[发明专利]锂离子二次电池的正极活性物质废弃物的处理方法

说明书

一种对锂离子二次电池的包含钴、镍、锰和锂的正极活性物质废弃物进行处理的方法，其具有以下工序：碳混合工序，其将粉末状的所述正极活性物质废弃物与碳混合，得到所述正极活性物质废弃物和碳的合计质量中的碳的质量比率成为10％～30％的混合物；焙烧工序，其将所述混合物在600℃～800℃的温度下进行焙烧而得到焙烧粉末；锂溶解工序，其包括使所述焙烧粉末中的锂溶解于水或含锂溶液的第一溶解过程、及使在所述第一溶解过程中得到的残渣中的锂溶解于水的第二溶解过程；以及酸浸出工序，其用酸将在所述锂溶解工序中得到的残渣浸出。

技术领域

本说明书公开了对锂离子二次电池的包含钴、镍、锰和锂的正极活性物质废弃物进行处理的方法的技术。

背景技术

近年来，从资源的有效活用的观点出发，广泛研究了通过湿式处理等从因产品寿命、其他理由而被废弃的锂离子二次电池废弃物等回收包含于其中的镍、钴等有价金属。

例如为了从锂离子二次电池废弃物回收有价金属，通常将锂离子二次电池废弃物焙烧，其后依序进行粉碎、筛选，继而，将筛选的筛下得到的粉末状的电池粉添加至酸浸出液进行浸出，使能够包含于其中的锂、镍、钴、锰、铁、铜、铝等溶解于液中。

并且随后，通过多阶段的溶剂萃取或者中和等，在溶解于浸出后液的各金属元素中，依序或同时去除铁、铜及铝等，通过溶剂萃取对镍、钴、锰和锂等有价金属进行分离及浓缩，得到含各金属的溶液。含镍、钴的溶液通过电解等回收各金属(例如参照专利文献1～3)。另外，向含锰、锂的溶液添加碳酸源，以碳酸盐的形式进行回收。

对按照上述方式得到的含锂溶液，如专利文献4等中记载那样，通过反复进行溶剂萃取等将锂离子浓缩后，通过添加碳酸盐或吹入二氧化碳等进行碳酸化，由此将包含于含锂溶液的锂离子以碳酸锂的形式回收。

另外，锂离子二次电池存在包含锂以及作为所谓三元系正极材料的以复合金属氧化物的形态含有钴、镍及锰的正极活性物质的情形。这样的正极活性物质的废弃物存在除这些金属以外还包含杂质的情况，认为可与先前所述的对锂离子二次电池废弃物的处理大致同样地，自此回收各种金属。

然而，在如上所述进行酸浸出或溶剂萃取等各种处理后，通过碳酸化从最终得到的含锂溶液回收碳酸锂的情形时，至得到碳酸锂为止的工艺极其复杂，因此存在处理或设备的成本增加，并且处理效率差的问题。

对此，专利文献5中提出了“一种锂的回收方法，其特征在于：利用水对含有氧化锂的焙烧物进行浸出，该含有氧化锂的焙烧物是在大气气氛下、氧化气氛下及还原性气氛下的任一者中，将相对于钴酸锂100质量份混合1质量份以上的碳所得的混合物焙烧而成的”等。并且，认为根据该方法，“可提供一种可从锂离子二次电池的正极材料即钴酸锂高效率地回收锂，可进行锂离子二次电池的再利用的锂的回收方法”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-180439号公报

专利文献2：美国专利申请案公开第2011/0135547号说明书

专利文献3：日本专利第5706457号公报

专利文献4：日本专利第4581553号公报

专利文献5：日本专利第5535717号公报

发明内容

发明所要解决的课题

将正极活性物质废弃物如专利文献5中记载那样与碳混合，将该混合物焙烧，其促进正极活性物质废弃物中的复合金属氧化物的分解，因此在能够使焙烧后得到的焙烧粉末中的锂有效地溶解于水中的方面是有效的。

然而，在专利文献5中，关于对三元系正极活性物质的废弃物的处理中的、焙烧前混合的正极活性物质废弃物与碳的优选的比率、适当的焙烧温度，难以说充分进行了研究。