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JP2024043461A - Recycling system, recycling method, electrode manufacturing method, and battery manufacturing method - Google Patents

Recycling system, recycling method, electrode manufacturing method, and battery manufacturing method Download PDF

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JP2024043461A
JP2024043461A JP2023010520A JP2023010520A JP2024043461A JP 2024043461 A JP2024043461 A JP 2024043461A JP 2023010520 A JP2023010520 A JP 2023010520A JP 2023010520 A JP2023010520 A JP 2023010520A JP 2024043461 A JP2024043461 A JP 2024043461A
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JP
Japan
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electrode
titanium oxide
niobium titanium
heat treatment
battery
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Application number
JP2023010520A
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Japanese (ja)
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太郎 深谷
Taro Fukaya
亜里 近藤
Ari Kondo
康宏 原田
Yasuhiro Harada
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

To provide a recycling system and a recycling method capable of collecting reusable niobium titanium oxide from an electrode containing niobium titanium oxide, and to provide a method of manufacturing an electrode and a method of manufacturing a battery that use niobium titanium oxide collected by the system or method.SOLUTION: There is provided a recycling system 100 that includes: a water dispersion device 1 that disperses an electrode containing niobium titanium oxide in water; a solid-liquid separation device 2 that separates niobium titanium oxide from the electrode dispersed in water; and a first heat treatment device 3 that performs heat treatment of the separated niobium titanium oxide.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

実施形態は、リサイクルシステム、リサイクル方法、電極の製造方法、及び、電池の製造方法に関する。 Embodiments relate to a recycling system, a recycling method, an electrode manufacturing method, and a battery manufacturing method.

リチウムイオン二次電池においては、正極活物質にリチウム含有金属酸化物、負極には主にカーボンが使用されている。負極のリサイクルの検討は少なく、主に正極のリサイクルの研究開発が進められている。 In lithium ion secondary batteries, a lithium-containing metal oxide is used as the positive electrode active material, and carbon is mainly used as the negative electrode. There is little research into recycling the negative electrode, and research and development is mainly focused on recycling the positive electrode.

ところで、ニオブチタン酸化物を含む負極を備えた二次電池の開発が進められているが、この二次電池のリサイクル率を高めるため、ニオブチタン酸化物を含む負極のリサイクルの実現が求められている。 By the way, the development of secondary batteries equipped with negative electrodes containing niobium titanium oxide is underway, and in order to increase the recycling rate of these secondary batteries, there is a need to realize the recycling of negative electrodes containing niobium titanium oxide.

国際公開WO2020/090690号公報International Publication No. WO2020/090690 特開2019-130474号公報JP 2019-130474 A

解決しようとする課題は、ニオブチタン酸化物を含む電極から再利用可能なニオブチタン酸化物を回収することが可能な、リサイクルシステムとリサイクル方法、これらシステム又は方法により回収したニオブチタン酸化物を用いる電極の製造方法及び電池の製造方法を提供することである。 The problems to be solved are a recycling system and recycling method that can recover reusable niobium titanium oxide from electrodes containing niobium titanium oxide, and the production of electrodes using the niobium titanium oxide recovered by these systems or methods. An object of the present invention is to provide a method and a method for manufacturing a battery.

実施形態によれば、ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる水分散装置と、水に分散させた電極からニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、分離したニオブチタン酸化物を熱処理する第1熱処理装置とを含む、リサイクルシステムが提供される。 According to the embodiment, there is provided a water dispersion device for dispersing electrodes containing niobium titanium oxide in water, a solid-liquid separation device for separating niobium titanium oxide from the electrodes dispersed in water, and a step for heat-treating the separated niobium titanium oxide. 1. A recycling system is provided, including a heat treatment device.

また、実施形態によれば、ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる工程と、水に分散させた電極からニオブチタン酸化物を分離する工程と、分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程とを含む、リサイクル方法が提供される。 Further, according to the embodiment, a step of dispersing an electrode containing niobium titanium oxide in water, a step of separating niobium titanium oxide from the electrode dispersed in water, and a step of performing a first heat treatment on the separated niobium titanium oxide A recycling method is provided, including.

またさらに、他の実施形態によれば、正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた電池に第3熱処理を施す工程と、
電池を酸性溶媒で処理する工程と、
酸性溶媒で処理した電池からニオブチタン酸化物を分離する工程と、
分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程と
を含む、リサイクル方法が提供される。
Furthermore, according to another embodiment, a step of subjecting a battery including a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide to a third heat treatment;
a step of treating the battery with an acidic solvent;
separating niobium titanium oxide from a battery treated with an acidic solvent;
and subjecting the separated niobium titanium oxide to a first heat treatment.

また、他の実施形態によれば、正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた電池に第3熱処理を施す第3熱処理装置と、
第3熱処理が施された電池を酸性溶媒で処理する酸処理装置と、
酸性溶媒で処理した電池からニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、
分離したニオブチタン酸化物を第1熱処理する第1熱処理装置と
を含む、リサイクルシステム。
Further, according to another embodiment, a third heat treatment device that performs a third heat treatment on a battery including a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide;
an acid treatment device for treating the battery subjected to the third heat treatment with an acidic solvent;
a solid-liquid separator that separates niobium titanium oxide from batteries treated with an acidic solvent;
and a first heat treatment device that performs a first heat treatment on the separated niobium titanium oxide.

他の実施形態によれば、実施形態に係るリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する、電極の製造方法が提供される。 According to another embodiment, a method for manufacturing an electrode is provided, in which the electrode is manufactured using niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to the embodiment.

また、他の実施形態によれば、実施形態に係るリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する工程と、電極を含む電池を製造する工程を含む、電池の製造方法が提供される。 Further, according to another embodiment, a method for manufacturing a battery is provided, including a step of manufacturing an electrode using niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to the embodiment, and a step of manufacturing a battery including the electrode. Ru.

第1実施形態のリサイクルシステムの一例を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a recycling system according to a first embodiment. 図1のリサイクルシステムを使用したリサイクル方法の一例を示すフローチャート。2 is a flowchart showing an example of a recycling method using the recycling system of FIG. 1. FIG. 第1実施形態のリサイクルシステムの別な例を示す概略図。The schematic diagram showing another example of the recycling system of a 1st embodiment. 図3のリサイクルシステムを使用したリサイクル方法の一例を示すフローチャート。4 is a flowchart showing an example of a recycling method using the recycling system of FIG. 3. 第2実施形態のリサイクルシステムの一例を示す概略図。A schematic diagram showing an example of a recycling system according to a second embodiment. 図5のリサイクルシステムを使用したリサイクル方法の一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an example of a recycling method using the recycling system of FIG. 5. 第2実施形態のリサイクルシステムの別な例を示す概略図。FIG. 7 is a schematic diagram showing another example of the recycling system of the second embodiment. 図7のリサイクルシステムを使用したリサイクル方法の一例を示すフローチャート。8 is a flowchart showing an example of a recycling method using the recycling system of FIG. 7. 実施形態に係るシステム又は方法のリサイクル処理が施される電池の一例を示す一部切欠き斜視図。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing an example of a battery that is subjected to a recycling process of the system or method according to an embodiment. 図9のA部の拡大断面図。FIG. 9 is an enlarged sectional view of section A in FIG. 9; 第2実施形態のリサイクルシステムのさらに別な例を示す概略図。The schematic diagram which shows yet another example of the recycling system of 2nd Embodiment. 図11のリサイクルシステムを使用したリサイクル方法の一例を示すフローチャート。12 is a flowchart showing an example of a recycling method using the recycling system of FIG. 11 .

(第1の実施形態)
第1の実施形態に係るリサイクルシステムとリサイクル方法を、図面を参照して以下に説明する。第1の実施形態は、ニオブチタン酸化物を含む電極からニオブチタン酸化物を回収して再生するものである。ニオブチタン酸化物を含む電極は、使用されて廃棄処分になったものに限らず、規格外等の事情により未使用のまま保管もしくは廃棄処分となったものでも良い。すなわち、電極の使用状態は問われない。電極を、被処理電極とも呼ぶ。
(First embodiment)
A recycling system and recycling method according to a first embodiment will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, niobium titanium oxide is recovered and regenerated from an electrode containing niobium titanium oxide. The electrode containing niobium titanium oxide is not limited to one that has been used and then disposed of, but may also be one that has been kept unused or disposed of due to circumstances such as non-standardization. That is, the state of use of the electrode does not matter. The electrode is also called a treated electrode.

図1は、ニオブチタン酸化物を含む電極(被処理電極)からニオブチタン酸化物を回収するためのリサイクルシステムの一例の概略を示している。リサイクルシステム100は、水分散装置1と、水分散装置1の下流側に配置される固液分離装置2と、固液分離装置2の下流側に配置される第1熱処理装置3とを含む。被処理物は、コンベアやスラリーポンプ(図示せず)などにより、水分散装置1、固液分離装置2、第1熱処理装置3の順番に搬送される。よって、リサイクルシステム100は、被処理物を搬送する搬送器を備えていても良い。 FIG. 1 schematically shows an example of a recycling system for recovering niobium titanium oxide from an electrode (electrode to be treated) containing niobium titanium oxide. The recycling system 100 includes a water dispersion device 1 , a solid-liquid separation device 2 disposed downstream of the water dispersion device 1 , and a first heat treatment device 3 disposed downstream of the solid-liquid separation device 2 . The object to be treated is transported to a water dispersion device 1, a solid-liquid separation device 2, and a first heat treatment device 3 in this order by a conveyor, a slurry pump (not shown), or the like. Therefore, the recycling system 100 may include a conveyor that conveys the object to be treated.

水分散装置1は、ニオブチタン酸化物を含む電極(以下、TNO電極と称する)を水中に分散させるためのものである。TNO電極を水に浸漬すると、集電体とそれ以外の部材に分かれ、水中に分散させることができる。この水分散は、TNO電極に水溶性もしくは水分散性の結着剤が含まれている場合に起こりやすい。ニオブチタン酸化物は、水と接した際に劣化し難い。そのため、TNO電極を水に分散させることにより、ニオブチタン酸化物にダメージを及ぼさずに、TNO電極を解体することができる。水分散装置1は、TNO電極を分散させるための水を収容可能な容器を備えるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、攪拌翼を備えた混合槽などが挙げられる。TNO電極の解体を促進するため、水分散装置1は、TNO電極を粉砕するための粉砕器を備えることができる。 The water dispersion device 1 is for dispersing an electrode containing niobium titanium oxide (hereinafter referred to as a TNO electrode) in water. When a TNO electrode is immersed in water, it can be separated into a current collector and other components, and dispersed in water. This water dispersion tends to occur when the TNO electrode contains a water-soluble or water-dispersible binder. Niobium titanium oxide does not easily deteriorate when it comes into contact with water. Therefore, by dispersing the TNO electrode in water, the TNO electrode can be disassembled without damaging the niobium titanium oxide. The water dispersion device 1 is not particularly limited as long as it includes a container capable of containing water for dispersing the TNO electrode. For example, a mixing tank equipped with a stirring blade may be used. To facilitate the dismantling of the TNO electrode, the water dispersion device 1 can be equipped with a pulverizer for pulverizing the TNO electrode.

固液分離装置2には、水にTNO電極が分散されたスラリーが水分散装置1から供給される。固液分離装置2は、水にTNO電極が分散されたスラリーから集電体とニオブチタン酸化物を固液分離するためのものである。ニオブチタン酸化物は、電極を構成する他の材料に比べて密度が大きいため、密度差を利用する分離に適している。また、アルミニウムなどの集電箔は、ニオブチタン酸化物と比較してサイズが大きいため、その大きさを利用して分離することもできる。固液分離装置2として、例えば、沈降分離器、サイクロン、篩などが挙げられる。 A slurry in which TNO electrodes are dispersed in water is supplied to the solid-liquid separator 2 from the water dispersion device 1 . The solid-liquid separator 2 is for separating a current collector and niobium titanium oxide into solid-liquid from a slurry in which TNO electrodes are dispersed in water. Niobium titanium oxide has a higher density than other materials constituting the electrode, so it is suitable for separation using density differences. Further, since the current collector foil made of aluminum or the like is larger than the niobium titanium oxide, the size can be used for separation. Examples of the solid-liquid separator 2 include a sedimentation separator, a cyclone, and a sieve.

第1熱処理装置3は、固液分離装置2によって分離されたニオブチタン酸化物に熱処理を施すものである。熱処理装置としては、炉、ロータリーキルン等が挙げられる。 The first heat treatment device 3 heat-treats the niobium titanium oxide separated by the solid-liquid separator 2. Examples of the heat treatment apparatus include a furnace, a rotary kiln, and the like.

以上説明したリサイクルシステム100を使用したリサイクル方法を、図2を参照して説明する。図2に示すリサイクル方法は、水分散工程S1、固液分離工程S2及び第1熱処理工程S3を含むものである。
(水分散工程S1)
TNO電極を水分散装置1に供給し、水分散装置1中で水に浸漬させる。これにより、TNO電極は、水中に分散され、集電体などの金属片と、ニオブチタン酸化物を含む電極材料とに分かれる。TNO電極を水に分散させた状態で、次工程S2に送る。ここで、分散させる溶媒には、水の代わりに、水と有機物の混合液体などの水系液体を使用しても良い。有機物の例として、アルコール(例えばエタノール)、アセトニトリル、及びアセトンよりなる群から選択される少なくとも一種を挙げることができる。
(固液分離工程S2)
例えば沈降分離器を用い、TNO電極が水に分散されたスラリーから金属片を除去する。沈降分離によると、ニオブチタン酸化物より密度の小さい材料(例えば炭素材料)の除去も可能である。除去後、スラリーを篩にかけて異物を除去する。次いで、サイクロンにより、スラリーからニオブチタン酸化物を分離する。分離したニオブチタン酸化物を水洗することにより、残存するイオン(例えば電解質などの塩(P又はFを含有する塩))と、水溶性材料(例えば水溶性結着剤)とを除去する。水洗されたニオブチタン酸化物は、次工程S3に搬送される。
(第1熱処理工程S3)
水洗されたニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す。これにより、ニオブチタン酸化物の容量を回復させることができるため、ニオブチタン酸化物の再利用が可能となる。また、ニオブチタン酸化物の粒子表面に炭素材料が付着していた場合、この炭素材料を第1熱処理によって除去することができる。第1熱処理は、大気下で600℃以上1200℃以下の温度にて24時間以下の条件で実施することができる。処理時間のより好ましい範囲は1時間以上24時間以下である。処理温度が低いか、処理時間が短いと、ニオブチタン酸化物の容量を十分に回復させることが困難となる。一方、処理温度が高いか、処理時間が長いと、ニオブチタン酸化物が過剰な粒成長を起こして特性が劣化する可能性がある。
A recycling method using the recycling system 100 described above will be described with reference to FIG. 2. The recycling method shown in FIG. 2 includes a water dispersion step S1, a solid-liquid separation step S2, and a first heat treatment step S3.
(Water dispersion step S1)
The TNO electrode is supplied to the water dispersion device 1 and is immersed in water in the water dispersion device 1. As a result, the TNO electrode is dispersed in water and separated into a metal piece such as a current collector and an electrode material containing niobium titanium oxide. The TNO electrode is sent to the next step S2 in a state where it is dispersed in water. Here, as the solvent for dispersion, an aqueous liquid such as a mixed liquid of water and an organic substance may be used instead of water. Examples of organic substances include at least one selected from the group consisting of alcohol (for example, ethanol), acetonitrile, and acetone.
(Solid-liquid separation step S2)
For example, a sedimentation separator is used to remove metal debris from a slurry in which TNO electrodes are dispersed in water. By means of sedimentation separation, it is also possible to remove materials having a lower density than niobium titanium oxide (for example, carbon materials). After removal, the slurry is sieved to remove foreign matter. Next, the niobium titanium oxide is separated from the slurry using a cyclone. By washing the separated niobium titanium oxide with water, residual ions (for example, salts such as electrolytes (salts containing P or F)) and water-soluble materials (for example, water-soluble binders) are removed. The water-washed niobium titanium oxide is transported to the next step S3.
(First heat treatment step S3)
A first heat treatment is performed on the water-washed niobium titanium oxide. As a result, the capacity of the niobium titanium oxide can be recovered, so that the niobium titanium oxide can be reused. Furthermore, if a carbon material is attached to the surface of the particles of niobium titanium oxide, this carbon material can be removed by the first heat treatment. The first heat treatment can be performed in the atmosphere at a temperature of 600° C. or more and 1200° C. or less for 24 hours or less. A more preferable range of treatment time is 1 hour or more and 24 hours or less. If the treatment temperature is low or the treatment time is short, it becomes difficult to sufficiently recover the capacity of the niobium titanium oxide. On the other hand, if the treatment temperature is high or the treatment time is long, the niobium titanium oxide may cause excessive grain growth and the characteristics may deteriorate.

第1熱処理が施されたニオブチタン酸化物の粒度を調整するため、ニオブチタン酸化物に粉砕を施しても良い。 In order to adjust the particle size of the niobium titanium oxide that has been subjected to the first heat treatment, the niobium titanium oxide may be crushed.

以上説明したリサイクルシステム及びリサイクル方法によれば、再利用可能なニオブチタン酸化物を電極から回収することができる。 According to the recycling system and recycling method described above, reusable niobium titanium oxide can be recovered from the electrode.

次いで、第1実施形態のリサイクルシステム及びリサイクル方法の別な例を図3及び図4を参照して説明する。図3は、ニオブチタン酸化物を含む電極からニオブチタン酸化物を回収するためのリサイクルシステムの別な例の概略を示している。図4は、図3に示すリサイクルシステムを使用したリサイクル方法のフローチャートである。 Next, another example of the recycling system and recycling method of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 schematically shows another example of a recycling system for recovering niobium titanium oxide from an electrode containing niobium titanium oxide. FIG. 4 is a flowchart of a recycling method using the recycling system shown in FIG.

図3に示すリサイクルシステム101は、図1に示すリサイクルシステム100の水分散装置1の上流側に、第2熱処理装置4を配置すること以外は、リサイクルシステム100と同様な構成を有する。 The recycling system 101 shown in FIG. 3 has the same configuration as the recycling system 100 shown in FIG. 1 except that the second heat treatment device 4 is disposed upstream of the water dispersion device 1 of the recycling system 100 shown in FIG.

第2熱処理装置4について説明する。第2熱処理装置4は、TNO電極に熱処理を施すものである。これにより、TNO電極から有機物を除去することができる。有機物は、例えば、有機溶媒、炭素材料、結着剤などである。結着剤が水溶性または水分散性の場合、水分散工程S1で水に結着剤を溶解又は分散させて除去することができるため、第2熱処理装置4を省略することができる。第2熱処理装置4としては、炉、ロータリーキルン等が挙げられる。 The second heat treatment device 4 will be described. The second heat treatment device 4 applies heat treatment to the TNO electrode. This makes it possible to remove organic matter from the TNO electrode. The organic matter is, for example, an organic solvent, a carbon material, a binder, etc. If the binder is water-soluble or water-dispersible, the binder can be removed by dissolving or dispersing it in water in the water dispersion step S1, so that the second heat treatment device 4 can be omitted. Examples of the second heat treatment device 4 include a furnace, a rotary kiln, etc.

図3に示すリサイクルシステムを使用したリサイクル方法を図4を参照して説明する。図4に示すリサイクル方法は、水分散工程S1の前に第2熱処理工程S4を行うこと以外は、図2に示すリサイクル方法と同様にして行われる。 A recycling method using the recycling system shown in FIG. 3 will be explained with reference to FIG. 4. The recycling method shown in FIG. 4 is performed in the same manner as the recycling method shown in FIG. 2, except that the second heat treatment step S4 is performed before the water dispersion step S1.

第2熱処理工程S4は、例えば、大気下で行うことができる。熱処理温度は、300℃以上900℃以下の範囲にすることができる。好ましくは、400℃~600℃が好ましい。集電体として使用されるアルミニウムの融点以下で行うことにより、アルミニウム片のサイズを大きくできるため、この後の工程で分離しやすくなるためである。また、処理時間は、15分以上6時間以下の範囲にすることができる。熱処理温度が低いか、熱処理時間が短いと、TNO電極から有機物が除去されずに残留する可能性がある。一方、熱処理温度が高いか、熱処理時間が長いと、集電体などの金属材料が溶融してしまい、金属材料とニオブチタン酸化物との分離が困難になる可能性がある。 The second heat treatment step S4 can be performed, for example, in the atmosphere. The heat treatment temperature can be in the range of 300°C or higher and 900°C or lower. Preferably, the temperature is 400°C to 600°C. This is because by carrying out the process at a temperature below the melting point of the aluminum used as the current collector, the size of the aluminum pieces can be increased, making it easier to separate them in subsequent steps. Further, the processing time can be set in a range of 15 minutes or more and 6 hours or less. If the heat treatment temperature is low or the heat treatment time is short, organic substances may not be removed from the TNO electrode and may remain. On the other hand, if the heat treatment temperature is high or the heat treatment time is long, the metal material such as the current collector may melt, making it difficult to separate the metal material and the niobium titanium oxide.

第2熱処理が施されたニオブチタン酸化物を冷却した後、冷却したニオブチタン酸化物に水分散工程S1を行うことが望ましい。これにより、水分散工程S1において、水の温度が急激に高くなることによる、突沸及び大量の蒸気の発生を防止することができる。その結果、粉体が舞い上がるなどの不具合を避けることができるため、より安全に作業を行うことが可能となる。ニオブチタン酸化物は、例えば100℃以下に冷却することが望ましい。 After cooling the niobium titanium oxide that has been subjected to the second heat treatment, it is desirable to perform a water dispersion step S1 on the cooled niobium titanium oxide. Thereby, in the water dispersion step S1, it is possible to prevent bumping and generation of a large amount of steam due to a sudden increase in the temperature of the water. As a result, problems such as powder flying up can be avoided, making it possible to perform work more safely. It is desirable to cool the niobium titanium oxide to, for example, 100° C. or lower.

水分散工程S1以降は、図2に示すリサイクル方法と同様にして行うことができる。 The water dispersion step S1 and subsequent steps can be performed in the same manner as the recycling method shown in FIG. 2.

以上説明したリサイクルシステム及びリサイクル方法によれば、再利用可能なニオブチタン酸化物を電極から回収することが可能となる。 According to the recycling system and recycling method described above, it becomes possible to recover reusable niobium titanium oxide from the electrode.

リサイクルの対象となる電極は、ニオブチタン酸化物を含む電極であれば特に限定されるものではないが、一例を以下に説明する。 Although the electrode to be recycled is not particularly limited as long as it contains niobium titanium oxide, one example will be described below.

電極は、集電体と活物質含有層とを含むことができる。活物質含有層は、集電体の片面又は両面に積層ないし形成され得る。活物質含有層は、活物質と、任意に導電剤及び結着剤とを含むことができる。 The electrode can include a current collector and an active material-containing layer. The active material-containing layer may be laminated or formed on one or both sides of the current collector. The active material-containing layer can include an active material and optionally a conductive agent and a binder.

活物質は、ニオブチタン酸化物を含む。ニオブチタン酸化物の例として、単斜晶型ニオブチタン酸化物が挙げられる。単斜晶型ニオブチタン酸化物は、結晶構造の安定性が高く、水、酸及びアルカリに対する耐性に優れ、かつ密度が大きいという特徴を有する。単斜晶型ニオブチタン酸化物の例として、LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表される化合物が挙げられる。ここで、M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つである。M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦x≦5、0≦y<1、0≦z<2、-0.3≦δ≦0.3である。単斜晶型ニオブチタン酸化物の具体例として、LixNb2TiO7(0≦x≦5)が挙げられる。LixNb2TiO7(0≦x≦5)の密度は4.34g/cm3である。 The active material includes niobium titanium oxide. An example of niobium titanium oxide is monoclinic niobium titanium oxide. Monoclinic niobium titanium oxide is characterized by having a highly stable crystal structure, excellent resistance to water, acids and alkalis, and high density. An example of monoclinic niobium titanium oxide is a compound represented by Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ . Here, M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn. M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi. The respective subscripts in the composition formula are 0≦x≦5, 0≦y<1, 0≦z<2, and −0.3≦δ≦0.3. A specific example of the monoclinic niobium titanium oxide is Li x Nb 2 TiO 7 (0≦x≦5). The density of Li x Nb 2 TiO 7 (0≦x≦5) is 4.34 g/cm 3 .

単斜晶型ニオブチタン酸化物の他の例として、LixTi1-yM3y+zNb2-z7-δで表される化合物が挙げられる。ここで、M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoより選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦x≦5、0≦y<1、0≦z<2、-0.3≦δ≦0.3である。 Another example of the monoclinic niobium titanium oxide is a compound represented by Li x Ti 1-y M3 y+z Nb 2-z O 7-δ , where M3 is at least one selected from Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo. The subscripts in the composition formula are 0≦x≦5, 0≦y<1, 0≦z<2, and −0.3≦δ≦0.3.

ニオブチタン酸化物は、不可避不純物を含んでいても良い。不可避不純物の例として、K、Na、Si、Pが挙げられる。 Niobium titanium oxide may contain inevitable impurities. Examples of unavoidable impurities include K, Na, Si, and P.

ニオブチタン酸化物は、リチウムイオンを含有していてもよい。 Niobium titanium oxide may contain lithium ions.

ニオブチタン酸化物は、粒子の形態をとり得る。 Niobium titanium oxide can be in the form of particles.

導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維(Vapor Grown Carbon Fiber;VGCF)、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックなどのカーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が含まれる。これらの1つを導電剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。あるいは、導電剤を用いる代わりに、活物質粒子の表面に、炭素コートや電子導電性無機材料コートが施されていてもよい。 The conductive agent is blended to improve current collection performance and suppress contact resistance between the active material and the current collector. Examples of conductive agents include vapor grown carbon fibers (VGCF), carbon nanotubes, carbon blacks such as acetylene black, and carbonaceous materials such as graphite. One of these may be used as a conductive agent, or a combination of two or more may be used as a conductive agent. Alternatively, instead of using a conductive agent, the surface of the active material particles may be coated with carbon or an electronically conductive inorganic material.

結着剤は、活物質の間隙を埋め、また、活物質と集電体を結着させることが可能である。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoro ethylene;PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose;CMC)、及びCMCの塩が含まれる。これらの1つを結着剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。水溶性、またはエマルジョンなどの水分散した結着剤を用いると、図2に示すフローでTNOを回収することができる。 The binder can fill gaps between the active materials and bind the active materials and the current collector. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, styrene butadiene rubber, polyacrylic acid compounds, imide compounds, carboxymethyl cellulose. ; CMC), and salts of CMC. One of these may be used as a binder, or a combination of two or more may be used as a binder. When a water-soluble or water-dispersed binder such as an emulsion is used, TNO can be recovered according to the flow shown in FIG. 2.

活物質含有層中の活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、一例として、活物質、導電剤及び結着剤を、それぞれ、68質量%以上96質量%以下、2質量%以上30質量%以下及び2質量%以上30質量%以下の割合で配合され得る。 As an example, the active material, conductive agent, and binder in the active material-containing layer may be mixed in proportions of 68% by mass or more and 96% by mass or less, 2% by mass or more and 30% by mass or less, and 2% by mass or more and 30% by mass or less, respectively.

集電体は、活物質にリチウム(Li)が挿入及び脱離される電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体の一例は、銅、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金である。集電体の厚さは、一例として、5μm以上20μm以下である。 For the current collector, a material is used that is electrochemically stable at a potential at which lithium (Li) is inserted into and removed from the active material. Examples of the current collector are copper, nickel, stainless steel, aluminum, and aluminum alloy. The thickness of the current collector is, for example, 5 μm or more and 20 μm or less.

また、集電体は、その表面に活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、集電タブとして働く。 Further, the current collector can include a portion on the surface of which no active material-containing layer is formed. This part acts as a current collection tab.

以上説明した第1実施形態のリサイクルシステムは、ニオブチタン酸化物を含む電極(被処理電極)を水に分散させる水分散装置と、水に分散させた電極からニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、分離したニオブチタン酸化物を熱処理する第1熱処理装置とを含む。また、第1実施形態のリサイクル方法によれば、ニオブチタン酸化物を含む電極(被処理電極)を水に分散させる工程と、水に分散させた電極からニオブチタン酸化物を分離する工程と、分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程とを含む。従って、第1実施形態によれば、再利用可能なニオブチタン酸化物を電極から回収することができる。
(第2の実施形態)
第2実施形態に係るリサイクルシステムとリサイクル方法を、図面を参照して以下に説明する。第2の実施形態は、ニオブチタン酸化物を含む電極(被処理電極)を負極として含む電池からニオブチタン酸化物を回収して再生するものである。電池は、使用されて廃棄処分になったものに限らず、規格外等の事情により未使用のまま保管もしくは廃棄処分となったものでも良い。すなわち、電池の使用状態は問われない。電池を被処理電池とも呼ぶ。
The recycling system of the first embodiment described above includes a water dispersion device that disperses electrodes containing niobium titanium oxide (electrodes to be treated) in water, and a solid-liquid separation device that separates niobium titanium oxide from the electrodes dispersed in water. and a first heat treatment device for heat treating the separated niobium titanium oxide. Further, according to the recycling method of the first embodiment, the steps of dispersing the electrode containing niobium titanium oxide (electrode to be treated) in water, separating the niobium titanium oxide from the electrode dispersed in water, and separating the niobium titanium oxide from the electrode dispersed in water are performed. and a step of subjecting the niobium titanium oxide to a first heat treatment. Therefore, according to the first embodiment, reusable niobium titanium oxide can be recovered from the electrode.
(Second embodiment)
A recycling system and recycling method according to a second embodiment will be described below with reference to the drawings. In the second embodiment, niobium titanium oxide is recovered and regenerated from a battery including an electrode (electrode to be treated) containing niobium titanium oxide as a negative electrode. The battery is not limited to one that has been used and disposed of, but may also be one that has been stored unused or disposed of due to circumstances such as non-standardization. In other words, the state of use of the battery does not matter. The battery is also called a battery to be treated.

図5は、被処理電池からニオブチタン酸化物を回収するためのリサイクルシステムの一例の概略を示している。図5に示すリサイクルシステム102は、図1に示すリサイクルシステム100の水分散装置1の上流側に、放電処理装置5と、放電処理装置5の下流側に配置された分離装置を備えること以外は、リサイクルシステム100と同様な構成を有する。分離装置は、外装分離装置6と、外装分離装置6の下流側に配置された正負極分離装置7と、外装分離装置6及び正負極分離装置7が収容されるチャンバー8とを含む。リサイクルシステム102及びリサイクルシステム102を用いるリサイクル方法を図5及び図6を参照して説明する。 Figure 5 shows an outline of an example of a recycling system for recovering niobium titanium oxide from treated batteries. The recycling system 102 shown in Figure 5 has a similar configuration to the recycling system 100 shown in Figure 1, except that it is equipped with a discharge treatment device 5 upstream of the water dispersion device 1 of the recycling system 100 shown in Figure 1, and a separation device arranged downstream of the discharge treatment device 5. The separation device includes an exterior separation device 6, a positive and negative electrode separation device 7 arranged downstream of the exterior separation device 6, and a chamber 8 in which the exterior separation device 6 and the positive and negative electrode separation device 7 are housed. The recycling system 102 and a recycling method using the recycling system 102 will be described with reference to Figures 5 and 6.

被処理電池に対し、放電処理装置5を用いて放電処理S5がなされる。放電処理装置5は、電池を放電させることが可能であれば、特に限定されるものではない。放電処理装置5の例として、充放電装置、抵抗などを挙げることができる。電池に使用可能な残存容量が残っている場合、自己放電したり、短絡して火花が飛んで引火するなどの恐れがある。そのため、使用可能な残存容量が残らないように、正負極の電極を通じて十分に放電する必要がある。具体的には、電池を充放電装置に接続するか、電池に適切な抵抗を取り付けることにより、電池を放電させる。電池の電圧が、その電池の使用可能な残存容量がなくなる電圧以下になるまで十分に放電するのが望ましい。放電処理装置5による放電処理S5が施された電池は、外装分離S6を行うため、外装分離装置6に送られる。 A discharge treatment S5 is performed on the battery to be treated using the discharge treatment device 5. The discharge treatment device 5 is not particularly limited as long as it can discharge the battery. Examples of the discharge processing device 5 include a charging/discharging device, a resistor, and the like. If the battery still has usable remaining capacity, there is a risk that it will self-discharge or short-circuit, causing a spark to fly and ignite. Therefore, it is necessary to sufficiently discharge the battery through the positive and negative electrodes so that no usable residual capacity remains. Specifically, the battery is discharged by connecting the battery to a charging/discharging device or by attaching an appropriate resistor to the battery. It is desirable to discharge the battery sufficiently until the voltage falls below the voltage at which the battery has no usable remaining capacity. The battery that has been subjected to the discharge treatment S5 by the discharge treatment device 5 is sent to the exterior separation device 6 for exterior separation S6.

外装分離装置6は、正負極分離装置7と共にチャンバー8内に収容されている。チャンバー8内は、窒素雰囲気などの低酸素雰囲気であることが望ましい。これにより、電池を解体した際に電解質などが空気と触れるのを避けることができるため、作業の安全性をより高くすることができる。外装分離装置6は、電池の外装部材を切断するなどにより開封し、外装部材内の電極群を外部に取り出すためのものである。外装分離装置6として、例えば裁断器、切断機、カッターなどを使用することができる。外装分離装置6を用いる外装分離S6によって電池から取り出された電極群は、正負極分離S7を行うため、正負極分離装置7に搬送される。 The exterior separation device 6 is housed in the chamber 8 together with the positive and negative electrode separation device 7 . The inside of the chamber 8 is preferably a low oxygen atmosphere such as a nitrogen atmosphere. This prevents the electrolyte and the like from coming into contact with air when the battery is disassembled, making work safer. The exterior separation device 6 is for opening the exterior member of the battery by cutting or the like, and taking out the electrode group inside the exterior member to the outside. As the exterior separation device 6, for example, a cutter, cutter, cutter, etc. can be used. The electrode group taken out from the battery by the exterior separation S6 using the exterior separation device 6 is transported to the positive and negative electrode separation device 7 in order to perform positive and negative electrode separation S7.

正負極分離装置7は、電極群を正極、セパレータ、負極に分離するためのものである。電極群は、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極というように正極と負極がその間にセパレータを介して積層されたスタック体や、正極、セパレータ、負極を捲回した捲回体として得られる。例えば連続したセパレータを使用している電極群の場合では、正負極分離装置7としてセパレータを巻き取る機構を有する装置を使用する。このようにすると、セパレータの表側裏側に正極、負極を分けることができる。このように正負極をあらかじめ分離することにより、正負極を構成する各部材が混合することがなく、有効にリサイクルすることができる。正負極分離装置7によって電極群から取り出された負極は、水分散装置1に搬送される。水分散装置1に供給する前に、負極を粉砕しても良い。これにより、負極の水への分散を促すことができる。正負極分離装置7によって電極群から取り出された正極は、負極とは別にリサイクル処理が施される。 The positive and negative electrode separation device 7 is for separating the electrode group into a positive electrode, a separator, and a negative electrode. The electrode group can be obtained as a stacked body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween, such as a positive electrode, a separator, a negative electrode, a separator, and a positive electrode, or a wound body in which the positive electrode, separator, and negative electrode are wound. For example, in the case of an electrode group using continuous separators, a device having a mechanism for winding up the separators is used as the positive and negative electrode separation device 7. In this way, a positive electrode and a negative electrode can be separated on the front and back sides of the separator. By separating the positive and negative electrodes in advance in this manner, the members constituting the positive and negative electrodes do not mix, and can be effectively recycled. The negative electrode taken out from the electrode group by the positive and negative electrode separation device 7 is transported to the water dispersion device 1. The negative electrode may be crushed before being supplied to the water dispersion device 1. Thereby, dispersion of the negative electrode into water can be promoted. The positive electrode taken out from the electrode group by the positive and negative electrode separator 7 is subjected to recycling treatment separately from the negative electrode.

水分散装置1に供給された負極に対し、図1及び図2を参照して説明した第1実施形態と同様な処理がなされる。なお、分離装置は、上記の通りに外装分離装置6と正負極分離装置7に分かれていても良いが、外装分離と正負極分離の二つの機能を兼ね備えた装置であっても良い。 The negative electrode supplied to the water dispersion device 1 is subjected to the same treatment as in the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2. Note that the separation device may be divided into the exterior separation device 6 and the positive and negative electrode separation device 7 as described above, but it may also be a device that combines the two functions of exterior separation and positive and negative electrode separation.

以上説明したリサイクルシステム及びリサイクル方法によれば、再利用可能なニオブチタン酸化物を電池から安全に回収することが可能となる。 The recycling system and recycling method described above make it possible to safely recover reusable niobium titanium oxide from batteries.

第2実施形態は、図5及び図6に示す形態に限られず、例えば、図7及び図8に示す形態であっても良い。図7は、被処理電池からニオブチタン酸化物を回収するためのリサイクルシステムの一例の概略を示している。また、図8は、図7に示すリサイクル方法のフローチャートを示している。 The second embodiment is not limited to the forms shown in FIGS. 5 and 6, but may be, for example, the forms shown in FIGS. 7 and 8. FIG. 7 schematically shows an example of a recycling system for recovering niobium titanium oxide from a battery to be treated. Further, FIG. 8 shows a flowchart of the recycling method shown in FIG. 7.

図7に示すリサイクルシステム103は、図3に示すリサイクルシステム101の水分散装置1の上流側に、放電処理装置5と、放電処理装置5の下流側に配置された外装分離装置6と、外装分離装置6の下流側に配置された正負極分離装置7と、外装分離装置6及び正負極分離装置7が収容されるチャンバー8を備えること以外は、リサイクルシステム101と同様な構成を有する。 The recycling system 103 shown in FIG. 7 includes a discharge treatment device 5 disposed upstream of the water dispersion device 1 of the recycling system 101 shown in FIG. 3, an exterior separation device 6 disposed downstream of the discharge treatment device 5, and an exterior It has the same configuration as the recycling system 101 except that it includes a positive and negative electrode separation device 7 arranged downstream of the separation device 6, and a chamber 8 in which the exterior separation device 6 and the positive and negative electrode separation device 7 are accommodated.

よって、図7に示すリサイクルシステム103及び図8に示すリサイクル方法によれば、再利用可能なニオブチタン酸化物を電池から安全に回収することが可能となる。 Therefore, the recycling system 103 shown in FIG. 7 and the recycling method shown in FIG. 8 make it possible to safely recover reusable niobium titanium oxide from batteries.

リサイクル処理が施される電池は、ニオブチタン酸化物を含む電極を含むものであれば特に限定されない。電池の例として、水系電解質を備えた電池、非水系電解質を備えた電池などを挙げることができる。また、電池の単体(単電池)、組電池、電池パックのいずれでも良い。 The batteries to be recycled are not particularly limited as long as they contain electrodes containing niobium titanium oxide. Examples of batteries include batteries with aqueous electrolytes and batteries with non-aqueous electrolytes. In addition, the batteries may be single batteries (single cells), assembled batteries, or battery packs.

電池の一例(二次電池)を図9及び図10を参照して説明する。図9は、電池の一例である非水電解質二次電池を示す一部切欠き斜視図である。図10は図9に示す非水電解質二次電池のA部の拡大断面図である。図9に示す通り、非水電解質電池20は、有底矩形筒状の金属製容器21と、扁平型の電極群22と、金属製封口板23と、負極端子24と、正極端子25とを含む。金属製容器21内に扁平型の電極群22が収容されている。 扁平型の電極群22は、負極26と、正極27と、セパレータ28とを含む。電極群22は、負極26及び正極27をその間にセパレータ28を介在させて偏平形状となるように渦巻き状に捲回した構造を有する。なお、ここでは捲回型電極群について説明するが、電極群は、負極26とセパレータ28と正極27とを複数積層させた積層型電極群であってもよい。負極26は、図10に示すように、負極集電体26aと、負極集電体26a上に担持された負極活物質含有層26bとを具備する。正極27は、図10に示すように、正極集電体27aと、正極集電体27a上に担持された正極活物質含有層27bとを具備する。電極群22には、電解質(図示せず)が保持されている。金属製容器21の開口部は、金属製封口板23で封止されている。金属製容器21と封口板23により外装部材が構成されている。 An example of a battery (secondary battery) will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a non-aqueous electrolyte secondary battery, which is an example of a battery. FIG. 10 is an enlarged sectional view of section A of the non-aqueous electrolyte secondary battery shown in FIG. As shown in FIG. 9, the nonaqueous electrolyte battery 20 includes a rectangular cylindrical metal container 21 with a bottom, a flat electrode group 22, a metal sealing plate 23, a negative terminal 24, and a positive terminal 25. include. A flat electrode group 22 is housed in a metal container 21 . The flat electrode group 22 includes a negative electrode 26, a positive electrode 27, and a separator 28. The electrode group 22 has a structure in which a negative electrode 26 and a positive electrode 27 are spirally wound into a flat shape with a separator 28 interposed therebetween. Although a wound type electrode group will be described here, the electrode group may be a laminated type electrode group in which a plurality of negative electrodes 26, separators 28, and positive electrodes 27 are laminated. As shown in FIG. 10, the negative electrode 26 includes a negative electrode current collector 26a and a negative electrode active material-containing layer 26b supported on the negative electrode current collector 26a. As shown in FIG. 10, the positive electrode 27 includes a positive electrode current collector 27a and a positive electrode active material-containing layer 27b supported on the positive electrode current collector 27a. The electrode group 22 holds an electrolyte (not shown). The opening of the metal container 21 is sealed with a metal sealing plate 23. The metal container 21 and the sealing plate 23 constitute an exterior member.

図9に示すように、金属製封口板23には、負極端子24が設けられている。負極端子24には負極集電タブ29が電気的に接続されている。負極集電タブ29は、負極26の負極集電体26aと電気的に接続されている。また、正極端子25は、金属製封口板23に絶縁部材30を介して固定されている。正極端子25には正極集電タブ31が電気的に接続されている。正極集電タブ31は、正極27の正極集電体27aと電気的に接続されている。 As shown in FIG. 9, the metal sealing plate 23 is provided with a negative electrode terminal 24. A negative electrode current collector tab 29 is electrically connected to the negative electrode terminal 24. The negative electrode current collector tab 29 is electrically connected to the negative electrode current collector 26a of the negative electrode 26. The positive electrode terminal 25 is fixed to the metal sealing plate 23 via an insulating member 30. A positive electrode current collector tab 31 is electrically connected to the positive electrode terminal 25. The positive electrode current collector tab 31 is electrically connected to the positive electrode current collector 27a of the positive electrode 27.

負極26の例として、第1実施形態で説明したTNO電極を挙げることができる。正極27に含まれる正極活物質には、例えば、Li又はLiイオンを挿入及び脱離させることができる化合物を挙げることができる。また、正極集電体27aには、例えば、金属箔を挙げることができる。 An example of the negative electrode 26 is the TNO electrode described in the first embodiment. The positive electrode active material contained in the positive electrode 27 includes, for example, Li or a compound capable of intercalating and deintercalating Li ions. Furthermore, the positive electrode current collector 27a may include, for example, metal foil.

セパレータ28には、例えば、多孔質フィルム、合成樹脂製不織布、固体電解質層等を使用することができる。 For the separator 28, for example, a porous film, a synthetic resin nonwoven fabric, a solid electrolyte layer, etc. can be used.

電解質には、例えば、水系電解質、非水系電解質等を使用することができる。非水系電解質は、例えば、リチウム塩などの電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。水系電解質は、例えば、リチウム塩などの電解質塩を水系溶媒に溶解することにより調製される。電解質塩の例には、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒酸リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム(LiN(CF3SO2)2)のようなリチウム塩が挙げられる。 For example, an aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, etc. can be used as the electrolyte. Non-aqueous electrolytes are prepared, for example, by dissolving electrolyte salts such as lithium salts in organic solvents. Aqueous electrolytes are prepared, for example, by dissolving electrolyte salts such as lithium salts in aqueous solvents. Examples of electrolyte salts include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and trifluoromethane. Lithium salts such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN(CF 3 SO 2 ) 2 ) may be mentioned.

図9及び図10に例示された外装部材は、金属製である、これに限定されず、例えば、ラミネートフィルムなどを外装部材として使用することがある。また、外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。 The exterior member illustrated in FIGS. 9 and 10 is made of metal, but is not limited to this. For example, a laminate film or the like may be used as the exterior member. Further, the shape of the exterior member is not particularly limited. The shape of the exterior member may be, for example, flat (thin), square, cylindrical, coin, button, or the like. The exterior member can be appropriately selected depending on the battery dimensions and the intended use of the battery.

以上説明した第2実施形態のリサイクルシステム及びリサイクル方法は、電池から電極を分離した後、第1実施形態に従って電極からニオブチタン酸化物を回収するものであるため、再利用可能なニオブチタン酸化物を電池から回収することができる。 The recycling system and recycling method of the second embodiment described above recovers niobium titanium oxide from the electrode according to the first embodiment after separating the electrode from the battery. It can be recovered from.

第2の実施形態のさらに別な例を図11及び図12を参照して説明する。図11は、被処理電池からニオブチタン酸化物を回収するためのリサイクルシステムの一例の概略を示している。図11に示すリサイクルシステム104は、放電処理装置5と、放電処理装置5の下流側に次の順番で配置された、第3熱処理装置10、粉砕装置11、酸処理装置12、固液分離装置2、第1熱処理装置3を備える。被処理物は、コンベアやスラリーポンプ(図示せず)などにより、放電処理装置5、第3熱処理装置10、粉砕装置11、酸処理装置12、固液分離装置2、第1熱処理装置3の順番に搬送される。よって、リサイクルシステム104は、被処理物を搬送する搬送器を備えていても良い。図12は、リサイクルシステム104を用いるリサイクル方法の流れの一例を示している。
(放電処理工程S10)
被処理電池に対し、放電処理装置5を用いて放電処理S10がなされる。放電処理装置5及び放電処理S10は、第1実施形態で説明した通りである。放電処理装置5による放電処理S10が施された電池は、第3熱処理S11を行うため、第3熱処理装置10に送られる。
(第3熱処理工程S11)
第3熱処理S11を実施する前に、外装分離装置6による外装分離S6を行っても良い。外装分離装置6と外装分離S6は、第1実施形態で説明した通りである。
Still another example of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 schematically shows an example of a recycling system for recovering niobium titanium oxide from a battery to be treated. The recycling system 104 shown in FIG. 11 includes a discharge treatment device 5, a third heat treatment device 10, a crushing device 11, an acid treatment device 12, and a solid-liquid separation device arranged downstream of the discharge treatment device 5 in the following order. 2. A first heat treatment device 3 is provided. The objects to be treated are transported through the discharge treatment device 5, the third heat treatment device 10, the pulverization device 11, the acid treatment device 12, the solid-liquid separation device 2, and the first heat treatment device 3 in this order by a conveyor, a slurry pump (not shown), or the like. transported to. Therefore, the recycling system 104 may include a conveyor for conveying the object to be treated. FIG. 12 shows an example of the flow of a recycling method using the recycling system 104.
(Discharge treatment step S10)
A discharge treatment S10 is performed on the battery to be treated using the discharge treatment apparatus 5. The discharge treatment device 5 and the discharge treatment S10 are as described in the first embodiment. The battery that has been subjected to the discharge treatment S10 by the discharge treatment apparatus 5 is sent to the third heat treatment apparatus 10 for third heat treatment S11.
(Third heat treatment step S11)
Before performing the third heat treatment S11, packaging separation S6 may be performed using the packaging separation device 6. The exterior separation device 6 and exterior separation S6 are as described in the first embodiment.

第3熱処理装置10について説明する。第3熱処理装置10は、放電処理S10が施された電池に熱処理を施すものである。電池は、外装部材を備えていても、備えていなくても良い。第3熱処理により、被処理電池から有機物を除去することができる。有機物は、例えば、有機溶媒、炭素材料、結着剤などである。その結果、有機物による環境汚染及び危険性の回避、正極及び負極からの集電体の分離などを促進することができる。第3熱処理装置10としては、例えば、炉、ロータリーキルン等が挙げられる。 The third heat treatment apparatus 10 will be explained. The third heat treatment device 10 heat-treats the battery that has been subjected to the discharge treatment S10. The battery may or may not have an exterior member. The third heat treatment allows organic substances to be removed from the battery to be treated. Examples of the organic substance include an organic solvent, a carbon material, and a binder. As a result, it is possible to avoid environmental pollution and danger caused by organic substances, and to promote separation of the current collector from the positive electrode and the negative electrode. Examples of the third heat treatment apparatus 10 include a furnace, a rotary kiln, and the like.

第3熱処理工程S11は、例えば、大気下で行うことができる。熱処理温度は、300℃以上900℃以下の範囲にすることができる。好ましくは、400℃~600℃が好ましい。集電体として使用されるアルミニウムの融点以下で行うことにより、アルミニウム片のサイズを大きくできるため、この後の工程で分離しやすくなるためである。また、処理時間は、15分以上6時間以下の範囲にすることができる。熱処理温度が低いか、熱処理時間が短いと、被処理電池から有機物が除去されずに残留する可能性がある。一方、熱処理温度が高いか、熱処理時間が長いと、集電体などの金属材料が溶融してしまい、金属材料とニオブチタン酸化物との分離が困難になる可能性がある。 The third heat treatment step S11 can be performed, for example, in the atmosphere. The heat treatment temperature can be in the range of 300°C or higher and 900°C or lower. Preferably, the temperature is 400°C to 600°C. This is because by carrying out the process at a temperature below the melting point of the aluminum used as the current collector, the size of the aluminum pieces can be increased, making it easier to separate them in subsequent steps. Further, the processing time can be set in a range of 15 minutes or more and 6 hours or less. If the heat treatment temperature is low or the heat treatment time is short, organic substances may remain without being removed from the battery to be treated. On the other hand, if the heat treatment temperature is high or the heat treatment time is long, the metal material such as the current collector may melt, making it difficult to separate the metal material and the niobium titanium oxide.

第3熱処理S11の後に、必要に応じて被処理電池を冷却しても良い。冷却は、例えば、空冷、水冷などを挙げることができる。
(粉砕工程S12)
第3熱処理が施された被処理電池に粉砕S12を行うことが望ましい。これにより、その後の工程で行われる酸処理S13において、正極が酸性溶媒に溶解するのを促進することができる。その結果、被処理電池からの正極の除去を容易に行うことができる。粉砕装置11は、特に限定されるものではないが、例えば、せん断応力を利用した粉砕器(例えばハンマミル)などを挙げることができる。なお、粉砕S12は、省略しても良い。
(酸処理工程S13)
必要に応じて粉砕工程S12が施された被処理電池に対し、酸処理S13が施される。酸処理は、例えば、酸性溶媒に被処理電池を浸漬、酸性溶媒において被処理電池を振とう、酸性溶媒において被処理電池に超音波処理を施す、などが挙げられる。それぞれの処理を単独で行っても複数の処理を組み合わせても良い。被処理電池に酸処理を施すと、集電体、端子といった金属材料(例えばAl,Al合金)及び正極活物質が酸性溶媒に溶解する。一方、ニオブチタン酸化物は、耐酸性が高いため、酸性溶媒に溶解しない。この結果、被処理電池のうち多くが酸性溶媒に溶解されることで除去され、ニオブチタン酸化物を主体とする固体が酸性溶媒に分散され、該固体の一部が酸性溶媒中に沈殿する。なお、酸性溶媒に溶解した正極活物質は、別途、リサイクル処理により再生可能である。
酸性溶媒は、例えば、硝酸または硫酸のうちの少なくとも一方を含む水溶液であり得る。これにより、正極活物質及び金属材料の酸性溶媒への溶解を促進することができる。溶液のpHは、1以下(但し、0を含まない)にすることができる。
After the third heat treatment S11, the battery to be treated may be cooled if necessary. Examples of cooling include air cooling and water cooling.
(Crushing process S12)
It is desirable to perform pulverization S12 on the battery to be treated that has been subjected to the third heat treatment. Thereby, in the acid treatment S13 performed in the subsequent step, it is possible to promote dissolution of the positive electrode in the acidic solvent. As a result, the positive electrode can be easily removed from the battery to be treated. Although the crushing device 11 is not particularly limited, for example, a crusher using shear stress (for example, a hammer mill) can be used. Note that the pulverization S12 may be omitted.
(Acid treatment step S13)
An acid treatment S13 is performed on the battery to be treated which has been subjected to the crushing step S12 as necessary. Examples of the acid treatment include immersing the battery to be treated in an acidic solvent, shaking the battery to be treated in the acidic solvent, and subjecting the battery to be treated to ultrasonic treatment in an acidic solvent. Each process may be performed alone or a plurality of processes may be combined. When a battery to be treated is subjected to an acid treatment, metal materials such as a current collector and a terminal (for example, Al, Al alloy) and a positive electrode active material are dissolved in an acidic solvent. On the other hand, niobium titanium oxide has high acid resistance and therefore does not dissolve in acidic solvents. As a result, most of the battery to be treated is dissolved in the acidic solvent and removed, a solid mainly composed of niobium titanium oxide is dispersed in the acidic solvent, and a portion of the solid is precipitated in the acidic solvent. Note that the positive electrode active material dissolved in the acidic solvent can be regenerated through a separate recycling process.
The acidic solvent can be, for example, an aqueous solution containing at least one of nitric acid or sulfuric acid. Thereby, dissolution of the positive electrode active material and the metal material in the acidic solvent can be promoted. The pH of the solution can be set to 1 or less (but not including 0).

酸処理は、酸性溶媒の温度を室温以上に保持しながら行うことができる。これにより、正極活物質及び金属材料の酸性溶媒への溶解を促進することが可能となる。しかし、酸性溶媒の温度が高すぎると、水溶液のために水が揮発してしまう恐れがある。また、ニオブチタン酸化物が酸性溶媒に溶解する可能性がある。従って、酸処理の温度のより好ましい範囲は室温以上50℃以下である。 The acid treatment can be carried out while maintaining the temperature of the acidic solvent at room temperature or higher. This can promote dissolution of the positive electrode active material and the metal material in the acidic solvent. However, if the temperature of the acidic solvent is too high, there is a risk that water will evaporate due to the aqueous solution. In addition, there is a risk that niobium titanium oxide will dissolve in the acidic solvent. Therefore, the more preferable temperature range for the acid treatment is from room temperature to 50°C.

酸処理に用いられる酸処理装置12は、被処理電池を分散させるための酸性溶媒を収容可能な容器を備えるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、攪拌翼を備えた混合槽などが挙げられる。被処理電池の解体を促進するため、酸処理装置12は、被処理電池を粉砕するための粉砕器を備えることができる。また、被処理電池に超音波を加えながら酸処理を施しても良い。 The acid treatment device 12 used for the acid treatment is not particularly limited as long as it is equipped with a container capable of containing an acidic solvent for dispersing the treated batteries. For example, a mixing tank equipped with an agitator may be used. In order to facilitate dismantling of the treated batteries, the acid treatment device 12 may be equipped with a pulverizer for pulverizing the treated batteries. The acid treatment may also be performed while applying ultrasound to the treated batteries.

ニオブチタン酸化物を主体とする固体が分散された酸性溶媒に対し、固液分離装置2による固液分離S14が行われる。固液分離S14の前に、ニオブチタン酸化物を水洗しても良い。これにより、残存する酸性溶媒などを除去することができる。
(固液分離工程S14)
ニオブチタン酸化物を主体とする固体が分散された酸性溶媒から、ニオブチタン酸化物を固液分離により回収する。固液分離は、例えば、沈降分離、遠心分離、ろ過、篩などが挙げられる。ニオブチタン酸化物は、電極を構成する他の材料に比べて密度が大きいため、密度差を利用する分離に適している。この分離の例として、沈降分離、遠心分離が挙げられる。
Solid-liquid separation S14 is performed by the solid-liquid separator 2 on the acidic solvent in which a solid mainly composed of niobium titanium oxide is dispersed. The niobium titanium oxide may be washed with water before solid-liquid separation S14. This allows the remaining acidic solvent and the like to be removed.
(Solid-liquid separation step S14)
Niobium titanium oxide is recovered by solid-liquid separation from an acidic solvent in which a solid mainly composed of niobium titanium oxide is dispersed. Examples of solid-liquid separation include sedimentation, centrifugation, filtration, and sieving. Niobium titanium oxide has a higher density than other materials constituting the electrode, so it is suitable for separation using density differences. Examples of this separation include sedimentation and centrifugation.

固液分離装置2には、ニオブチタン酸化物を主体とする固体が分散された酸性溶媒が酸処理装置12から供給される。固液分離装置2は、上記酸性溶媒からニオブチタン酸化物を固液分離するためのものである。固液分離装置2として、例えば、沈降分離器、サイクロン、篩などが挙げられる。 The solid-liquid separator 2 is supplied with an acidic solvent in which a solid mainly composed of niobium titanium oxide is dispersed from the acid treatment device 12 . The solid-liquid separator 2 is for separating niobium titanium oxide from the acidic solvent into solid-liquid. Examples of the solid-liquid separator 2 include a sedimentation separator, a cyclone, and a sieve.

例えば沈降分離器を用い、ニオブチタン酸化物を主体とする固体が分散された酸性溶媒から金属片を除去する。沈降分離によると、ニオブチタン酸化物より密度の小さい材料(例えば炭素材料)の除去も可能である。除去後、酸性溶媒を篩にかけて異物を除去する。次いで、サイクロンにより、酸性溶媒からニオブチタン酸化物を分離する。あるいは、正極活物質等の多くが酸性溶媒に溶解している場合、沈降分離と篩を行わず、サイクロンにより、酸性溶媒からニオブチタン酸化物を分離することができる。 For example, a sedimentation separator is used to remove metal pieces from an acidic solvent in which solids mainly composed of niobium titanium oxide are dispersed. By means of sedimentation separation, it is also possible to remove materials having a lower density than niobium titanium oxide (for example, carbon materials). After removal, the acidic solvent is sieved to remove foreign substances. Next, the niobium titanium oxide is separated from the acidic solvent using a cyclone. Alternatively, when much of the positive electrode active material etc. is dissolved in the acidic solvent, the niobium titanium oxide can be separated from the acidic solvent using a cyclone without performing sedimentation and sieving.

固液分離したニオブチタン酸化物を水洗しても良い。これにより、残存するイオン(例えば電解質などの塩(P又はFを含有する塩))などを除去することができる。
分離後、必要に応じて水洗されたニオブチタン酸化物は、次工程S15に搬送される。
(第1熱処理工程S15)
第1熱処理工程S15では、第1熱処理装置3による第1熱処理が施される。第1熱処理装置としては、例えば、炉、ロータリーキルン等が挙げられる。
The solid-liquid separated niobium titanium oxide may be washed with water. Thereby, remaining ions (for example, salts such as electrolytes (salts containing P or F)) can be removed.
After the separation, the niobium titanium oxide is washed with water if necessary and is transported to the next step S15.
(First heat treatment step S15)
In the first heat treatment step S15, first heat treatment is performed by the first heat treatment device 3. Examples of the first heat treatment apparatus include a furnace, a rotary kiln, and the like.

ニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す。これにより、ニオブチタン酸化物の容量を回復させることができるため、ニオブチタン酸化物の再利用が可能となる。また、ニオブチタン酸化物の粒子表面に酸性溶媒が残存していた場合、この酸性溶媒を第1熱処理によって除去することができる。第1熱処理は、大気下で600℃以上1200℃以下の温度にて24時間以下の条件で実施することができる。処理時間のより好ましい範囲は1時間以上24時間以下である。処理温度が低いか、処理時間が短いと、ニオブチタン酸化物の容量を十分に回復させることが困難となる。一方、処理温度が高いか、処理時間が長いと、ニオブチタン酸化物が過剰な粒成長を起こして特性が劣化する可能性がある。 A first heat treatment is performed on the niobium titanium oxide. As a result, the capacity of the niobium titanium oxide can be recovered, so that the niobium titanium oxide can be reused. Further, if an acidic solvent remains on the surface of the particles of niobium titanium oxide, this acidic solvent can be removed by the first heat treatment. The first heat treatment can be performed in the atmosphere at a temperature of 600° C. or more and 1200° C. or less for 24 hours or less. A more preferable range of treatment time is 1 hour or more and 24 hours or less. If the treatment temperature is low or the treatment time is short, it becomes difficult to sufficiently recover the capacity of the niobium titanium oxide. On the other hand, if the treatment temperature is high or the treatment time is long, the niobium titanium oxide may cause excessive grain growth and the characteristics may deteriorate.

第1熱処理が施されたニオブチタン酸化物の粒度を調整するため、ニオブチタン酸化物に粉砕を施しても良い。 In order to adjust the particle size of the niobium titanium oxide that has been subjected to the first heat treatment, the niobium titanium oxide may be pulverized.

以上説明したリサイクルシステム及びリサイクル方法によれば、被処理電池から電極のみを分離する操作を行うことなく、被処理電池から安全かつ容易に再利用可能なニオブチタン酸化物を回収することが可能である。
(第3実施形態)
第3実施形態は、第1または第2の実施形態で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する、電極の製造方法である。
According to the recycling system and recycling method described above, it is possible to safely and easily recover reusable niobium titanium oxide from the battery to be treated without performing an operation of separating only the electrodes from the battery to be treated. .
(Third embodiment)
The third embodiment is a method for producing an electrode using the niobium titanium oxide recovered in the first or second embodiment.

電極の製造方法は、ニオブチタン酸化物、導電剤及び結着剤を溶媒に分散させることによりスラリーを調製する工程と、スラリーを集電体に塗布する工程と、集電体に塗布したスラリーを乾燥することにより活物質含有層を形成する工程と、活物質含有層が形成された集電体をプレスする工程とを含む。乾燥後、必要に応じて、活物質含有層が形成された集電体を裁断する工程を行っても良い。ニオブチタン酸化物、導電剤、結着剤及び集電体については、第1実施形態で説明したものと同様なものを挙げることができる。 The electrode manufacturing method consists of a step of preparing a slurry by dispersing niobium titanium oxide, a conductive agent, and a binder in a solvent, a step of applying the slurry to a current collector, and a step of drying the slurry applied to the current collector. The method includes a step of forming an active material-containing layer by doing this, and a step of pressing the current collector on which the active material-containing layer is formed. After drying, a step of cutting the current collector on which the active material-containing layer is formed may be performed, if necessary. Regarding the niobium titanium oxide, the conductive agent, the binder, and the current collector, the same ones as those described in the first embodiment can be used.

第3実施形態によれば、第1または第2の実施形態で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造するため、高いリサイクル率で電極を製造することが可能となる。
(第4実施形態)
第4実施形態は、電池の製造方法に関する。電池の製造方法は、第3実施形態で製造した電極を負極として含む電極群を作製する工程と、電極群を外装部材に収納する工程と、外装部材に収納された電極群に電解質を保持させる工程と、外装部材を封止する工程とを含む。電極群は、例えば、正極と負極の間にセパレータを配置することで作製される。電極群の形状は、特に限定されず、例えば、正極とセパレータと負極が積層されたもの、正極とセパレータと負極が扁平又は円筒状に捲回されたもの、正極とセパレータと負極が九十九に折り曲げられたもの、などを用いることができる。電解質は、第2実施形態で説明したものと同様なものを挙げることができる。
According to the third embodiment, since the electrode is manufactured using the niobium titanium oxide recovered in the first or second embodiment, it is possible to manufacture the electrode with a high recycling rate.
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to a method for manufacturing a battery. The method for manufacturing a battery includes a step of manufacturing an electrode group including the electrode manufactured in the third embodiment as a negative electrode, a step of housing the electrode group in an exterior member, and a step of causing the electrode group housed in the exterior member to retain an electrolyte. and a step of sealing the exterior member. The electrode group is produced, for example, by arranging a separator between a positive electrode and a negative electrode. The shape of the electrode group is not particularly limited, and for example, a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked, a positive electrode, a separator, and a negative electrode are wound into a flat or cylindrical shape, and a positive electrode, a separator, and a negative electrode are formed into a 99. You can use something that is bent. Examples of the electrolyte include the same ones as those described in the second embodiment.

第4実施形態によれば、第1または第2の実施形態で回収したニオブチタン酸化物を用いて製造した電極を使用するため、高いリサイクル率で電池を製造することが可能となる。 According to the fourth embodiment, since the electrode manufactured using the niobium titanium oxide recovered in the first or second embodiment is used, it is possible to manufacture a battery with a high recycling rate.

第4実施形態の方法で製造された電池は、組電池として使用されても、あるいは電池パックに組み込まれても良い。実施形態に係る電池は、大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、デジタルカメラの電源として、または、例えば二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、あるいは鉄道用車両(例えば電車)などの車両用電池、または定置用電池として用いられる。特に、車両に搭載される車載用電池として好適に用いられる。 The battery manufactured by the method of the fourth embodiment may be used as an assembled battery or incorporated into a battery pack. The battery according to the embodiment is suitably used in applications that require excellent cycle performance when drawing a large current. Specifically, it can be used as a power source for a digital camera, or as a battery for a vehicle such as a two- or four-wheeled hybrid electric vehicle, a two- or four-wheeled electric vehicle, an assisted bicycle, a railway vehicle (for example, a train), or a stationary battery. Used as a battery. In particular, it is suitably used as an on-vehicle battery mounted on a vehicle.

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
(実施例1)
TNO電極を負極として備え、かつ外装部材に金属缶を使用した電池(以下、被処理電池と称す)に対し、図7に示すリサイクルシステム103を用い、図8に示す手順でニオブチタン酸化物のリサイクルを実施した。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments described below.
Example 1
Niobium titanium oxide was recycled from a battery (hereinafter referred to as a treated battery) having a TNO electrode as a negative electrode and a metal can as an exterior member, using the recycling system 103 shown in FIG. 7 and the procedure shown in FIG. 8.

廃モジュールに組み込まれている被処理電池を分離して被処理電池のみを取り出した。この取り出した電池を放電処理装置5としての充放電装置にセットし、1Cの電流値で放電処理をおこなった。この時、この電池の放電基準電圧の1.5Vに到達した後、さらに5分の追加放電をおこなった。この放電処理をおこなった電池を、窒素雰囲気に設定されているチャンバー8内に設置されている外装分離装置6にセットし、外装部材(缶)を切断して電極群を取り出した。さらにこの電極群をチャンバー8内に設けられている正負極分離装置7にかけ、正極、セパレータ、負極に分離した。 The batteries to be treated that were incorporated in the waste module were separated and only the batteries to be treated were taken out. This taken out battery was set in a charging/discharging device as the discharge treatment device 5, and discharge treatment was performed at a current value of 1C. At this time, after reaching the discharge reference voltage of this battery of 1.5 V, additional discharge was performed for an additional 5 minutes. The battery subjected to this discharge treatment was set in an exterior separation device 6 installed in a chamber 8 set in a nitrogen atmosphere, and the exterior member (can) was cut to take out the electrode group. Further, this electrode group was applied to a positive and negative electrode separator 7 provided in a chamber 8 to separate it into a positive electrode, a separator, and a negative electrode.

分離した負極は600℃に保持された第2熱処理装置4に投入し、負極に含まれている有機物を除去した。熱処理時間は60分とした。ここで得られたニオブチタン酸化物を含む粉体を100℃以下に冷却したあと、水分散装置1を用いて水中に分散させた。その後、固液分離装置2に投入し、粗いメッシュで大きなアルミニウム片を除去した後、サイクロンでニオブチタン酸化物を分離した。その後、水洗を行い、ニオブチタン酸化物に残存するイオンを除去した。ニオブチタン酸化物はNb2TiO7で表されるものであった。 The separated negative electrode was placed in a second heat treatment device 4 maintained at 600° C. to remove organic substances contained in the negative electrode. The heat treatment time was 60 minutes. After the powder containing niobium titanium oxide obtained here was cooled to 100° C. or lower, it was dispersed in water using a water dispersion device 1. Thereafter, it was put into a solid-liquid separator 2, large aluminum pieces were removed using a coarse mesh, and niobium titanium oxide was separated using a cyclone. Thereafter, ions remaining in the niobium titanium oxide were removed by washing with water. The niobium titanium oxide was represented by Nb 2 TiO 7 .

ここで得られたニオブチタン酸化物を一部取り出し、ニオブチタン酸化物80質量%に、導電剤としてのアセチレンブラックを10質量%、結着剤としてCMC10質量%を添加し、これらを水溶媒と共に混錬してスラリーを調製した。スラリーをアルミニウム箔上に塗布した後、乾燥、プレスして電極を作製した。得られた電極を用いてコイン型セルを作製し、ニオブチタン酸化物の容量を確認したところ、237mAh/gであった。 A portion of the niobium titanium oxide obtained here was taken, and 80% by mass of niobium titanium oxide was mixed with 10% by mass of acetylene black as a conductive agent and 10% by mass of CMC as a binder, and these were kneaded with a water solvent to prepare a slurry. The slurry was applied to an aluminum foil, and then dried and pressed to prepare an electrode. A coin-shaped cell was made using the obtained electrode, and the capacity of the niobium titanium oxide was confirmed to be 237 mAh/g.

上記の通りに一部を取り出した残りのニオブチタン酸化物を、第1熱処理装置3へ投入し、大気下で900℃にて30分間の熱処理を行い、残存する有機物の除去と再活性をおこない、再生ニオブチタン酸化物を得た。この再生ニオブチタン酸化物を用いて前述と同様の方法でコイン型セルを作製し、容量を確認したところ、265mAh/gであり、ニオブチタン酸化物の容量が回復していることを確認した。
(実施例2-3)
第1熱処理及び第2熱処理の温度と時間を表1に示す通りに変更すること以外は、実施例1と同様にしてリサイクル処理を実施した。また、ニオブチタン酸化物の容量を実施例1と同様な方法で確認したところ、表1に示す通りに第1熱処理で容量が回復していることを確認した。
(実施例4)
廃モジュールに組み込まれている被処理電池に対し、図5に示すリサイクルシステム102を用い、図6に示す手順でニオブチタン酸化物のリサイクルを実施した。
The remaining niobium titanium oxide, a portion of which has been taken out as described above, is put into the first heat treatment device 3 and heat treated at 900°C for 30 minutes in the atmosphere to remove and reactivate the remaining organic matter. Regenerated niobium titanium oxide was obtained. A coin-shaped cell was produced using this regenerated niobium titanium oxide in the same manner as described above, and the capacity was confirmed to be 265 mAh/g, confirming that the capacity of the niobium titanium oxide had been recovered.
(Example 2-3)
Recycling treatment was carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature and time of the first heat treatment and the second heat treatment were changed as shown in Table 1. Further, when the capacity of the niobium titanium oxide was confirmed in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the capacity was recovered by the first heat treatment as shown in Table 1.
(Example 4)
Using the recycling system 102 shown in FIG. 5, niobium titanium oxide was recycled for the battery to be treated that was incorporated into the waste module according to the procedure shown in FIG. 6.

放電処理S5、外装分離S6及び正負極分離S7を、実施例1と同様にして実施した。 Discharge treatment S5, exterior separation S6, and positive and negative electrode separation S7 were performed in the same manner as in Example 1.

分離した負極は水分散装置1を用いて水中に浸漬し、負極をアルミニウム箔と電極材料とに分離した。次いで、固液分離S2として、篩を用いて大きなアルミニウム箔を除去した。引き続き、固液分離S2として、電極材料を含むスラリーから粗いメッシュで大きな異物(前工程で除去しきれなかったアルミニウム箔等)を除去した後、サイクロンでニオブチタン酸化物を分離した。その後、ニオブチタン酸化物に水洗を行い、残存するイオンと水溶性結着剤(CMC)を除去した。ニオブチタン酸化物はNb2TiO7で表されるものであった。ここで得られたニオブチタン酸化物を一部取り出し、ニオブチタン酸化物80質量%に、導電剤としてのアセチレンブラックを10質量%、結着剤としてCMC10質量%を添加し、これらを水溶媒と共に混錬してスラリーを調製した。スラリーをアルミニウム箔上に塗布した後、乾燥、プレスして電極を作製した。得られた電極を用いてコイン型セルを作製し、ニオブチタン酸化物の容量を確認したところ、228mAh/gであった。ここで得られたニオブチタン酸化物を、第1熱処理装置3へ投入し、大気下、900℃にて30分間第1熱処理を行い、残存する有機物の除去と再活性をおこない、再生ニオブチタン酸化物を得た。この再生ニオブチタン酸化物を、上記と同様にして作製したコイン型セルで容量を確認したところ、266mAh/gであり、ニオブチタン酸化物の容量が回復していることを確認した。 The separated negative electrode was immersed in water using a water dispersion device 1 to separate the negative electrode into aluminum foil and electrode material. Next, in solid-liquid separation S2, large aluminum foils were removed using a sieve. Subsequently, in solid-liquid separation S2, large foreign substances (such as aluminum foil that could not be removed in the previous step) were removed from the slurry containing the electrode material using a coarse mesh, and then niobium titanium oxide was separated using a cyclone. Thereafter, the niobium titanium oxide was washed with water to remove remaining ions and water-soluble binder (CMC). The niobium titanium oxide was represented by Nb 2 TiO 7 . A part of the niobium titanium oxide obtained here was taken out, and 10 mass% of acetylene black as a conductive agent and 10 mass% of CMC as a binder were added to 80 mass% of niobium titanium oxide, and these were kneaded with a water solvent. A slurry was prepared. After applying the slurry onto an aluminum foil, it was dried and pressed to produce an electrode. A coin-shaped cell was produced using the obtained electrode, and the capacity of the niobium titanium oxide was confirmed to be 228 mAh/g. The niobium titanium oxide obtained here is put into the first heat treatment device 3 and subjected to a first heat treatment at 900°C for 30 minutes in the atmosphere to remove remaining organic matter and reactivate it, thereby producing recycled niobium titanium oxide. Obtained. When the capacity of this regenerated niobium titanium oxide was confirmed in a coin-shaped cell prepared in the same manner as above, it was found to be 266 mAh/g, confirming that the capacity of the niobium titanium oxide had been recovered.

実施例1-4の第2熱処理と第1熱処理それぞれの温度と時間、第2熱処理後の容量、第1熱処理後の容量を表1に示す。 Table 1 shows the temperature and time of the second heat treatment and the first heat treatment, the capacity after the second heat treatment, and the capacity after the first heat treatment in Examples 1-4.

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例のリサイクルシステムによれば、ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる水分散装置と、水に分散させた電極からニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、分離したニオブチタン酸化物を熱処理する第1熱処理装置とを含むため、再利用可能なニオブチタン酸化物を電極または電池から回収することができる。
(実施例5)
TNO電極を負極として備え、かつ外装部材に金属缶を使用した電池(以下、被処理電池と称す)に対し、ニオブチタン酸化物のリサイクルを実施した。
According to the recycling system of at least one of these embodiments or examples, there is provided a water dispersion device for dispersing electrodes containing niobium titanium oxide in water, and a solid-liquid separation device for separating niobium titanium oxide from the electrodes dispersed in water. and a first heat treatment device that heat-treats the separated niobium titanium oxide, so that reusable niobium titanium oxide can be recovered from the electrode or the battery.
(Example 5)
Recycling of niobium titanium oxide was carried out for a battery (hereinafter referred to as a treated battery) equipped with a TNO electrode as a negative electrode and using a metal can as an exterior member.

廃モジュールに組み込まれている被処理電池を分離して被処理電池のみを取り出した。この取り出した電池を充放電装置にセットし、1Cの電流値で放電処理をおこなった。この時、この電池の放電基準電圧の1.5Vに到達した後、さらに5分の追加放電をおこなった。この放電処理をおこなった電池を、600℃に保持された第3熱処理装置に投入した。熱処理時間は60分(1時間)とした。ここで得られたニオブチタン酸化物を含む粉体を25℃以下に冷却したあと、酸水溶液中に1時間浸漬させた。酸水溶液は、pHが1の硝酸水溶液で、40℃に保持された。その後、サイクロンでニオブチタン酸化物を分離した。その後、水洗を行い、ニオブチタン酸化物に残存するイオンを除去した。ニオブチタン酸化物はNb2TiO7で表されるものであった。 The batteries to be treated that were incorporated in the waste module were separated and only the batteries to be treated were taken out. This removed battery was set in a charging/discharging device, and discharge treatment was performed at a current value of 1C. At this time, after reaching the discharge reference voltage of this battery of 1.5 V, additional discharge was performed for an additional 5 minutes. The battery subjected to this discharge treatment was placed in a third heat treatment device maintained at 600°C. The heat treatment time was 60 minutes (1 hour). After the powder containing niobium titanium oxide obtained here was cooled to 25° C. or lower, it was immersed in an acid aqueous solution for 1 hour. The acid aqueous solution was a nitric acid aqueous solution with a pH of 1, and was maintained at 40°C. Thereafter, the niobium titanium oxide was separated using a cyclone. Thereafter, ions remaining in the niobium titanium oxide were removed by washing with water. The niobium titanium oxide was represented by Nb 2 TiO 7 .

ここで得られたニオブチタン酸化物を一部取り出し、ニオブチタン酸化物80質量%に、導電剤としてのアセチレンブラックを10質量%、結着剤としてCMC10質量%を添加し、これらを水溶媒と共に混錬してスラリーを調製した。スラリーをアルミニウム箔上に塗布した後、乾燥、プレスして電極を作製した。得られた電極を用いてコイン型セルを作製し、ニオブチタン酸化物の容量を確認したところ、231mAh/gであった。 A portion of the niobium titanium oxide obtained here was taken, and 80% by mass of niobium titanium oxide was mixed with 10% by mass of acetylene black as a conductive agent and 10% by mass of CMC as a binder, and these were kneaded with a water solvent to prepare a slurry. The slurry was applied to an aluminum foil, and then dried and pressed to prepare an electrode. A coin-shaped cell was made using the obtained electrode, and the capacity of the niobium titanium oxide was confirmed to be 231 mAh/g.

上記の通りに一部を取り出した残りのニオブチタン酸化物を第1熱処理装置へ投入し、大気下で900℃にて60分間の第1熱処理を行い、再生ニオブチタン酸化物を得た。この再生ニオブチタン酸化物を用いて前述と同様の方法でコイン型セルを作製し、容量を確認したところ、255mAh/gであり、ニオブチタン酸化物の容量が回復していることを確認した。
(実施例6)
TNO電極を負極として備え、かつ外装部材に金属缶を使用した電池(以下、被処理電池と称す)に対し、ニオブチタン酸化物のリサイクルを実施した。
The remaining niobium titanium oxide, a portion of which was taken out as described above, was put into a first heat treatment apparatus, and a first heat treatment was performed at 900° C. for 60 minutes in the atmosphere to obtain a regenerated niobium titanium oxide. A coin-shaped cell was produced using this regenerated niobium titanium oxide in the same manner as described above, and the capacity was confirmed to be 255 mAh/g, confirming that the capacity of the niobium titanium oxide had been recovered.
(Example 6)
Recycling of niobium titanium oxide was carried out for a battery (hereinafter referred to as a treated battery) equipped with a TNO electrode as a negative electrode and using a metal can as an exterior member.

酸水溶液としてpHが1の硫酸水溶液を40℃に保持して用いること以外は、実施例5と同様にして放電処理、第3熱処理、酸処理、固液分離を行った後、ニオブチタン酸化物の容量を実施例5と同様にして確認したところ、235mAh/gであった。 After performing discharge treatment, third heat treatment, acid treatment, and solid-liquid separation in the same manner as in Example 5, except that a sulfuric acid aqueous solution with a pH of 1 was used as the acid aqueous solution while being maintained at 40°C, niobium titanium oxide was prepared. When the capacity was confirmed in the same manner as in Example 5, it was 235 mAh/g.

上記の通りに一部を取り出した残りのニオブチタン酸化物に、実施例5と同様にして第1熱処理を行い、再生ニオブチタン酸化物を得た。この再生ニオブチタン酸化物を用いて前述と同様の方法でコイン型セルを作製し、容量を確認したところ、253mAh/gであり、ニオブチタン酸化物の容量が回復していることを確認した。 The remaining niobium titanium oxide, which had been removed as described above, was subjected to the first heat treatment in the same manner as in Example 5 to obtain regenerated niobium titanium oxide. A coin-type cell was produced using this regenerated niobium titanium oxide in the same manner as described above, and the capacity was confirmed to be 253 mAh/g, confirming that the capacity of the niobium titanium oxide had been restored.

実施例5,6の第3熱処理と第1熱処理それぞれの温度と時間、第3熱処理後の容量、第1熱処理後の容量を表2に示す。 Table 2 shows the temperature and time of the third heat treatment and the first heat treatment, the capacity after the third heat treatment, and the capacity after the first heat treatment in Examples 5 and 6.

表2に示す通り、実施形態のリサイクル方法によれば、正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた被処理電池に第3熱処理を施すこと、被処理電池に酸処理を施すこと、酸処理が施された被処理電池からニオブチタン酸化物を分離すること、分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施すことを含むため、被処理電池から電極のみを分離する操作を要することなく、ニオブチタン酸化物を被処理電池から安全かつ容易に回収して再生することが可能である。 As shown in Table 2, according to the recycling method of the embodiment, the battery to be treated that includes a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide is subjected to a third heat treatment, the battery to be treated is subjected to an acid treatment, and the battery to be treated is subjected to an acid treatment. This process involves separating niobium titanium oxide from the treated battery and subjecting the separated niobium titanium oxide to a first heat treatment. It is possible to safely and easily recover and regenerate materials from the battery to be treated.

以下に、実施形態に係る発明を付記する。 Inventions related to embodiments will be additionally described below.

(1)ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる水分散装置と、
前記水に分散させた前記電極から前記ニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、 前記分離したニオブチタン酸化物を熱処理する第1熱処理装置と
を含む、リサイクルシステム。
(1) A water dispersion device that disperses an electrode containing niobium titanium oxide in water;
A recycling system comprising: a solid-liquid separation device that separates the niobium titanium oxide from the electrode dispersed in the water; and a first heat treatment device that heat-treats the separated niobium titanium oxide.

(2) 水分散前の前記電極を熱処理する第2熱処理装置をさらに含む、(1)に記載のリサイクルシステム。 (2) The recycling system according to (1), further including a second heat treatment device that heat-treats the electrode before water dispersion.

(3) 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する分離装置をさらに含む、(2)に記載のリサイクルシステム。 (3) The recycling system according to (2), further including a separation device that separates the electrode from a battery containing the electrode as a positive electrode and a negative electrode.

(4) 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する分離装置をさらに含む、(1)に記載のリサイクルシステム。 (4) The recycling system according to (1), further comprising a separation device that separates the electrode from a battery containing the electrode as a positive electrode and a negative electrode.

(5) ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる工程と、
前記水に分散させた前記電極から前記ニオブチタン酸化物を分離する工程と、
前記分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程と
を含む、リサイクル方法。
(5) dispersing an electrode comprising niobium titanium oxide in water;
separating the niobium titanium oxide from the electrode dispersed in water;
and subjecting the separated niobium titanium oxide to a first heat treatment.

(6) 前記水分散工程の前に、前記電極に第2熱処理を施す工程をさらに含む、(5)に記載のリサイクル方法。 (6) The recycling method according to (5), further comprising a step of subjecting the electrodes to a second heat treatment prior to the aqueous dispersion step.

(7) 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する工程を、前記第2熱処理工程の前に含む、(6)に記載のリサイクル方法。 (7) The recycling method according to (6), which includes a step of separating the electrode from a battery containing the electrode as a positive electrode and a negative electrode, before the second heat treatment step.

(8) 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する工程を、前記水分散工程の前に含む、(5)に記載のリサイクル方法。 (8) The recycling method according to (5), further comprising a step of separating the electrode from a battery containing the electrode as a positive electrode and a negative electrode, prior to the aqueous dispersion step.

(9) (1)~(8)のいずれか1項に記載のリサイクルシステムまたはリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する、電極の製造方法。 (9) A method for manufacturing an electrode, comprising manufacturing an electrode using niobium titanium oxide recovered by the recycling system or recycling method according to any one of (1) to (8).

(10) (1)~(8)のいずれか1項に記載のリサイクルシステムまたはリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する工程と、
前記電極を含む電池を製造する工程を含む、電池の製造方法。
(10) manufacturing an electrode using the niobium titanium oxide recovered by the recycling system or recycling method according to any one of (1) to (8);
A method for manufacturing a battery, comprising the step of manufacturing a battery including the electrode.

(11) 前記ニオブチタン酸化物は、一般式LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表されるニオブチタン酸化物、及び、一般式LixTi1-yM3y+zNb2-z7-δで表されるニオブチタン酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記xは0≦x≦5を満たし、前記yは0≦y<1を満たし、前記zは0≦z<2を満たし、前記δは-0.3≦δ≦0.3を満たす、(1)~(10)のいずれか1項に記載のリサイクルシステムまたはリサイクル方法。
(12)
正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた電池に第3熱処理を施す工程と、
前記電池を酸性溶媒で処理する工程と、
前記酸性溶媒で処理した前記電池から前記ニオブチタン酸化物を分離する工程と、
前記分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程と
を含む、リサイクル方法。
(13)
前記電池が外装部材をさらに備える、(12)に記載のリサイクル方法。
(14)
前記電池を酸性溶媒で処理する工程の前に、前記第3熱処理が施された前記電池を粉砕する工程をさらに含む、(12)または(13)に記載のリサイクル方法。
(15)
前記酸性溶媒は、硝酸又は硫酸のうちの少なくとも一方を含む、(12)から(14)のいずれかに記載のリサイクル方法。
(16)
(12)~(15)のいずれかに記載のリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する、電極の製造方法。
(17)
(12)~(15)のいずれかに記載のリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する工程と、
前記電極を含む電池を製造する工程を含む、電池の製造方法。
(18)
正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた電池に第3熱処理を施す第3熱処理装置と、
前記第3熱処理が施された前記電池を酸性溶媒で処理する酸処理装置と、
前記酸性溶媒で処理された前記電池から前記ニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、
前記分離したニオブチタン酸化物を第1熱処理する第1熱処理装置と
を含む、リサイクルシステム。
(19) 前記ニオブチタン酸化物は、一般式LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表されるニオブチタン酸化物、及び、一般式LixTi1-yM3y+zNb2-z7-δで表されるニオブチタン酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記xは0≦x≦5を満たし、前記yは0≦y<1を満たし、前記zは0≦z<2を満たし、前記δは-0.3≦δ≦0.3を満たす、(12)~(18)のいずれかに記載のリサイクルシステムまたはリサイクル方法。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
(11) The niobium titanium oxide is a niobium titanium oxide represented by the general formula Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ , and a niobium titanium oxide represented by the general formula Li x Ti 1-y M3 y+ Contains at least one selected from the group consisting of niobium titanium oxides represented by z Nb 2-z O 7-δ ,
The M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn, the M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi, and the M3 is: at least one selected from the group consisting of Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo; the x satisfies 0≦x≦5; the y satisfies 0≦y<1; The recycling system or recycling method according to any one of (1) to (10), wherein z satisfies 0≦z<2, and the δ satisfies -0.3≦δ≦0.3.
(12)
a step of subjecting a battery including a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide to a third heat treatment;
treating the battery with an acidic solvent;
separating the niobium titanium oxide from the battery treated with the acidic solvent;
A recycling method comprising the step of subjecting the separated niobium titanium oxide to a first heat treatment.
(13)
The recycling method according to (12), wherein the battery further includes an exterior member.
(14)
The recycling method according to (12) or (13), further comprising, before the step of treating the battery with an acidic solvent, pulverizing the battery that has been subjected to the third heat treatment.
(15)
The recycling method according to any one of (12) to (14), wherein the acidic solvent contains at least one of nitric acid and sulfuric acid.
(16)
A method for manufacturing an electrode, comprising manufacturing an electrode using niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to any one of (12) to (15).
(17)
A step of manufacturing an electrode using the niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to any one of (12) to (15);
A method for manufacturing a battery, comprising the step of manufacturing a battery including the electrode.
(18)
a third heat treatment device that performs a third heat treatment on a battery including a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide;
an acid treatment device for treating the battery subjected to the third heat treatment with an acidic solvent;
a solid-liquid separator that separates the niobium titanium oxide from the battery treated with the acidic solvent;
a first heat treatment device that performs a first heat treatment on the separated niobium titanium oxide.
(19) The niobium titanium oxide has the general formula Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ , and the general formula Li x Ti 1-y M3 y+ Contains at least one selected from the group consisting of niobium titanium oxides represented by z Nb 2-z O 7-δ ,
The M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn, the M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi, and the M3 is: at least one selected from the group consisting of Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo; the x satisfies 0≦x≦5; the y satisfies 0≦y<1; The recycling system or recycling method according to any one of (12) to (18), wherein z satisfies 0≦z<2, and the δ satisfies -0.3≦δ≦0.3.

Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1…水分散装置、2…固液分離装置、3…第1熱処理装置、4…第2熱処理装置、5…放電処理装置、6…外装分離装置、7…正負極分離装置、8…チャンバー、10…第3熱処理装置、11…粉砕装置、12…酸処理装置、20…非水電解質電池、21…金属製容器、22…電極群、23…金属製封口板、24…負極端子、25…正極端子、26…負極、26a…負極集電体、26b…負極活物質含有層、27…正極、27a…正極集電体、27b…正極活物質含有層、28…セパレータ、29…負極集電タブ、30…絶縁部材、31…正極集電タブ、100、101,102,103…リサイクルシステム、S1…水分散、S2…固液分離、S3…第1熱処理、S4…第2熱処理、S5…放電処理、S6…外装分離、S7…正負極分離、S10…放電処理、S11…第3熱処理、S12…粉砕、S13…酸処理、S14…固液分離、S15…第1熱処理。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Water dispersion device, 2... Solid-liquid separation device, 3... First heat treatment device, 4... Second heat treatment device, 5... Discharge treatment device, 6... Exterior separation device, 7... Positive and negative electrode separation device, 8... Chamber, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...Third heat treatment device, 11...Crushing device, 12...Acid treatment device, 20...Nonaqueous electrolyte battery, 21...Metal container, 22...Electrode group, 23...Metal sealing plate, 24...Negative electrode terminal, 25... Positive electrode terminal, 26... negative electrode, 26a... negative electrode current collector, 26b... negative electrode active material containing layer, 27... positive electrode, 27a... positive electrode current collector, 27b... positive electrode active material containing layer, 28... separator, 29... negative electrode current collector Tab, 30... Insulating member, 31... Positive electrode current collecting tab, 100, 101, 102, 103... Recycling system, S1... Water dispersion, S2... Solid-liquid separation, S3... First heat treatment, S4... Second heat treatment, S5... Discharge treatment, S6...Exterior separation, S7...Positive and negative electrode separation, S10...Discharge treatment, S11...Third heat treatment, S12...Crushing, S13...Acid treatment, S14...Solid-liquid separation, S15...First heat treatment.

Claims (18)

ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる水分散装置と、
前記水に分散させた前記電極から前記ニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、 前記分離したニオブチタン酸化物を熱処理する第1熱処理装置と
を含む、リサイクルシステム。
a water dispersion device for dispersing an electrode containing niobium titanium oxide in water;
A recycling system comprising: a solid-liquid separation device that separates the niobium titanium oxide from the electrode dispersed in the water; and a first heat treatment device that heat-treats the separated niobium titanium oxide.
水分散前の前記電極を熱処理する第2熱処理装置をさらに含む、請求項1に記載のリサイクルシステム。 The recycling system according to claim 1, further comprising a second heat treatment device for heat treating the electrode before water dispersion. 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する分離装置をさらに含む、請求項2に記載のリサイクルシステム。 3. The recycling system according to claim 2, further comprising a separation device for separating the electrode from a battery including a positive electrode and the electrode as a negative electrode. 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する分離装置をさらに含む、請求項1に記載のリサイクルシステム。 The recycling system according to claim 1, further comprising a positive electrode and a separation device for separating the electrode from a battery including the electrode as a negative electrode. ニオブチタン酸化物を含む電極を水に分散させる工程と、
前記水に分散させた前記電極から前記ニオブチタン酸化物を分離する工程と、
前記分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程と
を含む、リサイクル方法。
dispersing an electrode containing niobium titanium oxide in water;
separating the niobium titanium oxide from the electrode dispersed in the water;
A recycling method comprising the step of subjecting the separated niobium titanium oxide to a first heat treatment.
前記水分散工程の前に、前記電極に第2熱処理を施す工程をさらに含む、請求項5に記載のリサイクル方法。 The recycling method according to claim 5, further comprising a step of subjecting the electrode to a second heat treatment before the water dispersion step. 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する工程を、前記第2熱処理工程の前に含む、請求項6に記載のリサイクル方法。 7. The recycling method according to claim 6, further comprising a step of separating the electrode from a battery including the electrode as a positive electrode and a negative electrode, before the second heat treatment step. 正極と、負極として前記電極を含む電池から前記電極を分離する工程を、前記水分散工程の前に含む、請求項5に記載のリサイクル方法。 6. The recycling method according to claim 5, further comprising a step of separating the electrode from a battery including the electrode as a positive electrode and a negative electrode, before the water dispersion step. 請求項5~8のいずれか1項に記載のリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する、電極の製造方法。 A method for manufacturing an electrode, comprising manufacturing an electrode using niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to any one of claims 5 to 8. 請求項5~8のいずれか1項に記載のリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する工程と、
前記電極を含む電池を製造する工程を含む、電池の製造方法。
A step of manufacturing an electrode using the niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to any one of claims 5 to 8;
A method for manufacturing a battery, comprising the step of manufacturing a battery including the electrode.
前記ニオブチタン酸化物は、一般式LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表されるニオブチタン酸化物、及び、一般式LixTi1-yM3y+zNb2-z7-δで表されるニオブチタン酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記xは0≦x≦5を満たし、前記yは0≦y<1を満たし、前記zは0≦z<2を満たし、前記δは-0.3≦δ≦0.3を満たす、請求項1~4のいずれか1項に記載のリサイクルシステム。
The niobium titanium oxide has the general formula Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ , and the general formula Li x Ti 1-y M3 y+z Nb 2 -z O 7-δ Containing at least one selected from the group consisting of niobium titanium oxides,
The M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn, the M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi, and the M3 is: at least one selected from the group consisting of Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo; the x satisfies 0≦x≦5; the y satisfies 0≦y<1; The recycling system according to any one of claims 1 to 4, wherein z satisfies 0≦z<2, and the δ satisfies -0.3≦δ≦0.3.
正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた電池に第3熱処理を施す工程と、
前記電池を酸性溶媒で処理する工程と、
前記酸性溶媒で処理した前記電池から前記ニオブチタン酸化物を分離する工程と、
前記分離したニオブチタン酸化物に第1熱処理を施す工程と
を含む、リサイクル方法。
a step of subjecting a battery including a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide to a third heat treatment;
treating the battery with an acidic solvent;
separating the niobium titanium oxide from the battery treated with the acidic solvent;
A recycling method comprising the step of subjecting the separated niobium titanium oxide to a first heat treatment.
前記電池が外装部材をさらに備える、請求項12に記載のリサイクル方法。 The recycling method according to claim 12, wherein the battery further includes an exterior member. 前記電池を酸性溶媒で処理する工程の前に、前記第3熱処理が施された前記電池を粉砕する工程をさらに含む、請求項12に記載のリサイクル方法。 13. The recycling method according to claim 12, further comprising the step of pulverizing the battery subjected to the third heat treatment before the step of treating the battery with an acidic solvent. 前記酸性溶媒は、硝酸又は硫酸のうちの少なくとも一方を含む、請求項12に記載のリサイクル方法。 The recycling method according to claim 12, wherein the acidic solvent contains at least one of nitric acid and sulfuric acid. 請求項12~15のいずれか1項に記載のリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する、電極の製造方法。 A method for manufacturing an electrode, comprising manufacturing an electrode using niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to any one of claims 12 to 15. 請求項12~15のいずれか1項に記載のリサイクル方法で回収したニオブチタン酸化物を用いて電極を製造する工程と、
前記電極を含む電池を製造する工程を含む、電池の製造方法。
A step of manufacturing an electrode using the niobium titanium oxide recovered by the recycling method according to any one of claims 12 to 15;
A method for manufacturing a battery, comprising the step of manufacturing a battery including the electrode.
正極と、ニオブチタン酸化物を含む負極とを備えた電池に第3熱処理を施す第3熱処理装置と、
前記第3熱処理が施された前記電池を酸性溶媒で処理する酸処理装置と、
前記酸性溶媒で処理された前記電池から前記ニオブチタン酸化物を分離する固液分離装置と、
前記分離したニオブチタン酸化物を第1熱処理する第1熱処理装置と
を含む、リサイクルシステム。

a third heat treatment device that performs a third heat treatment on a battery including a positive electrode and a negative electrode containing niobium titanium oxide;
an acid treatment device for treating the battery subjected to the third heat treatment with an acidic solvent;
a solid-liquid separator that separates the niobium titanium oxide from the battery treated with the acidic solvent;
a first heat treatment device that performs a first heat treatment on the separated niobium titanium oxide.

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