[发明专利]正极活性物质的分离方法和从锂离子电池中回收有价金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及正极活性物质的分离方法以及适用该分离方法的从锂离子电池中回收有价金属的方法。

本申请基于2010年12月14日在日本申请的日本专利申请号特愿2010-278196要求优先权，参照该申请并将其援引于本申请。

背景技术

针对最近的全球变暖倾向，正在谋求电力的有效利用。作为该方法之一而期待电力储存用2次电池，另外从防止大气污染的立场出发，作为汽车用电源而期待大型2次电池的加快实用化。另外，作为计算机等的备份用电源、小型家电设备的电源，特别是随着数码相机、手机等电设备的普及和性能的提升，小型2次电池也处于需求逐年增大的状況。

作为这些2次电池，需要性能与所使用的设备相对应的2次电池，但通常主要使用锂离子电池。

该锂离子电池是在铝、铁等金属制外壳罐内封入有：在由铜箔形成的负极基板上粘着有石墨等负极活性物质的负极材料，在由铝箔形成的正极基板上使镍酸锂、钴酸锂等正极活性物质粘着而成的正极材料，由铝、铜形成的集电体，聚丙烯多孔质薄膜等树脂薄膜制隔膜，以及电解液、电解质等。

然而，针对对于锂离子电池的日益扩大的需要，强烈要求确立已使用的锂离子电池导致的环境污染对策，正在研究如何回收有价金属并有效利用。

作为从具备上述结构的锂离子电池中回收有价金属的方法，例如利用如专利文献1和2所公开的干式处理或焚烧处理。然而，这些方法具有热能消耗大且无法回收锂(Li)、铝(Al)等的缺点。另外，含有六氟磷酸锂(LiPF₆)作为电解质的情况下，还存在炉材的消耗显著等问题。

针对这种干式处理或焚烧处理的问题，如专利文献3和4所记载，提出了一种通过湿式处理来回收有价金属的方法。对于利用该湿式处理的方法，提出了一种使用酸性溶液等将锂离子电池的解体物全部溶解从而回收有价金属的全溶解法。然而，在该全溶解法的情况下，化学品被大大过量地存在的铝、铜(Cu)、铁(Fe)等元素所消耗，对于有效地回收镍(Ni)、钴(Co)、锂等有价金属来说是不经济的。

与此相对，提出了一种采用从锂离子电池中选择性地剥离正极材料后从该正极材料中有效地回收有价金属的选择剥离法的湿式处理。对于该正极材料的选择剥离法，首先以将包含有价金属的正极活性物质从正极基板(正极箔)(Al等)剥离作为最初的化学处理。目前，该正极活性物质的剥离处理使用硫酸水溶液等酸性溶液、氢氧化钠等碱性溶液。该正极活性物质分离工序中使用的液体包含大量电解液、有机物等会对其后的有价金属的回收形成障碍的物质，需要排水处理。因此，优选不使有价金属溶出于该液体中。

然而，在该剥离工序中使用了硫酸水溶液等酸性溶液的情况下，正极活性物质中包含的有价金属的一部分溶出，导致该有价金属的回收损失。

另外，使用酸性溶液、碱性溶液来分离正极活性物质的情况下，存在已分离的正极活性物质发生聚集、正极活性物质从正极材料中的分离变得不完全这样的问题。可以认为这是因为所添加的酸、碱与正极材料发生反应时，正极材料的一部分溶解而产生氢气，正极活性物质附着于所产生的气体的气泡周围。而且，该正极活性物质的聚集物也容易附着于所要分离的正极材料，因此变得难以进行例如在后续工序中机械性地分离正极活性物质和正极材料这样的处理，成为正极活性物质的回收率降低的原因。

如此，采用现有湿式处理的从锂离子电池中回收有价金属的方法中的正极活性物质的分离处理不仅会由于有价金属的溶出而导致回收损失，还会因发生正极活性物质的聚集而无法从正极材料充分地分离，成为正极活性物质的回收率降低的原因。并且，由此也成为有价金属的回收率降低的原因。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-207349号公报

专利文献2：日本特开平10-330855号公报

专利文献3：日本特开平08-22846号公报

专利文献4：日本特开2003-157913号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明是鉴于这样的实情而提出的，其目的在于，提供从锂离子电池中分离正极活性物质时提高正极活性物质的回收率、同时能够防止有价金属的回收损失的正极活性物质的分离方法，以及适用该分离方法的从锂离子电池中回收有价金属的方法。

用于解决问题的方案