電池処理装置
【課題】電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収するとともに、フッ素やリン、ホウ素が含有された排水を少なくできる電池処理装置を提供する。
【解決手段】電池破砕物Ｂ１が投入される電解液分離槽２０と、電解液分離槽２０で電解液が分離された電池破砕物Ｂ２が投入される洗浄槽３０とを備え、電解液分離槽２０には電池破砕物Ｂ１から分離し洗浄水の液面に浮上した電解液を回収する電解液回収手段２２が設けられ、洗浄槽３０には洗浄水を攪拌する攪拌手段３１が設けられている。洗浄水に溶け込む電解液の量が少なくなり、洗浄水に溶け込んだ電解液を処理する薬剤や熱源の量を少なくでき、排水処理負荷を低減できる。攪拌された洗浄水により電池破砕物Ｂ２を洗浄でき、電池破砕物Ｂ２に残留する電解液をさらに分離できる。
【解決手段】電池破砕物Ｂ１が投入される電解液分離槽２０と、電解液分離槽２０で電解液が分離された電池破砕物Ｂ２が投入される洗浄槽３０とを備え、電解液分離槽２０には電池破砕物Ｂ１から分離し洗浄水の液面に浮上した電解液を回収する電解液回収手段２２が設けられ、洗浄槽３０には洗浄水を攪拌する攪拌手段３１が設けられている。洗浄水に溶け込む電解液の量が少なくなり、洗浄水に溶け込んだ電解液を処理する薬剤や熱源の量を少なくでき、排水処理負荷を低減できる。攪拌された洗浄水により電池破砕物Ｂ２を洗浄でき、電池破砕物Ｂ２に残留する電解液をさらに分離できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池処理装置に関する。さらに詳しくは、電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収する電池処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の二次電池は、数百回程度の充放電を繰り返すと電極や電解液の劣化等が生じ、充電できる電気量が減少してくる。このような電池は寿命と判断され、廃電池として廃棄される。ここで、リチウムイオン電池には、コバルトやニッケル等の希少金属をはじめとする有価物が使用されているため、電池を解体して有価金属を回収し再資源化する処理が行なわれる。
【０００３】
一般に、電池の再資源化は、電池を破砕した後に種々の方法を用いて有価金属を選別することにより行われる。
ところが、電池を破砕すると電解液が漏洩するため、有価金属が電解液に汚染され、回収した有価金属の利用価値が著しく低下するという問題がある。
また、リチウムイオン電池の電解液には、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)等の電解質が含まれおり、電解液中ではPF6イオンやBF4イオン等の形態で存在する。これらのフッ素やリン、ホウ素が排気ガスや排水として排出されると、環境を汚染するという問題がある。
そのため、電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収する必要がある。
【０００４】
電池内に含まれる電解液を分離する方法として、電池を破砕した後に破砕物を水洗浄する方法が知られている。電解液が洗浄水と接触すると、電解質はPF6イオン、BF4イオン等の形態で洗浄水へ移行する。この現象を利用すれば、電池を破砕した後に破砕物を水洗浄して、電解液を分離できる。
上記の水洗浄においては、洗浄水の量を増加すれば、PF6イオン、BF4イオン等のほぼ全量を分離できる。しかし、洗浄水の量を増加すると、フッ素やリン、ホウ素が含有された排水が多くなり、排水処理のコストが増加するという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献１には、電池を破砕した後に、加熱等の手段を加えて電解液から有機溶媒等の揮発性物質を除去し、残留する六フッ化リン酸リチウム等に対して酸を添加して熱分解し、フッ素やリンをそれぞれフッ化物イオンやリン酸イオンへと変化させ、水酸化カルシウム等を添加して固定し分離する方法が記載されている。
【０００６】
しかるに、特許文献１に記載の方法は化学的な分解・固定化操作であるので、対象とするPF6イオン等の分量に相応する薬剤の分量が必要であり、エネルギーも必要となる。そのため処理にかかるコストが高くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０６２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収するとともに、フッ素やリン、ホウ素が含有された排水を少なくできる電池処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の電池処理装置は、洗浄水を保持し、電池破砕物が投入される電解液分離槽を備え、該電解液分離槽には、前記電池破砕物から分離し前記洗浄水の液面に浮上した電解液を回収する電解液回収手段が設けられていることを特徴とする。
第２発明の電池処理装置は、第１発明において、前記電解液回収手段は、前記洗浄水の液面と同じ高さに設けられた液抜取孔であることを特徴とする。
第３発明の電池処理装置は、第１または第２発明において、前記電解液分離槽には、前記洗浄水に投入された電池破砕物に向かって気泡を噴出する気泡噴出手段が設けられていることを特徴とする。
第４発明の電池処理装置は、第２または第３発明において、前記電池破砕物が投入され、該電池破砕物を前記電解液分離槽に保持された前記洗浄水に浸漬する搬送籠を備え、該搬送籠は、該搬送籠が前記電解液分離槽に挿入された状態で、該搬送籠の上端が前記液抜取孔よりも低い位置に位置するものであることを特徴とする。
第５発明の電池処理装置は、第１、第２、第３または第４発明において、洗浄水を保持し、前記電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物が投入される洗浄槽を備え、該洗浄槽には、該洗浄水を攪拌する攪拌手段が設けられていることを特徴とする。
第６発明の電池処理装置は、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記電解液分離槽は、第１電解液分離槽と第２電解液分離槽とからなり、前記第２電解液分離槽は、前記第１電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物をさらに破砕した２次電池破砕物が投入されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収するので、洗浄水に溶け込む電解液の量が少なくなり、洗浄水の劣化速度が遅くなる。そのため、洗浄水を廃棄する際に洗浄水に溶け込んだ電解液を処理する薬剤や熱源の量を少なくでき、排水処理負荷を低減できる。また、電解質は電解液に溶解した形態のままで回収されるので、電解液回収手段から回収される量を減容化でき、廃棄負荷を低減できる。また、電解質は電解液に溶解した形態のままで回収されるので、電解質を回収し再利用できる。さらに、電解液に含まれる有機溶媒も回収し再利用できる。
第２発明によれば、液抜取孔によって、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収できる。そのため、電解液が洗浄水に溶け込む前に電解液を回収できる。
第３発明によれば、電池破砕物に向かって気泡を噴出する気泡噴出手段が設けられているので、気泡噴出手段から噴出された気泡の気泡連行作用により、電池破砕物に付着した電解液をすばやく洗浄水の液面に浮上させることができる。そのため、電解液が洗浄水に溶け込む前に電解液を回収できる。また、気泡噴出手段から噴出された気泡の凝集効果により、洗浄水の液面で電解液の油膜形成を促進させることができる。そのため、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収しやすくなり、分離効率を向上させることができる。
第４発明によれば、搬送籠の上端が液抜取孔よりも低い位置に位置しているので、洗浄水の液面に浮上した電解液が搬送籠の上端に邪魔されることなく、液抜取孔より回収できる。
第５発明によれば、電池破砕物が攪拌手段を備えた洗浄槽に投入されるので、攪拌された洗浄水により電池破砕物を洗浄でき、電池破砕物に残留する電解液をさらに分離できる。
第６発明によれば、電解液分離槽が２段で構成されているので、電解液の分離効果を向上できる。また、第１電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物をさらに破砕した２次電池破砕物を第２電解液分離槽に投入するので、電池をより細かく破砕できるとともに、電池破砕物の内部に畳み込まれて残留する電解液を効果的に分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池処理装置の説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電池処理装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る電池処理装置１は、電池Ｂを破砕する破砕機１０と、洗浄水を保持する電解液分離槽２０および洗浄槽３０と、電池破砕物を搬送する搬送籠４０と、洗浄槽３０に接続された脱水機５０とを備えている。
【００１３】
電池Ｂは、コバルトやニッケル等の希少金属をはじめとする有価物が使用されている電池であり、リチウムイオン電池等の単電池や、その単電池を複数個まとめてプラスチック製の容器に収容した電池パックであり、電池処理装置１の処理対象である。
【００１４】
破砕機１０は、電池Ｂを破砕して電池破砕物Ｂ１にできるものであれば、特に限定されない。例えば、二軸破砕機や、油圧プレス等の加圧装置により電池Ｂを加圧して破砕するもの等が挙げられる。
【００１５】
破砕機１０の出口側には電解液分離槽２０が設けられている。
電解液分離槽２０は、洗浄水を保持する槽でありその上面が開口している。電解液分離槽２０に保持される洗浄水としては水が用いられる。なお、電解液分離槽２０に循環水路を接続し、その循環水路に冷却手段やフィルターを設けることで、洗浄水である水を冷却したり、懸濁物を除去したりしてもよい。
電解液分離槽２０の内寸は搬送籠４０の外寸より大きく形成されており、上面の開口から搬送籠４０を出し入れできるようになっている。
破砕機１０の出口側と電解液分離槽２０の上面の開口とはシュート１１で接続されており、破砕機１０で破砕された電池破砕物Ｂ１が電解液分離槽２０に挿入された搬送籠４０に投入されるようになっている。
【００１６】
電解液分離槽２０の底部であって、挿入された搬送籠４０の下方には、散気装置２１が設けられている。この散気装置２１により、搬送籠４０に投入された電池破砕物Ｂ１に向かって気泡を噴出することができる。
なお、散気装置２１は、特許請求の範囲に記載の気泡噴出手段に相当する。気泡噴出手段としては、散気装置の他にエジェクタ式や過流ポンプ式の気液混合装置の気泡噴出管、回転式エアレータ等を用いることができる。
【００１７】
電解液分離槽２０の側壁には、洗浄水の液面と同じ高さに液抜取孔２２が設けられている。この液抜取孔２２により、液面付近の洗浄液のみを電解液分離槽２０から抜き取ることができるようになっている。
【００１８】
搬送籠４０は、電解液分離槽２０に挿入できる寸法を有しており、上面が開口しており、電池破砕物Ｂ１を投入できるようになっている。搬送籠４０には水切り孔が多数形成されており、搬送籠４０中の電池破砕物Ｂ１を洗浄水に浸漬でき、電解液分離槽２０から引き上げて水切りできるようになっている。また、搬送籠４０は、電解液分離槽２０に挿入された状態で、その上端が液抜取孔２２よりも低い位置に位置するように、その高さ寸法が設定されている。
なお、搬送籠４０に形成された水切り孔の寸法は、電池破砕物Ｂ１が抜け落ちないように電池破砕物Ｂ１の粒径以下の寸法であり、かつ、散気装置２１から噴出された気泡が搬送籠４０内に進入できる寸法であることが好ましい。
さらになお、搬送籠４０には、クレーン等の搬送機が取り付けられており、電解液分離槽２０で電解液が分離された電池破砕物Ｂ２を電解液分離槽２０から引き上げて洗浄槽３０に投入できるようになっている。
【００１９】
洗浄槽３０は、洗浄水を保持する槽でありその上面が開口している。そのため、搬送籠４０から電池破砕物Ｂ２を投入できるようになっている。また、洗浄槽３０に保持される洗浄水としては、水や、温水、界面活性剤入の水等が用いられる。
洗浄槽３０には、洗浄水を攪拌する攪拌手段３１が設けられている。この攪拌手段３１としては、例えばプロペラを回転させて洗浄水を攪拌するもののほか、洗浄槽３０に循環水路を接続し、循環水路内の洗浄水をポンプ送液することで液攪拌するものでもよいし、洗浄槽３０自体を回転させて洗浄水を攪拌するものでもよく、洗浄水を攪拌できるものであれば特に限定されない。
【００２０】
脱水機５０は、パイプ介して洗浄槽３０と接続されており、そのパイプには洗浄槽３０から脱水機５０へ洗浄水を流すポンプ５１が設けられている。このパイプとポンプ５１により、洗浄槽３０内の洗浄水と、洗浄槽３０で洗浄された電池破砕物Ｂ３とを脱水機５０へ移すことができる。
脱水機５０は、遠心力で液体と固体とを分離するものが挙げられるが、洗浄水と電池破砕物Ｂ３とを分離できるものであれば、特に限定されない。また、脱水機５０には、分離した洗浄水が排出される排水槽５２と、分離した電池破砕物Ｂ３が排出される電池受け５３とを備えられている。
【００２１】
つぎに、電池処理装置１を用いた電池Ｂの処理方法について説明する。
まず、電解液分離槽２０に搬送籠４０を挿入しておく。
つぎに、電池Ｂを破砕機１０に投入し、破砕して電池破砕物Ｂ１とする。この段階で、電池Ｂ内の電解液が漏洩し、電解液が電池破砕物Ｂ１に付着した状態となる。電池破砕物Ｂ１は破砕機１０の出口側から排出され、シュート１１を通じて電解液分離槽２０に挿入された搬送籠４０に投入される。
【００２２】
電池破砕物Ｂ１は、搬送籠４０に投入されると、電解液分離槽２０に保持された洗浄水に浸漬される。電池破砕物Ｂ１に付着した電解液は、洗浄水より比重が軽いので、油滴状に水中分散し浮上して、洗浄水の液面で凝集して油膜を形成する。
【００２３】
この際、散気装置２１で電池破砕物Ｂ１に向かって気泡を噴出する。そうすると、散気装置２１から噴出された気泡の気泡連行作用により、電池破砕物Ｂ１に付着した電解液をすばやく洗浄水の液面に浮上させることができる。
【００２４】
洗浄水の液面に形成された電解液の油膜は、液抜取孔２２を通して電解液分離槽２０から抜き取られる。
より詳細には、電解液分離槽２０内の洗浄液の液量を増加させる等して、水面を液抜取孔２２より高くする。そうすると、液面に形成された電解液の油膜が、液抜取孔２２に向かって水平に移動し、液抜取孔２２から抜き取られる。このように、液抜取孔２２によって、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収できる。
なお、電池パックを処理する場合には電池破砕物の中にプラスチック屑も含まれる。このプラスチック屑も液面に浮上するため、油膜とともに液抜取孔２２によって分離して回収できる。
【００２５】
ここで、散気装置２１から噴出された気泡の凝集効果により、洗浄水の液面で電解液の油膜形成を促進させることができる。そのため、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収しやすくなり、分離効率を向上させることができる。
また、搬送籠４０の上端は液抜取孔２２よりも低い位置に位置しているので、液面上に搬送籠４０の上端が突出しておらず、電解液の油膜の移動の妨げとならない。そのため、洗浄水の液面に浮上した電解液を、搬送籠４０の上端に邪魔されることなく、液抜取孔２２より回収できる。
【００２６】
なお、電解液は洗浄水の液面に浮上する以外にも、洗浄水にも溶け込んでいく。具体的には、有機溶媒中でPF6イオンやBF4イオン等の形態で存在する電解質は、有機溶媒から洗浄水へとイオン単位で移っていく。また、電解質が溶解された有機溶媒（油相）は、洗浄水（水相）と接触して、相互に溶け合って同一相となる相溶化を起こしていく。
【００２７】
しかし、本発明に係る電池処理装置は、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収するので、電解液が洗浄水に溶け込む前に電解液を回収できる。
したがって、洗浄水に溶け込む電解液の量が少なくなり、洗浄水の劣化速度が遅くなる。そのため、洗浄水を廃棄する際に洗浄水に溶け込んだ電解液を処理する薬剤や熱源の量を少なくでき、排水処理負荷を低減できる。
また、電解質は電解液に溶解した形態のままで回収されるので、液抜取孔２２から回収される量を減容化でき、廃棄負荷を低減できる。
【００２８】
また、PF6イオンやBF4イオン等は水に溶けると水との反応で除々に分解されるが、有機溶媒に溶解された状態では分解されない性質を有する。本発明に係る電池処理装置では、電解質は有機溶媒に溶解したPF6イオンやBF4イオン等の形態のままで回収されるので、電解質を回収し再利用できる。
さらに、電解液に含まれる有機溶媒も回収し再利用できる。
【００２９】
電解液分離槽２０における電解液の分離が完了した後には、搬送籠４０が電解液分離槽２０から引き上げられ、水切りした後に、洗浄槽３０の上方まで移動し、搬送籠４０から電池破砕物Ｂ２が洗浄槽３０に投入される。
【００３０】
なお、電解液分離槽２０内の洗浄液は、繰り返し使用することが好ましい。
前述のごとく、電解液は洗浄水にも溶け込んでいくため、洗浄水中の電解液の濃度が高まっていく。そうすると、PF6イオンやBF4イオン等が有機溶媒から洗浄水へ移り難くなる。また、電解質が溶解された有機溶媒が洗浄水に溶け込んでいくと有機溶媒（油相）と、洗浄水（水相）の２相平衡共存域が保たれ、電池破砕物Ｂ１に付着した電解液が洗浄水へ溶け込みにくくなる。そのため、電解液が洗浄水の液面に浮上しやすくなり、電解液分離槽２０における分離効率が上がるからである。
【００３１】
電池破砕物Ｂ２が洗浄槽３０に投入されると、洗浄槽３０に保持された洗浄水は攪拌手段３１により攪拌されているので、洗浄水により電池破砕物Ｂ２を攪拌して洗浄でき、電池破砕物Ｂ２に残留する電解液をさらに分離できる。
【００３２】
洗浄槽３０で電池破砕物Ｂ２を洗浄した後、ポンプ５１を稼働し、洗浄水とともに電池破砕物Ｂ３を脱水機５０へ移す。そして、脱水機５０により洗浄水と電池破砕物Ｂ３とを分離し、分離した洗浄水を排水槽５２に排出し、分離した電池破砕物Ｂ３を電池受け５３に排出する。
これにより、電池破砕物に付着した電解液をほぼ完全に除去することができ、後続の装置で回収した有価金属の利用価値を高めることができる。
【００３３】
なお、排水槽５２に排出された洗浄水を再び洗浄槽３０に戻し、洗浄水を繰り返し用いてもよい。
しかし、洗浄槽３０で分離された電解液は、攪拌作用により洗浄水に溶け込んでいくため、洗浄水中の電解液の濃度が高まっていく。そうすると、電池破砕物Ｂ２に付着した電解液が洗浄水へ溶け込みにくくなり、洗浄槽３０の洗浄効率が悪くなる。そのため、洗浄槽３０ではできるだけ新しい洗浄水を用いることが好ましい。
【００３４】
（第２実施形態）
図２に示すように、本発明の第２実施形態に係る電池処理装置２は、第１実施形態に係る電池処理装置１において、１槽であった電解液分離槽２０を第１電解液分離槽２０ａと第２電解液分離槽２０ｂの２槽にし、１台であった破砕機１０を第１破砕機１０ａと第２破砕機１０ｂの２台にしたものである。また、電解液分離槽２０を２槽にしたことにともない、搬送籠４０も第１搬送籠４０ａと第２搬送籠４０ｂの２つが備えられている。
なお、第１電解液分離槽２０ａと第２電解液分離槽２０ｂの構成は電解液分離槽２０の構成と同様であり、第１破砕機１０ａと第２破砕機１０ｂの構成は破砕機１０の構成と同様であり、第１搬送籠４０ａと第２搬送籠４０ｂの構成は搬送籠４０の構成と同様である。
【００３５】
より詳細には、第１破砕機１０ａの出口側と第１電解液分離槽２０ａの上面の開口とはシュート１１ａで接続されており、第１破砕機１０ａで破砕された電池破砕物Ｂ１が第１電解液分離槽２０ａに挿入された第１搬送籠４０ａに投入されるようになっている。
第１搬送籠４０ａは、第１電解液分離槽２０ａで電解液が分離された電池破砕物Ｂ２を第１電解液分離槽２０ａから引き上げて第２破砕機１０ｂに投入できるようになっている。すなわち第２破砕機１０ｂは、第１電解液分離槽２０ａで電解液が分離された電池破砕物Ｂ２をさらに破砕して２次電池破砕物Ｂ３とするものである。
第２破砕機１０ｂの出口側と第２電解液分離槽２０ｂの上面の開口とはシュート１１ｂで接続されており、第２破砕機１０ｂでさらに破砕された電池破砕物Ｂ３が第２電解液分離槽２０ｂに挿入された第２搬送籠４０ｂに投入されるようになっている。
【００３６】
本実施形態においては、洗浄槽３０の上方に設けられた振動篩６１と、その振動篩６１に向けて洗浄水を噴射するスプレー６２とが備えられている。そして、第２搬送籠４０ｂは、第２電解液分離槽２０ｂで電解液が分離された電池破砕物Ｂ４を第２電解液分離槽２０ｂから引き上げて振動篩６１に投入できるようになっている。
この振動篩６１とスプレー６２により、粗いサイズの電池破砕物Ｂ５と細かいサイズの電池破砕物Ｂ６とに篩分けられ、粗いサイズの電池破砕物Ｂ５が排出され、細かいサイズの電池破砕物Ｂ６が洗浄槽３０に投入されるようになっている。
【００３７】
洗浄槽３０と、洗浄槽３０に接続された脱水機５０とは、第１実施形態と同様の構成である。
【００３８】
つぎに、電池処理装置２を用いた電池Ｂの処理方法について説明する。
まず、第１電解液分離槽２０ａに第１搬送籠４０ａを挿入し、第２電解液分離槽２０ｂに第２搬送籠４０ｂを挿入しておく。
つぎに、電池Ｂを第１破砕機１０ａに投入し、破砕して電池破砕物Ｂ１とする。電池破砕物Ｂ１は第１破砕機１０ａの出口側から排出され、シュート１１ａを通じて第１電解液分離槽２０ａに挿入された第１搬送籠４０ａに投入される。
【００３９】
電池破砕物Ｂ１は、第１搬送籠４０ａに投入されると、第１電解液分離槽２０ａに保持された洗浄水に浸漬される。電池破砕物Ｂ１に付着した電解液は、油滴状に水中分散し浮上して、洗浄水の液面で凝集して油膜を形成する。この際、散気装置２１ａで電池破砕物Ｂ１に向かって気泡を噴出する。
洗浄水の液面に形成された電解液の油膜は、液抜取孔２２ａを通して第１電解液分離槽２０aから抜き取られる。
【００４０】
第１電解液分離槽２０ａにおける電解液の分離が完了した後には、第１搬送籠４０ａが第１電解液分離槽２０ａから引き上げられ、水切りした後に、第２破砕機１０ｂの上方まで移動し、第１搬送籠４０ａから電池破砕物Ｂ２が第２破砕機１０ｂに投入される。
電池破砕物Ｂ２は、第２破砕機１０ｂでさらに破砕される。さらに細かくなった電池破砕物Ｂ３は、第２破砕機１０ｂの出口側から排出され、シュート１１ｂを通じて第２電解液分離槽２０ｂに挿入された第２搬送籠４０ｂに投入される。
【００４１】
電池破砕物Ｂ３は、第２搬送籠４０ｂに投入されると、第２電解液分離槽２０ｂに保持された洗浄水に浸漬される。電池破砕物Ｂ３に残存する電解液は、油滴状に水中分散し浮上して、洗浄水の液面で凝集して油膜を形成する。この際、散気装置２１ｂで電池破砕物Ｂ３に向かって気泡を噴出する。
洗浄水の液面に形成された電解液の油膜は、液抜取孔２２ｂを通して第２電解液分離槽２０ｂから抜き取られる。
【００４２】
このように、本実施形態では、電解液分離槽２０ａ、２０ｂが２段で構成されているので、電解液の分離効果を向上できる。
また、第１電解液分離槽２０ａで電解液が分離された電池破砕物Ｂ２をさらに破砕した２次電池破砕物Ｂ３を第２電解液分離槽２０ｂに投入するので、電池をより細かく破砕できるとともに、電池破砕物Ｂ２の内部に畳み込まれて残留する電解液を効果的に分離できる。
【００４３】
第２電解液分離槽２０ｂにおける電解液の分離が完了した後には、第２搬送籠４０ｂが第２電解液分離槽２０ｂから引き上げられ、水切りした後に、振動篩６１の上方まで移動し、第２搬送籠４０ｂから電池破砕物Ｂ４が振動篩６１に投入される。
振動篩６１では、電池破砕物Ｂ４が粗いサイズの電池破砕物Ｂ５と細かいサイズの電池破砕物Ｂ６とに篩分けられ、粗いサイズの電池破砕物Ｂ５が排出され、細かいサイズの電池破砕物Ｂ６が洗浄槽３０に投入される。
【００４４】
細かいサイズの電池破砕物Ｂ６が洗浄槽３０に投入されると、洗浄水により電池破砕物Ｂ６を攪拌して洗浄でき、電池破砕物Ｂ６に残留する電解液をさらに分離できる。
【００４５】
洗浄槽３０で電池破砕物Ｂ６を洗浄した後、ポンプ５１を稼働し、洗浄水とともに電池破砕物Ｂ６を脱水機５０へ移す。ここで、電池破砕物Ｂ６のサイズは細かいので、洗浄水と電池破砕物Ｂ６はスラリーとなっており、ポンプ５１で移しやすくなっている。
そして、脱水機５０により洗浄水と電池破砕物Ｂ６とを分離し、分離した洗浄水を排水槽５２に排出し、分離した電池破砕物Ｂ６を電池受け５３に排出する。
これにより、電池破砕物に付着した電解液をほぼ完全に除去することができ、後続の装置で回収した有価金属の利用価値を高めることができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
前記実施形態においては、電解液分離槽２０、２０ａ、２０ｂに散気装置２１、２１ａ、２１ｂを設けたが、電解液と洗浄水の比重の差のみで、電解液が洗浄水に溶け込む前に回収できる場合には、散気装置２１、２１ａ、２１ｂを設けなくともよい。
【００４７】
また、前記実施形態においては、電解液分離槽２０、２０ａ、２０ｂに液抜取孔１２、１２ａ、１２ｂを設け、この液抜取孔１２、１２ａ、１２ｂから電解液を抜き取るようにしたが、これに代えて、フロート式やベルト巻き取り式等の油水分離装置等を用いることができる。
【００４８】
（試験）
つぎに、上記実施形態の電池処理装置を用いて、電池を処理した場合の電解液の分離効果を試験した。
（試験１）
試験１は、第１実施形態の電池処理装置１を用いて、使用済みのノートパソコン用リチウム電池パックを処理した。
試験の結果、電解液分離槽２０で電解液を３０％分離でき、残りの７０％は洗浄槽３０で分離できた。したがって、洗浄水の排水処理負荷を３０％低減できることが分かった。
【００４９】
また、最終的に得た電池破砕物を酸浸出処理して、ニッケル、コバルトなどの有価金属を回収した結果、再利用できるまで純度を高くできた。
【００５０】
（試験２）
試験２は、第２実施形態の電池処理装置２を用いて、使用済みのノートパソコン用リチウム電池パックを処理した。
試験の結果、第１電解液分離槽２０ａおよび第２電解液分離槽２０ｂで電解液を５０％分離でき、残りの５０％は洗浄槽３０で分離できた。したがって、洗浄水の排水処理負荷を５０％低減できることが分かった。
【符号の説明】
【００５１】
１、２ 電池処理装置
Ｂ１〜Ｂ６ 電池破砕物
１０ 破砕機
１２ 液抜取孔
２０ 電解液分離槽
２１ 散気装置
２２ 液抜取孔
３０ 洗浄槽
３１ 攪拌手段
４０ 搬送籠
５０ 脱水機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池処理装置に関する。さらに詳しくは、電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収する電池処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の二次電池は、数百回程度の充放電を繰り返すと電極や電解液の劣化等が生じ、充電できる電気量が減少してくる。このような電池は寿命と判断され、廃電池として廃棄される。ここで、リチウムイオン電池には、コバルトやニッケル等の希少金属をはじめとする有価物が使用されているため、電池を解体して有価金属を回収し再資源化する処理が行なわれる。
【０００３】
一般に、電池の再資源化は、電池を破砕した後に種々の方法を用いて有価金属を選別することにより行われる。
ところが、電池を破砕すると電解液が漏洩するため、有価金属が電解液に汚染され、回収した有価金属の利用価値が著しく低下するという問題がある。
また、リチウムイオン電池の電解液には、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)等の電解質が含まれおり、電解液中ではPF6イオンやBF4イオン等の形態で存在する。これらのフッ素やリン、ホウ素が排気ガスや排水として排出されると、環境を汚染するという問題がある。
そのため、電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収する必要がある。
【０００４】
電池内に含まれる電解液を分離する方法として、電池を破砕した後に破砕物を水洗浄する方法が知られている。電解液が洗浄水と接触すると、電解質はPF6イオン、BF4イオン等の形態で洗浄水へ移行する。この現象を利用すれば、電池を破砕した後に破砕物を水洗浄して、電解液を分離できる。
上記の水洗浄においては、洗浄水の量を増加すれば、PF6イオン、BF4イオン等のほぼ全量を分離できる。しかし、洗浄水の量を増加すると、フッ素やリン、ホウ素が含有された排水が多くなり、排水処理のコストが増加するという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献１には、電池を破砕した後に、加熱等の手段を加えて電解液から有機溶媒等の揮発性物質を除去し、残留する六フッ化リン酸リチウム等に対して酸を添加して熱分解し、フッ素やリンをそれぞれフッ化物イオンやリン酸イオンへと変化させ、水酸化カルシウム等を添加して固定し分離する方法が記載されている。
【０００６】
しかるに、特許文献１に記載の方法は化学的な分解・固定化操作であるので、対象とするPF6イオン等の分量に相応する薬剤の分量が必要であり、エネルギーも必要となる。そのため処理にかかるコストが高くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０６２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、電池を破砕処理するにあたり、電池内に含まれる電解液を分離し回収するとともに、フッ素やリン、ホウ素が含有された排水を少なくできる電池処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の電池処理装置は、洗浄水を保持し、電池破砕物が投入される電解液分離槽を備え、該電解液分離槽には、前記電池破砕物から分離し前記洗浄水の液面に浮上した電解液を回収する電解液回収手段が設けられていることを特徴とする。
第２発明の電池処理装置は、第１発明において、前記電解液回収手段は、前記洗浄水の液面と同じ高さに設けられた液抜取孔であることを特徴とする。
第３発明の電池処理装置は、第１または第２発明において、前記電解液分離槽には、前記洗浄水に投入された電池破砕物に向かって気泡を噴出する気泡噴出手段が設けられていることを特徴とする。
第４発明の電池処理装置は、第２または第３発明において、前記電池破砕物が投入され、該電池破砕物を前記電解液分離槽に保持された前記洗浄水に浸漬する搬送籠を備え、該搬送籠は、該搬送籠が前記電解液分離槽に挿入された状態で、該搬送籠の上端が前記液抜取孔よりも低い位置に位置するものであることを特徴とする。
第５発明の電池処理装置は、第１、第２、第３または第４発明において、洗浄水を保持し、前記電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物が投入される洗浄槽を備え、該洗浄槽には、該洗浄水を攪拌する攪拌手段が設けられていることを特徴とする。
第６発明の電池処理装置は、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記電解液分離槽は、第１電解液分離槽と第２電解液分離槽とからなり、前記第２電解液分離槽は、前記第１電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物をさらに破砕した２次電池破砕物が投入されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収するので、洗浄水に溶け込む電解液の量が少なくなり、洗浄水の劣化速度が遅くなる。そのため、洗浄水を廃棄する際に洗浄水に溶け込んだ電解液を処理する薬剤や熱源の量を少なくでき、排水処理負荷を低減できる。また、電解質は電解液に溶解した形態のままで回収されるので、電解液回収手段から回収される量を減容化でき、廃棄負荷を低減できる。また、電解質は電解液に溶解した形態のままで回収されるので、電解質を回収し再利用できる。さらに、電解液に含まれる有機溶媒も回収し再利用できる。
第２発明によれば、液抜取孔によって、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収できる。そのため、電解液が洗浄水に溶け込む前に電解液を回収できる。
第３発明によれば、電池破砕物に向かって気泡を噴出する気泡噴出手段が設けられているので、気泡噴出手段から噴出された気泡の気泡連行作用により、電池破砕物に付着した電解液をすばやく洗浄水の液面に浮上させることができる。そのため、電解液が洗浄水に溶け込む前に電解液を回収できる。また、気泡噴出手段から噴出された気泡の凝集効果により、洗浄水の液面で電解液の油膜形成を促進させることができる。そのため、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収しやすくなり、分離効率を向上させることができる。
第４発明によれば、搬送籠の上端が液抜取孔よりも低い位置に位置しているので、洗浄水の液面に浮上した電解液が搬送籠の上端に邪魔されることなく、液抜取孔より回収できる。
第５発明によれば、電池破砕物が攪拌手段を備えた洗浄槽に投入されるので、攪拌された洗浄水により電池破砕物を洗浄でき、電池破砕物に残留する電解液をさらに分離できる。
第６発明によれば、電解液分離槽が２段で構成されているので、電解液の分離効果を向上できる。また、第１電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物をさらに破砕した２次電池破砕物を第２電解液分離槽に投入するので、電池をより細かく破砕できるとともに、電池破砕物の内部に畳み込まれて残留する電解液を効果的に分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池処理装置の説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電池処理装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る電池処理装置１は、電池Ｂを破砕する破砕機１０と、洗浄水を保持する電解液分離槽２０および洗浄槽３０と、電池破砕物を搬送する搬送籠４０と、洗浄槽３０に接続された脱水機５０とを備えている。
【００１３】
電池Ｂは、コバルトやニッケル等の希少金属をはじめとする有価物が使用されている電池であり、リチウムイオン電池等の単電池や、その単電池を複数個まとめてプラスチック製の容器に収容した電池パックであり、電池処理装置１の処理対象である。
【００１４】
破砕機１０は、電池Ｂを破砕して電池破砕物Ｂ１にできるものであれば、特に限定されない。例えば、二軸破砕機や、油圧プレス等の加圧装置により電池Ｂを加圧して破砕するもの等が挙げられる。
【００１５】
破砕機１０の出口側には電解液分離槽２０が設けられている。
電解液分離槽２０は、洗浄水を保持する槽でありその上面が開口している。電解液分離槽２０に保持される洗浄水としては水が用いられる。なお、電解液分離槽２０に循環水路を接続し、その循環水路に冷却手段やフィルターを設けることで、洗浄水である水を冷却したり、懸濁物を除去したりしてもよい。
電解液分離槽２０の内寸は搬送籠４０の外寸より大きく形成されており、上面の開口から搬送籠４０を出し入れできるようになっている。
破砕機１０の出口側と電解液分離槽２０の上面の開口とはシュート１１で接続されており、破砕機１０で破砕された電池破砕物Ｂ１が電解液分離槽２０に挿入された搬送籠４０に投入されるようになっている。
【００１６】
電解液分離槽２０の底部であって、挿入された搬送籠４０の下方には、散気装置２１が設けられている。この散気装置２１により、搬送籠４０に投入された電池破砕物Ｂ１に向かって気泡を噴出することができる。
なお、散気装置２１は、特許請求の範囲に記載の気泡噴出手段に相当する。気泡噴出手段としては、散気装置の他にエジェクタ式や過流ポンプ式の気液混合装置の気泡噴出管、回転式エアレータ等を用いることができる。
【００１７】
電解液分離槽２０の側壁には、洗浄水の液面と同じ高さに液抜取孔２２が設けられている。この液抜取孔２２により、液面付近の洗浄液のみを電解液分離槽２０から抜き取ることができるようになっている。
【００１８】
搬送籠４０は、電解液分離槽２０に挿入できる寸法を有しており、上面が開口しており、電池破砕物Ｂ１を投入できるようになっている。搬送籠４０には水切り孔が多数形成されており、搬送籠４０中の電池破砕物Ｂ１を洗浄水に浸漬でき、電解液分離槽２０から引き上げて水切りできるようになっている。また、搬送籠４０は、電解液分離槽２０に挿入された状態で、その上端が液抜取孔２２よりも低い位置に位置するように、その高さ寸法が設定されている。
なお、搬送籠４０に形成された水切り孔の寸法は、電池破砕物Ｂ１が抜け落ちないように電池破砕物Ｂ１の粒径以下の寸法であり、かつ、散気装置２１から噴出された気泡が搬送籠４０内に進入できる寸法であることが好ましい。
さらになお、搬送籠４０には、クレーン等の搬送機が取り付けられており、電解液分離槽２０で電解液が分離された電池破砕物Ｂ２を電解液分離槽２０から引き上げて洗浄槽３０に投入できるようになっている。
【００１９】
洗浄槽３０は、洗浄水を保持する槽でありその上面が開口している。そのため、搬送籠４０から電池破砕物Ｂ２を投入できるようになっている。また、洗浄槽３０に保持される洗浄水としては、水や、温水、界面活性剤入の水等が用いられる。
洗浄槽３０には、洗浄水を攪拌する攪拌手段３１が設けられている。この攪拌手段３１としては、例えばプロペラを回転させて洗浄水を攪拌するもののほか、洗浄槽３０に循環水路を接続し、循環水路内の洗浄水をポンプ送液することで液攪拌するものでもよいし、洗浄槽３０自体を回転させて洗浄水を攪拌するものでもよく、洗浄水を攪拌できるものであれば特に限定されない。
【００２０】
脱水機５０は、パイプ介して洗浄槽３０と接続されており、そのパイプには洗浄槽３０から脱水機５０へ洗浄水を流すポンプ５１が設けられている。このパイプとポンプ５１により、洗浄槽３０内の洗浄水と、洗浄槽３０で洗浄された電池破砕物Ｂ３とを脱水機５０へ移すことができる。
脱水機５０は、遠心力で液体と固体とを分離するものが挙げられるが、洗浄水と電池破砕物Ｂ３とを分離できるものであれば、特に限定されない。また、脱水機５０には、分離した洗浄水が排出される排水槽５２と、分離した電池破砕物Ｂ３が排出される電池受け５３とを備えられている。
【００２１】
つぎに、電池処理装置１を用いた電池Ｂの処理方法について説明する。
まず、電解液分離槽２０に搬送籠４０を挿入しておく。
つぎに、電池Ｂを破砕機１０に投入し、破砕して電池破砕物Ｂ１とする。この段階で、電池Ｂ内の電解液が漏洩し、電解液が電池破砕物Ｂ１に付着した状態となる。電池破砕物Ｂ１は破砕機１０の出口側から排出され、シュート１１を通じて電解液分離槽２０に挿入された搬送籠４０に投入される。
【００２２】
電池破砕物Ｂ１は、搬送籠４０に投入されると、電解液分離槽２０に保持された洗浄水に浸漬される。電池破砕物Ｂ１に付着した電解液は、洗浄水より比重が軽いので、油滴状に水中分散し浮上して、洗浄水の液面で凝集して油膜を形成する。
【００２３】
この際、散気装置２１で電池破砕物Ｂ１に向かって気泡を噴出する。そうすると、散気装置２１から噴出された気泡の気泡連行作用により、電池破砕物Ｂ１に付着した電解液をすばやく洗浄水の液面に浮上させることができる。
【００２４】
洗浄水の液面に形成された電解液の油膜は、液抜取孔２２を通して電解液分離槽２０から抜き取られる。
より詳細には、電解液分離槽２０内の洗浄液の液量を増加させる等して、水面を液抜取孔２２より高くする。そうすると、液面に形成された電解液の油膜が、液抜取孔２２に向かって水平に移動し、液抜取孔２２から抜き取られる。このように、液抜取孔２２によって、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収できる。
なお、電池パックを処理する場合には電池破砕物の中にプラスチック屑も含まれる。このプラスチック屑も液面に浮上するため、油膜とともに液抜取孔２２によって分離して回収できる。
【００２５】
ここで、散気装置２１から噴出された気泡の凝集効果により、洗浄水の液面で電解液の油膜形成を促進させることができる。そのため、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収しやすくなり、分離効率を向上させることができる。
また、搬送籠４０の上端は液抜取孔２２よりも低い位置に位置しているので、液面上に搬送籠４０の上端が突出しておらず、電解液の油膜の移動の妨げとならない。そのため、洗浄水の液面に浮上した電解液を、搬送籠４０の上端に邪魔されることなく、液抜取孔２２より回収できる。
【００２６】
なお、電解液は洗浄水の液面に浮上する以外にも、洗浄水にも溶け込んでいく。具体的には、有機溶媒中でPF6イオンやBF4イオン等の形態で存在する電解質は、有機溶媒から洗浄水へとイオン単位で移っていく。また、電解質が溶解された有機溶媒（油相）は、洗浄水（水相）と接触して、相互に溶け合って同一相となる相溶化を起こしていく。
【００２７】
しかし、本発明に係る電池処理装置は、洗浄水の液面に浮上した電解液を物理的に分離して回収するので、電解液が洗浄水に溶け込む前に電解液を回収できる。
したがって、洗浄水に溶け込む電解液の量が少なくなり、洗浄水の劣化速度が遅くなる。そのため、洗浄水を廃棄する際に洗浄水に溶け込んだ電解液を処理する薬剤や熱源の量を少なくでき、排水処理負荷を低減できる。
また、電解質は電解液に溶解した形態のままで回収されるので、液抜取孔２２から回収される量を減容化でき、廃棄負荷を低減できる。
【００２８】
また、PF6イオンやBF4イオン等は水に溶けると水との反応で除々に分解されるが、有機溶媒に溶解された状態では分解されない性質を有する。本発明に係る電池処理装置では、電解質は有機溶媒に溶解したPF6イオンやBF4イオン等の形態のままで回収されるので、電解質を回収し再利用できる。
さらに、電解液に含まれる有機溶媒も回収し再利用できる。
【００２９】
電解液分離槽２０における電解液の分離が完了した後には、搬送籠４０が電解液分離槽２０から引き上げられ、水切りした後に、洗浄槽３０の上方まで移動し、搬送籠４０から電池破砕物Ｂ２が洗浄槽３０に投入される。
【００３０】
なお、電解液分離槽２０内の洗浄液は、繰り返し使用することが好ましい。
前述のごとく、電解液は洗浄水にも溶け込んでいくため、洗浄水中の電解液の濃度が高まっていく。そうすると、PF6イオンやBF4イオン等が有機溶媒から洗浄水へ移り難くなる。また、電解質が溶解された有機溶媒が洗浄水に溶け込んでいくと有機溶媒（油相）と、洗浄水（水相）の２相平衡共存域が保たれ、電池破砕物Ｂ１に付着した電解液が洗浄水へ溶け込みにくくなる。そのため、電解液が洗浄水の液面に浮上しやすくなり、電解液分離槽２０における分離効率が上がるからである。
【００３１】
電池破砕物Ｂ２が洗浄槽３０に投入されると、洗浄槽３０に保持された洗浄水は攪拌手段３１により攪拌されているので、洗浄水により電池破砕物Ｂ２を攪拌して洗浄でき、電池破砕物Ｂ２に残留する電解液をさらに分離できる。
【００３２】
洗浄槽３０で電池破砕物Ｂ２を洗浄した後、ポンプ５１を稼働し、洗浄水とともに電池破砕物Ｂ３を脱水機５０へ移す。そして、脱水機５０により洗浄水と電池破砕物Ｂ３とを分離し、分離した洗浄水を排水槽５２に排出し、分離した電池破砕物Ｂ３を電池受け５３に排出する。
これにより、電池破砕物に付着した電解液をほぼ完全に除去することができ、後続の装置で回収した有価金属の利用価値を高めることができる。
【００３３】
なお、排水槽５２に排出された洗浄水を再び洗浄槽３０に戻し、洗浄水を繰り返し用いてもよい。
しかし、洗浄槽３０で分離された電解液は、攪拌作用により洗浄水に溶け込んでいくため、洗浄水中の電解液の濃度が高まっていく。そうすると、電池破砕物Ｂ２に付着した電解液が洗浄水へ溶け込みにくくなり、洗浄槽３０の洗浄効率が悪くなる。そのため、洗浄槽３０ではできるだけ新しい洗浄水を用いることが好ましい。
【００３４】
（第２実施形態）
図２に示すように、本発明の第２実施形態に係る電池処理装置２は、第１実施形態に係る電池処理装置１において、１槽であった電解液分離槽２０を第１電解液分離槽２０ａと第２電解液分離槽２０ｂの２槽にし、１台であった破砕機１０を第１破砕機１０ａと第２破砕機１０ｂの２台にしたものである。また、電解液分離槽２０を２槽にしたことにともない、搬送籠４０も第１搬送籠４０ａと第２搬送籠４０ｂの２つが備えられている。
なお、第１電解液分離槽２０ａと第２電解液分離槽２０ｂの構成は電解液分離槽２０の構成と同様であり、第１破砕機１０ａと第２破砕機１０ｂの構成は破砕機１０の構成と同様であり、第１搬送籠４０ａと第２搬送籠４０ｂの構成は搬送籠４０の構成と同様である。
【００３５】
より詳細には、第１破砕機１０ａの出口側と第１電解液分離槽２０ａの上面の開口とはシュート１１ａで接続されており、第１破砕機１０ａで破砕された電池破砕物Ｂ１が第１電解液分離槽２０ａに挿入された第１搬送籠４０ａに投入されるようになっている。
第１搬送籠４０ａは、第１電解液分離槽２０ａで電解液が分離された電池破砕物Ｂ２を第１電解液分離槽２０ａから引き上げて第２破砕機１０ｂに投入できるようになっている。すなわち第２破砕機１０ｂは、第１電解液分離槽２０ａで電解液が分離された電池破砕物Ｂ２をさらに破砕して２次電池破砕物Ｂ３とするものである。
第２破砕機１０ｂの出口側と第２電解液分離槽２０ｂの上面の開口とはシュート１１ｂで接続されており、第２破砕機１０ｂでさらに破砕された電池破砕物Ｂ３が第２電解液分離槽２０ｂに挿入された第２搬送籠４０ｂに投入されるようになっている。
【００３６】
本実施形態においては、洗浄槽３０の上方に設けられた振動篩６１と、その振動篩６１に向けて洗浄水を噴射するスプレー６２とが備えられている。そして、第２搬送籠４０ｂは、第２電解液分離槽２０ｂで電解液が分離された電池破砕物Ｂ４を第２電解液分離槽２０ｂから引き上げて振動篩６１に投入できるようになっている。
この振動篩６１とスプレー６２により、粗いサイズの電池破砕物Ｂ５と細かいサイズの電池破砕物Ｂ６とに篩分けられ、粗いサイズの電池破砕物Ｂ５が排出され、細かいサイズの電池破砕物Ｂ６が洗浄槽３０に投入されるようになっている。
【００３７】
洗浄槽３０と、洗浄槽３０に接続された脱水機５０とは、第１実施形態と同様の構成である。
【００３８】
つぎに、電池処理装置２を用いた電池Ｂの処理方法について説明する。
まず、第１電解液分離槽２０ａに第１搬送籠４０ａを挿入し、第２電解液分離槽２０ｂに第２搬送籠４０ｂを挿入しておく。
つぎに、電池Ｂを第１破砕機１０ａに投入し、破砕して電池破砕物Ｂ１とする。電池破砕物Ｂ１は第１破砕機１０ａの出口側から排出され、シュート１１ａを通じて第１電解液分離槽２０ａに挿入された第１搬送籠４０ａに投入される。
【００３９】
電池破砕物Ｂ１は、第１搬送籠４０ａに投入されると、第１電解液分離槽２０ａに保持された洗浄水に浸漬される。電池破砕物Ｂ１に付着した電解液は、油滴状に水中分散し浮上して、洗浄水の液面で凝集して油膜を形成する。この際、散気装置２１ａで電池破砕物Ｂ１に向かって気泡を噴出する。
洗浄水の液面に形成された電解液の油膜は、液抜取孔２２ａを通して第１電解液分離槽２０aから抜き取られる。
【００４０】
第１電解液分離槽２０ａにおける電解液の分離が完了した後には、第１搬送籠４０ａが第１電解液分離槽２０ａから引き上げられ、水切りした後に、第２破砕機１０ｂの上方まで移動し、第１搬送籠４０ａから電池破砕物Ｂ２が第２破砕機１０ｂに投入される。
電池破砕物Ｂ２は、第２破砕機１０ｂでさらに破砕される。さらに細かくなった電池破砕物Ｂ３は、第２破砕機１０ｂの出口側から排出され、シュート１１ｂを通じて第２電解液分離槽２０ｂに挿入された第２搬送籠４０ｂに投入される。
【００４１】
電池破砕物Ｂ３は、第２搬送籠４０ｂに投入されると、第２電解液分離槽２０ｂに保持された洗浄水に浸漬される。電池破砕物Ｂ３に残存する電解液は、油滴状に水中分散し浮上して、洗浄水の液面で凝集して油膜を形成する。この際、散気装置２１ｂで電池破砕物Ｂ３に向かって気泡を噴出する。
洗浄水の液面に形成された電解液の油膜は、液抜取孔２２ｂを通して第２電解液分離槽２０ｂから抜き取られる。
【００４２】
このように、本実施形態では、電解液分離槽２０ａ、２０ｂが２段で構成されているので、電解液の分離効果を向上できる。
また、第１電解液分離槽２０ａで電解液が分離された電池破砕物Ｂ２をさらに破砕した２次電池破砕物Ｂ３を第２電解液分離槽２０ｂに投入するので、電池をより細かく破砕できるとともに、電池破砕物Ｂ２の内部に畳み込まれて残留する電解液を効果的に分離できる。
【００４３】
第２電解液分離槽２０ｂにおける電解液の分離が完了した後には、第２搬送籠４０ｂが第２電解液分離槽２０ｂから引き上げられ、水切りした後に、振動篩６１の上方まで移動し、第２搬送籠４０ｂから電池破砕物Ｂ４が振動篩６１に投入される。
振動篩６１では、電池破砕物Ｂ４が粗いサイズの電池破砕物Ｂ５と細かいサイズの電池破砕物Ｂ６とに篩分けられ、粗いサイズの電池破砕物Ｂ５が排出され、細かいサイズの電池破砕物Ｂ６が洗浄槽３０に投入される。
【００４４】
細かいサイズの電池破砕物Ｂ６が洗浄槽３０に投入されると、洗浄水により電池破砕物Ｂ６を攪拌して洗浄でき、電池破砕物Ｂ６に残留する電解液をさらに分離できる。
【００４５】
洗浄槽３０で電池破砕物Ｂ６を洗浄した後、ポンプ５１を稼働し、洗浄水とともに電池破砕物Ｂ６を脱水機５０へ移す。ここで、電池破砕物Ｂ６のサイズは細かいので、洗浄水と電池破砕物Ｂ６はスラリーとなっており、ポンプ５１で移しやすくなっている。
そして、脱水機５０により洗浄水と電池破砕物Ｂ６とを分離し、分離した洗浄水を排水槽５２に排出し、分離した電池破砕物Ｂ６を電池受け５３に排出する。
これにより、電池破砕物に付着した電解液をほぼ完全に除去することができ、後続の装置で回収した有価金属の利用価値を高めることができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
前記実施形態においては、電解液分離槽２０、２０ａ、２０ｂに散気装置２１、２１ａ、２１ｂを設けたが、電解液と洗浄水の比重の差のみで、電解液が洗浄水に溶け込む前に回収できる場合には、散気装置２１、２１ａ、２１ｂを設けなくともよい。
【００４７】
また、前記実施形態においては、電解液分離槽２０、２０ａ、２０ｂに液抜取孔１２、１２ａ、１２ｂを設け、この液抜取孔１２、１２ａ、１２ｂから電解液を抜き取るようにしたが、これに代えて、フロート式やベルト巻き取り式等の油水分離装置等を用いることができる。
【００４８】
（試験）
つぎに、上記実施形態の電池処理装置を用いて、電池を処理した場合の電解液の分離効果を試験した。
（試験１）
試験１は、第１実施形態の電池処理装置１を用いて、使用済みのノートパソコン用リチウム電池パックを処理した。
試験の結果、電解液分離槽２０で電解液を３０％分離でき、残りの７０％は洗浄槽３０で分離できた。したがって、洗浄水の排水処理負荷を３０％低減できることが分かった。
【００４９】
また、最終的に得た電池破砕物を酸浸出処理して、ニッケル、コバルトなどの有価金属を回収した結果、再利用できるまで純度を高くできた。
【００５０】
（試験２）
試験２は、第２実施形態の電池処理装置２を用いて、使用済みのノートパソコン用リチウム電池パックを処理した。
試験の結果、第１電解液分離槽２０ａおよび第２電解液分離槽２０ｂで電解液を５０％分離でき、残りの５０％は洗浄槽３０で分離できた。したがって、洗浄水の排水処理負荷を５０％低減できることが分かった。
【符号の説明】
【００５１】
１、２ 電池処理装置
Ｂ１〜Ｂ６ 電池破砕物
１０ 破砕機
１２ 液抜取孔
２０ 電解液分離槽
２１ 散気装置
２２ 液抜取孔
３０ 洗浄槽
３１ 攪拌手段
４０ 搬送籠
５０ 脱水機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水を保持し、電池破砕物が投入される電解液分離槽を備え、
該電解液分離槽には、前記電池破砕物から分離し前記洗浄水の液面に浮上した電解液を回収する電解液回収手段が設けられている
ことを特徴とする電池処理装置。
【請求項２】
前記電解液回収手段は、前記洗浄水の液面と同じ高さに設けられた液抜取孔である
ことを特徴とする請求項１記載の電池処理装置。
【請求項３】
前記電解液分離槽には、前記洗浄水に投入された電池破砕物に向かって気泡を噴出する気泡噴出手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電池処理装置。
【請求項４】
前記電池破砕物が投入され、該電池破砕物を前記電解液分離槽に保持された前記洗浄水に浸漬する搬送籠を備え、
該搬送籠は、該搬送籠が前記電解液分離槽に挿入された状態で、該搬送籠の上端が前記液抜取孔よりも低い位置に位置するものである
ことを特徴とする請求項２または３記載の電池処理装置。
【請求項５】
洗浄水を保持し、前記電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物が投入される洗浄槽を備え、
該洗浄槽には、該洗浄水を攪拌する攪拌手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の電池処理装置。
【請求項６】
前記電解液分離槽は、第１電解液分離槽と第２電解液分離槽とからなり、
前記第２電解液分離槽は、前記第１電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物をさらに破砕した２次電池破砕物が投入されるものである
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の電池処理装置。
【請求項１】
洗浄水を保持し、電池破砕物が投入される電解液分離槽を備え、
該電解液分離槽には、前記電池破砕物から分離し前記洗浄水の液面に浮上した電解液を回収する電解液回収手段が設けられている
ことを特徴とする電池処理装置。
【請求項２】
前記電解液回収手段は、前記洗浄水の液面と同じ高さに設けられた液抜取孔である
ことを特徴とする請求項１記載の電池処理装置。
【請求項３】
前記電解液分離槽には、前記洗浄水に投入された電池破砕物に向かって気泡を噴出する気泡噴出手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電池処理装置。
【請求項４】
前記電池破砕物が投入され、該電池破砕物を前記電解液分離槽に保持された前記洗浄水に浸漬する搬送籠を備え、
該搬送籠は、該搬送籠が前記電解液分離槽に挿入された状態で、該搬送籠の上端が前記液抜取孔よりも低い位置に位置するものである
ことを特徴とする請求項２または３記載の電池処理装置。
【請求項５】
洗浄水を保持し、前記電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物が投入される洗浄槽を備え、
該洗浄槽には、該洗浄水を攪拌する攪拌手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の電池処理装置。
【請求項６】
前記電解液分離槽は、第１電解液分離槽と第２電解液分離槽とからなり、
前記第２電解液分離槽は、前記第１電解液分離槽で電解液が分離された電池破砕物をさらに破砕した２次電池破砕物が投入されるものである
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の電池処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０４２４２（Ｐ２０１２−２０４２４２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９４１２（Ｐ２０１１−６９４１２）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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