoO2)とグラファイトとの混合物であ
る。粉砕した廃LIBの重量比は粉末(LiCoO2と
グラファイトとの混合物)が55.9%、金属類(A
l、Cuなど)が40.3%、そしてセパレーターなど
の樹脂系物が3.7%であった。純粋なコバルト酸リチ
ウムの表面は親水性であり、逆にグラファイトの表面は
疎水性であることから、水中で簡易に分離されると考え
られるが、実際には両者とも水面上に浮上する疎水性の
性質を持つ。これは、コバルト酸リチウムの表面が樹脂
バインダー(導電性のポリフッ化ビニリデン等)に覆わ
れているため、表面性質が親水性から疎水性に変化して
いると考えられる。表面にバインダーが付いたままのL
iCoO2をTG−DTA(熱重量−示差熱分析)によ
り調べた。その結果を図3に示す。約200℃から50
0℃までの重量減少はバインダーの除去によるもので、
約500℃でバインダーはすべて除去されたと考えられ
る。即ち、熱処理によってLiCoO2の表面に付着し
ているバインダーを除去することにより、LiCoO2
の表面の性質を疎水性から親水性に変化させることが可
能となる。The ground waste LIB powder is a mixture of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and graphite. The weight ratio of the crushed waste LIB was 55.9% for the powder (mixture of LiCoO 2 and graphite) and for the metals (A
(1), Cu, etc.) was 40.3%, and resin-based materials such as separators were 3.7%. Since the surface of pure lithium cobalt oxide is hydrophilic and the surface of graphite is hydrophobic, it is considered that they are easily separated in water, but in reality, both are hydrophobic that float above the water surface. With the nature of. It is considered that this is because the surface of lithium cobalt oxide is covered with a resin binder (conductive polyvinylidene fluoride or the like), so that the surface property is changed from hydrophilic to hydrophobic. L with the binder on the surface
The iCoO 2 TG-DTA - was investigated by (thermogravimetric differential thermal analysis). The result is shown in FIG. About 200 ℃ to 50
The weight loss up to 0 ° C is due to the removal of the binder,
It is considered that the binder was completely removed at about 500 ° C. That is, by removing the binder adhering to the surface of LiCoO 2 by heat treatment, LiCoO 2
It is possible to change the surface property of the from hydrophobic to hydrophilic.
【0013】熱処理によるLiCoO2の表面の変化を
SEMで観察した。その結果を図4に示す。これらの写
真から、熱処理を行わない試料(図4(a))ではLi
CoO2粒子表面及び粒子間にバインダーが多く存在す
るが、熱処理温度の上昇によって(図4(b)、
(c))LiCoO2表面に付着していたバインダーが
少しずつ除去され、500℃で2時間熱処理した試料
(図4(d))ではバインダーの大部分が除去されてい
ることがわかる。The change in the surface of LiCoO 2 due to the heat treatment was observed by SEM. The result is shown in FIG. From these photographs, it can be seen that the sample without heat treatment (Fig. 4 (a)) is Li
A large amount of binder is present on the surface of the CoO 2 particles and between the particles, but due to the increase in the heat treatment temperature (see FIG.
(C)) It can be seen that the binder attached to the LiCoO 2 surface was gradually removed, and most of the binder was removed in the sample heat-treated at 500 ° C. for 2 hours (FIG. 4D).
【0014】次に、上記粉末(LiCoO2とグラファ
イトとの混合物)を浮遊選別した。捕収剤にはケロシン
(4l/ton)、起泡剤にはMIBC(メチルイソブ
チルカルビノール、60g/ton)を用い、パルプ濃
度は5%、浮遊選別時間は7分とした。LiCoO2の
浮遊選別に及ぼす熱処理温度の影響を図5に示す。熱処
理温度が350℃以下の試料ではLiCoO2の98%
以上が浮遊するため選別が不可能であるが、450℃で
処理した試料では4%程度、500℃では2%程度しか
浮遊しないため、98%以上の選別が可能である。Next, the powder (mixture of LiCoO 2 and graphite) was subjected to floating selection. Kerosene (4 l / ton) was used as the collector, MIBC (methyl isobutyl carbinol, 60 g / ton) was used as the foaming agent, the pulp concentration was 5%, and the floating sorting time was 7 minutes. The effect of the heat treatment temperature on the floating selection of LiCoO 2 is shown in FIG. 98% of LiCoO 2 in the sample whose heat treatment temperature is 350 ° C or less
It is impossible to sort because the above floats, but it is possible to sort 98% or more because the sample treated at 450 ° C. floats about 4% and at 500 ° C. only about 2% floats.
【0015】グラファイトの浮遊選別に及ぼす熱処理温
度の影響を図6に示す。この図からグラファイトは熱処
理温度に依存せず、いずれの処理温度においても99%
以上浮遊した。これらのことから、浮遊選別によるLi
CoO2とグラファイトの分離が可能であると考えられ
る。The effect of heat treatment temperature on the floating selection of graphite is shown in FIG. From this figure, graphite does not depend on the heat treatment temperature, and is 99% at any treatment temperature.
It floated over. From these things, Li
It is considered possible to separate CoO 2 and graphite.
【0016】次にこれまでの浮遊選別の結果に基づき、
LiCoO2とグラファイトの重量比を変えて行った浮
遊選別の結果を図7に示す。LiCoO2の重量比を3
0%から70%に上昇させると、LiCoO2の純度と
回収率は少し低下するが、その影響は少なく、純度98
%以上のLiCoO 2を97%以上回収することができ
ることがわかる。Next, based on the results of the floating sorting so far,
LiCoOTwoAnd the weight ratio of graphite
The result of the loose selection is shown in FIG. LiCoOTwoThe weight ratio of 3
When increasing from 0% to 70%, LiCoOTwoAnd the purity of
The recovery rate is slightly reduced, but the effect is small and the purity is 98
% Or more of LiCoO TwoCan recover more than 97%
I understand that
【0017】粉砕LIB粉末のパルプ濃度を5%を基準
として変化させて浮遊選別を行った。廃LIBを粉砕し
て得られた粉末(LiCoO2とグラファイトの混合
物)の浮遊選別に及ぼすパルプ濃度(液中のこの混合物
の割合)の影響を図8に示す。パルプ濃度を3%から1
0%に上昇させると純度と回収率が徐々に低下するが、
パルプ濃度10%でも純度93%以上のLiCoO2を
92%以上回収することができた。手選法の結果に比べ
純度と回収率が低いが、これは粉砕過程で金属類(Al
など)が混入したためであると考えられる。Floating sorting was performed by changing the pulp concentration of the ground LIB powder with 5% as a standard. FIG. 8 shows the effect of pulp concentration (ratio of this mixture in the liquid) on the floating selection of the powder (mixture of LiCoO 2 and graphite) obtained by grinding the waste LIB. Pulp concentration from 3% to 1
Purity and recovery gradually decrease with increasing to 0%,
Even with a pulp concentration of 10%, 92% or more of LiCoO 2 having a purity of 93% or more could be recovered. Compared to the result of the manual selection method, the purity and recovery rate are lower, but this is due to the metal (Al
It is considered that this is due to the inclusion of (for example).
【0018】以上の実施例から得られた主な結論を以下
に示す。
1)廃LIBをカッティングミル、エアーテーブル及び
振動スクリーンを用いて選別処理を行い、セパレーター
などの樹脂類、金属類(Al、Cuなど)及び粉末(L
iCoO2とグラファイトの混合物)に分離した。
2)LiCoO2を500℃で2時間熱処理することに
よりその表面性質が疎水性から親水性に変化し、浮遊選
別によってLiCoO2とグラファイトを97%以上分
離することができた。
3)廃LIBを粉砕した粉末を浮遊選別した結果、93
%以上の純度を有するLiCoO2を92%以上回収す
ることができた。The main conclusions obtained from the above examples are shown below. 1) Waste LIBs are sorted using a cutting mill, air table and vibrating screen, and resins such as separators, metals (Al, Cu, etc.) and powders (L)
a mixture of iCoO 2 and graphite). 2) By heat treating LiCoO 2 at 500 ° C. for 2 hours, its surface property changed from hydrophobic to hydrophilic, and it was possible to separate LiCoO 2 and graphite by 97% or more by floating sorting. 3) As a result of floating selection of the powder obtained by grinding the waste LIB, 93
92% or more of LiCoO 2 having a purity of% or more could be recovered.
【図1】本実施例でLIBの構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a LIB in this embodiment.
【図2】本発明の方法を含むリチウムイオン二次電池か
らコバルト酸リチウムを回収する方法の工程図である。FIG. 2 is a process drawing of a method for recovering lithium cobalt oxide from a lithium ion secondary battery including the method of the present invention.
【図3】表面にバインダーが付いたコバルト酸リチウム
のTG−DTA(熱重量−示差熱分析)チャートを示す
図である。FIG. 3 is a view showing a TG-DTA (thermogravimetric-differential thermal analysis) chart of lithium cobalt oxide having a binder on its surface.
【図4】熱処理によるコバルト酸リチウムの表面SEM
写真を示す図である。FIG. 4 Surface SEM of lithium cobalt oxide by heat treatment
It is a figure which shows a photograph.
【図5】LiCoO2の浮遊選別に及ぼす熱処理温度の
影響を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the effect of heat treatment temperature on floating sorting of LiCoO 2 .
【図6】グラファイトの浮遊選別に及ぼす熱処理温度の
影響を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the effect of heat treatment temperature on the floating selection of graphite.
【図7】LiCoO2とグラファイトの浮遊選別に及ぼ
す重量比の影響を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the influence of the weight ratio on the floating sorting of LiCoO 2 and graphite.
【図8】粉砕LIBの浮遊選別に及ぼすパルプ濃度の影
響を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the effect of pulp concentration on the floating selection of ground LIB.
フロントページの続き (72)発明者 柴山 敦 秋田県秋田市手形休下町9−33 休下町宿 舎3号 Fターム(参考) 4D071 AA41 AB13 AB14 AB16 AB17 AB19 BB12 CA03 DA15 5H031 BB01 BB02 EE02 EE03 HH06Continued front page (72) Inventor Atsushi Shibayama Akita Prefecture, Akita City Building 3 F-term (reference) 4D071 AA41 AB13 AB14 AB16 AB17 AB19 BB12 CA03 DA15 5H031 BB01 BB02 EE02 EE03 HH06
Claims (6)
グラファイトの混合物を350℃以上で加熱し、この混
合物を水中で浮遊選別することから成るリチウムイオン
二次電池(LIB)からコバルト酸リチウムを回収する
方法。1. Lithium cobaltate (LIB) is recovered from a lithium ion secondary battery (LIB), which comprises heating a mixture of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) and graphite at 350 ° C. or higher and subjecting the mixture to floating selection in water. Method.
を水中の沈殿物として回収する請求項1に記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein lithium cobalt oxide is recovered as a precipitate in water during the floating sorting.
上とする請求項1又は2に記載の方法。3. The method according to claim 1, wherein the temperature for heating the mixture is 500 ° C. or higher.
む請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein the water contains a collecting agent and / or a foaming agent.
の混合物が、リチウムイオン二次電池の粉砕物からセパ
レーター及び金属を分離した残渣である請求項1〜3の
いずれか一項に記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the mixture of lithium cobalt oxide and graphite is a residue obtained by separating a separator and a metal from a pulverized product of a lithium ion secondary battery.
記載の方法。6. The method of claim 5, wherein the separating is by sieving.
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