权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

戦略資源の高度循環利用に向けたリチウムイオン二次電池の分離回収プロセス開発

锂离子二次电池分离回收工艺开发，实现战略资源高级循环利用

基本信息

批准号：
22H03785
负责人：
粕谷亮
金额：
$ 11.23万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

リチウムイオン二次電池の構成部材のひとつである正極材シートは、正極活物質（コバルト酸リチウム、LiCoO2等）や結着剤（ポリフッ化ビニリデン、PVDF）を集電体（Al箔）上に塗布した構造となっている。正極活物質からの金属回収プロセスにおいて、結着剤が共存していると目的物のひとつであるリチウムの回収が阻害される問題がある。このことから、本研究では結着剤の除去を目的として、水系洗浄剤を含む各種溶媒中でPVDFの加熱試験を行った。その結果、水系洗浄剤よりもジメチルホルムアミド等の有機溶媒の方がPVDFを容易に溶解、ないし膨潤できることが示唆された。そこで、当初2年目に予定していた正極材シートを対象に試験を行った。その結果、有機溶媒、特にグリコールエーテル系の溶媒を用いた場合、正極材シート中のPVDFの大半を溶解または膨潤でき、その結果として活物質の剥離率が最大90%超にも達したことがわかった。さらに、加熱後の溶液を蒸発乾固させることでPVDFの回収にも成功した。次に、正極活物質モデル（LiCoO2）から各種金属を分離回収するため還元雰囲気（H2:4%, N2: 96%)下での加熱還元、および水浸出処理を行った。還元処理を600℃とした場合には下記の反応が進むことがわかった。LiCoO2 + H2 → Li2O + Co + H2Oまた、加熱還元後の試料を水浸出することにより、分解生成物である酸化リチウム(Li2O)のみが溶出し、金属Coと分離することができた。

The electrode material, electrode active material (such as copper oxide, LiCoO2, etc.), junction compound (such as PVDF) and current collector (Al foil) are coated on the constituent materials of secondary batteries. The electrode active substance is removed from the metal, and the compound is removed from the target. In this study, the removal of PVDF from aqueous solutions was investigated. As a result, organic solvents such as PVDF are easy to dissolve and swell in aqueous solutions. In the first two years, the electrode material was selected and tested. As a result, organic solvent, special solvent system solvent used in the case, the electrode material in most of the PVDF dissolution and swelling, as a result, the active material stripping rate reached a maximum of 90%. After heating, the solution was evaporated and solidified, and then PVDF was recovered successfully. Second, the electrode active substance (LiCoO2) is used to separate various metals from each other. Under the condition of H2: 4%, N2: 96%, the heating reduction and water leaching treatment are carried out. When the temperature is 600℃, the temperature is 600 ℃. LiCoO2 + H2 → Li2O + Co + H2O, leaching of the sample after heating, dissolution of the decomposition product, acidification of the sample (Li2O), and separation of the metal Co.