特開 2024-11559 リチウムイオン電池の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011559

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】リチウムイオン電池の処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/54 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

H01M10/54

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022113651

(22)【出願日】2022-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽三

【テーマコード（参考）】

5H031

【Ｆターム（参考）】

5H031EE01

5H031RR01

(57)【要約】

【課題】簡便かつ安全性の向上したリチウムイオン電池の処理方法を提供する。
【解決手段】本発明により、電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電池ケースの内部で上記電極体と接続され一部が上記電池ケースの外部に露出する電極端子と、を備えたリチウムイオン電池を回収する、回収工程（ステップＳ０）と、回収された上記リチウムイオン電池の上記電極端子と上記電極体との接続部分を、ウォータージェット切断機で切断する、切断工程（ステップＳ４）と、を含み、回収工程（ステップＳ０）と切断工程（ステップＳ４）との間に、上記リチウムイオン電池を放電処理する工程を含まない、処理方法が提供される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
前記電池ケースの前記開口を封口する蓋体と、
前記電池ケースの内部で前記電極体と接続され、一部が前記電池ケースの外部に露出する電極端子と、
を備えたリチウムイオン電池を回収する、回収工程と、
回収された前記リチウムイオン電池の前記電極端子と前記電極体との接続部分を、ウォータージェット切断機で切断する、切断工程と、を含み、
前記回収工程と前記切断工程との間に、前記リチウムイオン電池を放電処理する工程を含まない、リチウムイオン電池の処理方法。

【請求項2】

前記切断工程では、電圧を有する前記リチウムイオン電池を切断する、
請求項１に記載の処理方法。

【請求項3】

前記電極端子が前記蓋体に取り付けられており、
前記切断工程では、前記電極体および前記電池ケースから前記蓋体を分離する、
請求項１または２に記載の処理方法。

【請求項4】

前記蓋体の材質と前記電極端子の材質とが異なっており、
前記切断工程の後、前記蓋体から前記電極端子を分離する、端子分離工程をさらに含む、
請求項３に記載の処理方法。

【請求項5】

回収された前記リチウムイオン電池が電解液を含んでおり、前記切断工程より前に、
前記ウォータージェット切断機で前記電池ケースに穴を開ける、穴加工工程と、
前記穴から電解液を吸引する、電解液吸引工程と、をさらに含む、
請求項１または２に記載の処理方法。

【請求項6】

前記電解液吸引工程および前記切断工程の後、前記穴から押出棒を挿入して、前記電池ケースの前記開口から前記電極体を押し出す、電極体取出し工程を含む、
請求項５に記載の処理方法。

【請求項7】

前記リチウムイオン電池は、溶媒と支持塩とを含んでおり、
前記ウォータージェット切断機は、前記リチウムイオン電池から回収された前記溶媒を噴射するように構成されている、
請求項１または２に記載の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン電池の処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、廃棄物を低減して資源を有効利用するために、使用済みのリチウムイオン電池を回収し、再生資源化することが行われている。これに関連して、特許文献１～３には、リチウムイオン電池を解体処理する前に強制的に放電させることで、解体処理時に正負極が短絡して発火することを防止しうる旨が記載されている。また、特許文献１には、放電処理の後、リチウムイオン電池の外装体をエンドミル等の工具やレーザ等で切断して電極体を取り出し、Ｎｉ、Ｃｏ等の有価金属を資源として回収することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１９８３２０号公報

【特許文献2】特許第６８２８２１４号公報

【特許文献3】特開平６－２５１８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、本発明者の知見によれば、回収されたリチウムイオン電池は、通常、充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）がバラついている。このため、放電処理の作業が煩雑になり、コストがかさむ課題がある。また、リチウムイオン電池をいったん０Ｖまで放電させても、しばらく放置すると電圧が戻ってしまうことがあり、完全に０Ｖまで放電させることは難しい。さらに、回収されたリチウムイオン電池には、過充電、過放電等によって使用不可となったものも含まれうる。このような場合、通常は安全装置が作動しているため、放電処理を行うことができないこともある。加えて、特許文献１、２に記載されるように、電圧を有するリチウムイオン電池を工具やレーザで切断すると、正極と負極が短絡して発火することがあり得る。このため、作業に際しては予め消火設備を用意する等、厳重な備えが必要となる。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、従来よりも簡便かつ安全性の向上したリチウムイオン電池の処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明により、電極体と、開口を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電池ケースの上記開口を封口する蓋体と、上記電池ケースの内部で上記電極体と接続され、一部が上記電池ケースの外部に露出する電極端子と、を備えたリチウムイオン電池を回収する、回収工程と、回収された上記リチウムイオン電池の上記電極端子と上記電極体との接続部分を、ウォータージェット切断機で切断する、切断工程と、を含み、上記回収工程と上記切断工程との間に、上記リチウムイオン電池を放電処理する工程を含まない、リチウムイオン電池の処理方法が提供される。

【0007】

ウォータージェット切断機は、水等の流体を加圧して被切断材に向かって高圧で噴射することにより、被切断材を切断する装置である。切断工程でウォータージェット切断機を用いることにより、熱影響なく被切断材（ここでは、リチウムイオン電池）を切断できることに加えて冷却効果も得られ、発火のリスクが抑えられる。また、安全性を向上できる。したがって、リチウムイオン電池を予め放電処理する必要がなくなり、従来よりも簡便に処理を行うことができる。さらに、ウォータージェット切断機では、通常、被切断材を載置する載置台が水槽内に設置されている。そのため、万が一、切断工程でリチウムイオン電池が発火したとしても、水槽にリチウムイオン電池を浸漬すれば消火できる。よって、消火設備を別途用意する必要がなく、事前準備の負担を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係るリチウムイオン電池を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、図１のII-II線断面図である。

【図3】図３は、一実施形態に係る処理方法のフローチャートである。

【図4】図４は、図３のステップＳ１～Ｓ３を説明する工程図である。

【図5】図５は、図３のステップＳ４～Ｓ６を説明する工程図である。

【図6】図６は、図３のステップＳ７～Ｓ８を説明する工程図である。

【図7】図７は、ウォータージェット切断機を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、ここで開示される処理方法の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

【0010】

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、リチウムイオンキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。

【0011】

＜電池１００の構成＞
図１は、ここで開示される処理の対象となるリチウムイオン電池１００（以下では、単に電池１００ということがある。）の斜視図である。図２は、図１のII-II線断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、電池１００の長辺方向、短辺方向、上下方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。

【0012】

図２に示すように、電池１００は、電極体１０と、外装体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、を備えている。図示は省略するが、電池１００は、ここではさらに電解液を備えている。電池１００は、ここでは非水電解液二次電池である。なお、電池１００の構成については従来と同様でよく、特に限定されない。

【0013】

電極体１０は、図２に示すように、絶縁性の樹脂シートからなる電極体ホルダ１９に覆われた状態で、外装体２０の内部に配置されている。電極体１０は、正極１２と負極１４とを有している。電極体１０は、ここでは帯状の正極１２と帯状の負極１４とが帯状のセパレータ１６を介して絶縁された状態で積層され、長手方向に捲回されてなる扁平な捲回電極体である。電極体１０は、捲回軸方向が長辺方向Ｘと平行になる向きで、外装体２０の内部に収容されている。ただし、電極体１０は、捲回軸方向が上下方向Ｚと平行になる向きで、外装体２０の内部に収容されていてもよい。また、電極体１０は、方形状の正極と方形状の負極とが絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。

【0014】

正極１２は、正極集電体１２ｃと、正極集電体１２ｃ上に固着された正極合材層１２ａと、を有する。正極集電体１２ｃは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極集電体１２ｃは、ここではアルミニウム製である。正極合材層１２ａは、典型的には、電荷担体を可逆的に吸蔵及び放出可能な正極活物質（例えば、リチウム遷移金属複合酸化物）と、バインダ（例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ））と、を含んでいる。

【0015】

負極１４は、負極集電体１４ｃと、負極集電体１４ｃ上に固着された負極合材層１４ａと、を有する。負極集電体１４ｃは、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極集電体１４ｃは、ここでは銅製である。負極合材層１４ａは、典型的には、電荷担体を可逆的に吸蔵及び放出可能な負極活物質（例えば、黒鉛等の炭素材料）と、バインダ（例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ））と、を含んでいる。

【0016】

正極１２の上端部には、正極合材層１２ａの形成されていない正極集電体１２ｃの一部分（正極タブ）が露出している。正極タブには、正極リード部材１３が付設されている。正極リード部材１３は、外装体２０の内面に沿って延びている。正極リード部材１３は、正極集電体１２ｃと同じ金属材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。また、負極１４の上端部には、負極合材層１４ａの形成されていない負極集電体１４ｃの一部分（負極タブ）が露出している。負極タブには、負極リード部材１５が付設されている。負極リード部材１５は、外装体２０の内面に沿って延びている。負極リード部材１５は、負極集電体１４ｃと同じ金属種、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっていてもよい。

【0017】

電解液は、例えば、非水溶媒とリチウム塩（支持塩）とを含む非水系の液状電解質（非水電解液）である。非水系溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のカーボネート類を含んでいる。支持塩は、例えば、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩である。

【0018】

外装体２０は、図１に示すように、ここでは扁平な直方体形状（角型）に形成されている。ただし、他の実施形態において、外装体２０は、円柱等の任意の形状であってよい。外装体２０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。外装体２０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の軽量で熱伝導性の良い金属材料で構成されている。外装体２０は、ここではアルミニウム製である。外装体２０は、図２に示すように、上面に開口２２ｈを有する電池ケース２２と、開口２２ｈを塞ぐ蓋体（封口板）２４と、を備えている。外装体２０は、電池ケース２２の開口２２ｈの周縁に蓋体２４が接合（例えば溶接接合）されることによって、一体化されている。外装体２０は、気密に封止（密閉）されている。

【0019】

電池ケース２２は、電極体１０と電解液とを収容する筐体である。電池ケース２２は、開口２２ｈと、開口２２ｈに対向する底壁２２ｄと、を備えている。電池ケース２２の開口２２ｈおよび底壁２２ｄは略矩形状である。なお、本明細書において「略矩形状」とは、完全な矩形状（長方形状）に加えて、例えば、矩形状の長辺と短辺とを接続する角部がＲ状になっている形状や、角部に切り欠きを有する形状等をも包含する用語である。

【0020】

蓋体２４は、電池ケース２２の開口２２ｈを封口するプレート状の部材である。蓋体２４は、略矩形状である。蓋体２４は、電池ケース２２の開口２２ｈに嵌め合わされ、底壁２２ｄに対向している。蓋体２４の長辺方向Ｘの両端部には、それぞれ端子引出孔２４ｈが設けられている。一方側（図２の左側）の端子引出孔２４ｈは正極用であり、他方側（図２の右側）の端子引出孔２４ｈは負極用である。

【0021】

正極端子３０および負極端子４０（以下、纏めて「電極端子３０、４０」ともいう。）は、端子引出孔２４ｈに挿通され、外装体２０の内部から外部へと延びている。電極端子３０、４０は、蓋体２４の長辺方向Ｘの両端部にそれぞれ配置されている。電極端子３０、４０は、ここでは外装体２０の同じ面（具体的には蓋体２４）に取り付けられている。電極端子３０、４０は、かしめ加工によって、蓋体２４の端子引出孔２４ｈを囲む周縁部分にかしめられている。電極端子３０、４０の下端部には、それぞれ鋲部３０ｃ、４０ｃが形成されている。

【0022】

正極端子３０は、電池ケース２２の内部で、正極リード部材１３を介して電極体１０の正極１２と電気的に接続されている。正極端子３０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属製である。正極端子３０は、正極集電体１２ｃと同じ金属種からなっていてもよい。正極端子３０は、ここではアルミニウム製である。負極端子４０は、電池ケース２２の内部で、負極リード部材１５を介して電極体１０の負極１４と電気的に接続されている。負極端子４０は、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の金属製である。負極端子４０は、負極集電体１４ｃと同じ金属種からなっていてもよい。負極端子４０は、ここでは銅製である。

【0023】

電極端子３０、４０は、それぞれ、ガスケット５０およびインシュレータ６０を介して蓋体２４と絶縁されている。ガスケット５０は、蓋体２４の上面（外側の面）と電極端子３０、４０との間に配置される絶縁部材である。ガスケット５０は、ここでは蓋体２４と電極端子３０、４０とを絶縁すると共に、端子引出孔２４ｈを閉鎖する機能を有する。インシュレータ６０は、蓋体２４の下面（内側の面）とリード部材１３、１５との間に配置される絶縁部材である。ガスケット５０およびインシュレータ６０は、使用する電解質に対する耐性と電気絶縁性とを有し、弾性変形が可能な樹脂材料、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等で構成されている。

【0024】

正極端子３０は、蓋体２４の上面で、板状の正極外部導電部材３２と電気的に接続されている。負極端子４０は、蓋体２４の上面で、板状の負極外部導電部材４２と電気的に接続されている。正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、バスバー等を介して、他の二次電池や外部機器と接続される部材である。正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、外部絶縁部材７０によって蓋体２４と絶縁されている。ただし、正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。

【0025】

正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、導電性に優れた金属から構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で構成されている。正極外部導電部材３２は、正極端子３０と同じ金属種からなっていてもよい。正極外部導電部材３２は、ここではアルミニウム製である。負極外部導電部材４２は、負極端子４０と同じ金属種からなっていてもよい。負極外部導電部材４２は、ここでは銅製である。

【0026】

＜電池１００の処理方法＞
図３は、電池１００の処理方法のフローチャートである。本実施形態の処理方法は、複数の電池１００がバスバー２５０（図４参照）を介して相互に電気的に接続されてなる組電池２００（図４参照）を対象とした処理方法である。図３の処理方法は、電池回収工程（ステップＳ０）と、電池切り離し工程（ステップＳ１）と、穴加工工程（ステップＳ２）と、電解液吸引工程（ステップＳ３）と、蓋分離工程（ステップＳ４）と、端子分離工程（ステップＳ５）と、電極体取出し工程（ステップＳ６）と、電極体巻きほぐし工程（ステップＳ７）と、合材分離工程（ステップＳ８）とを、典型的にはこの順で含む。また、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよい。

【0027】

電池回収工程（ステップＳ０）は、電池１００を回収する工程である。電池１００は、典型的には電圧を有する状態である。電池１００は、未使用の状態であってもよい。電池１００は、過充電、過放電等によって使用不可となり、放電が不可能な状態であってもよい。本実施形態では、電池１００が組電池２００の状態で回収されている。図４～図６は、回収した電池１００の処理方法に係る各ステップを説明する工程図である。

【0028】

電池切り離し工程（ステップＳ１）は、図４に示すように、組電池２００を個々の電池１００（すなわち、単電池）に分離する工程である。組電池２００では、複数の電池１００が短辺方向Ｙに沿って一列に並んでおり、短辺方向Ｙに隣り合う電池１００の正極端子３０と負極端子４０がバスバー２５０で交互にされている。バスバー２５０は、金属製の導電部材である。本実施形態では、バスバー２５０を切断して、組電池２００を単電池に分離する。バスバー２５０の切断は、例えば図４に示すようにレーザ光ＬＬを照射する等、従来公知の方法によって行うことができる。そして、ステップＳ２に進む。なお、回収された電池１００が組電池２００の状態でない場合（言い換えれば、すでに単電池の状態である場合）は、当然に本工程を省略できる。

【0029】

穴加工工程（ステップＳ２）は、図４に示すように、電池ケース２２に電解液を排出するための穴ｈをあける工程である。穴ｈは、電解液を排出可能であるが、電極体１０は取出し不可能な大きさである。外装体２０に穴ｈを開ける際は、従来公知の加工機を用いることができる。なかでも、ウォータージェット切断機を用いることが好ましい。穴ｈをあける際の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であってもよく、大気雰囲気であってもよい。ウォータージェット切断機を用いることにより、熱影響なく被切断材を切断できることに加えて冷却効果も得られ、発火のリスクが抑えられる。また、安全性を向上できる。

【0030】

なお、本明細書において「ウォータージェット切断機」とは、高圧のエネルギーをもった高速・高密度な細い水流（ウォータージェットＷＪ）を利用して被切断材を切断する装置全般をいい、水等の流体だけで切断を行うウォータージェット切断と、水等の流体に研磨材（アブレシブ）を混入させて切断を行うアブレシブジェット切断と、を包含する概念である。また、切断に用いる流体は、典型的には水であるが、水以外の流体、例えば電池１００の電解液に用いられるような非水溶媒であってもよい。ウォータージェット切断機としては、従来公知のものを使用できる。一例として、株式会社スギノマシンのアブレシブジェットカッタが挙げられる。

【0031】

図７は、ウォータージェット切断機３００の斜視図である。なお、以下の説明において、ウォータージェット切断機３００は、相互に直交する軸をＸ１軸、Ｙ１軸およびＺ１軸としたときに、Ｘ１軸とＹ１軸とで構成される平面に置かれるものとする。Ｘ１軸は、左右方向に延びている。Ｙ１軸は、前後方向に延びている。Ｘ１軸とＹ１軸とで構成される平面は、ここでは水平面である。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、ウォータージェット切断機３００の設置態様を何ら限定するものではない。

【0032】

ウォータージェット切断機３００は、加工ヘッド３３０を被切断材に対して相対移動させながら、加工ヘッド３３０から流体と研磨剤との混合物（ウォータージェットＷＪ）を噴射して、被切断材を切断するように構成されている。被切断材の形状や材質は、特に限定されない。被切断材は、ここでは電池１００である。図７に示すように、ウォータージェット切断機３００は、水槽３１０と、載置台３２０と、加工ヘッド３３０と、高圧水供給部３３２と、研磨材供給部３３４と、キャリッジ３４０と、移動機構３５０と、図示しない制御部と、を備えている。

【0033】

載置台３２０は、被切断材（電池１００）を支持する台である。載置台３２０は、水槽３１０の内部に設置されている。載置台３２０は、水槽３１０の内側面に固定されている。水槽３１０には、水が張られている。水槽３１０の水位は、典型的には載置台３２０の上面と略同等に設定されている。載置台３２０は、簀の子状である。載置台３２０は、加工ヘッド３３０の下方に設けられている。載置台３２０は、平面視において水槽３１０よりも小さい。水槽３１０の一部の水面には、載置台３２０が形成されずに水槽開口部３１２が確保されている。水槽開口部３１２は電池１００の外形よりも大きい。水槽開口部３１２は、電池１００が発火したときに電池１００を水槽に浸漬させるための空間である。

【0034】

加工ヘッド３３０は、下端にノズル３３１を有し、ノズル３３１から電池１００に向けてウォータージェットＷＪを噴射することで、載置台３２０に載置された電池１００を切断するように構成されている。ノズル３３１の径Φは、典型的には０．０１～０．５ｍｍ程度、例えば０．１ｍｍである。加工ヘッド３３０は、キャリッジ３４０に保持されている。加工ヘッド３３０は、図示しない制御部に電気的に接続されている。加工ヘッド３３０からのウォータージェットＷＪの噴射は、制御部によって制御される。

【0035】

加工ヘッド３３０の上端部には、流体供給路３３３を介して高圧水供給部３３２が連結されている。流体供給路３３３の構成は特に限定されないが、例えば、樹脂製の変形容易なチューブである。高圧水供給部３３２は流体（ここでは水）を加圧して、高圧のエネルギーをもった水流を加工ヘッド３３０に供給するように構成されている。加工ヘッド３３０の下端部には、研磨材供給路３３５を介して研磨材供給部３３４が連結されている。研磨材供給路３３５の構成は特に限定されないが、例えば、樹脂製の変形容易なチューブである。研磨材供給部３３４は、高圧水に研磨材を供給するように構成されている。ウォータージェットＷＪの圧力は、外装体２０の材質や厚み、ノズル３３１の径Φ等に応じて適宜変更できる。このため、特に限定されるものではないが、典型的には２００～６００ＭＰａ、好ましくは３００ＭＰａ以上、例えば６００ＭＰａ（約６，０００気圧）である。

【0036】

キャリッジ３４０は、加工ヘッド３３０を搭載し、移動機構３５０によって少なくとも左右方向Ｘ１および前後方向Ｙ１に移動可能なように構成されている。キャリッジ３４０は、図示しない制御部に電気的に接続されている。キャリッジ３４０の左右方向Ｘ１および前後方向Ｙ１の移動は、制御部によって制御される。移動機構３５０は、キャリッジ３４０および加工ヘッド３３０を左右方向に移動させるＸ１方向移動機構と、キャリッジ３４０および加工ヘッド３３０を前後方向に移動させるＹ１方向移動機構とを有している。

【0037】

Ｘ１方向移動機構は、左右方向Ｘ１に延びた横行ガーター３５２と、横行ガーター３５２の内部に設けられ、キャリッジ３４０が摺動自在に係合されたガイドシャフト３５４とを有している。Ｙ１方向移動機構は、水槽３１０の左右両端に沿って設置され、前後方向Ｙ１に延びる一対の走行レール（図示は省略）と、横行ガーター３５２が設けられ、上記走行レールを走行する門型の走行台車３５６とを有している。移動機構３５０では、キャリッジ３４０をガイドシャフト３５４に沿って左右方向Ｘ１に移動させ、走行台車３５６を走行レールに沿って前後方向Ｙ１に移動させることにより、載置台３２０の水平面内で加工ヘッド３３０を所望の方向に移動させることができる。そして、この移動の過程で加工ヘッド３３０が稼働され、載置台３２０に載置された電池１００に向かってウォータージェットＷＪが噴射されることにより、電池１００が切断される。

【0038】

本工程において、電解液を排出するための穴ｈは、正極端子３０および負極端子４０から離れた部分、例えば図４に示すように底壁２２ｄに設けることが好ましい。また、本工程において、電池１００は典型的には電圧を有する状態である。そのため、電極体１０に接触しないように穴ｈをあけることがより好ましい。これにより、本工程で正極１２と負極１４とが短絡することを回避できる。本実施形態では、底壁２２ｄに複数の穴ｈをあけている。詳しくは、長辺方向Ｘに沿って、所定の間隔をあけて複数の穴ｈをあけている。図４では、穴ｈの数は奇数であり、具体的には３つである。ただし、穴ｈの数は、１つであってもよく、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。また、穴ｈをあける部分は、例えば電池ケース２２の側面等であってもよい。そして、ステップＳ３に進む。

【0039】

電解液吸引工程（ステップＳ３）は、外装体２０の内部に残っている電解液を排出する工程である。本実施形態では、図４に示すように、穴加工工程（ステップＳ２）で設けた穴のうち、一部の穴からは空気等を吹き込んで正圧ＰＰとする一方、他の穴からは吸引を行って負圧ＮＰとするとよい。これにより、本工程を短時間で効率よく行うことができる。また、電解液の残留を抑えることができる。吸引は、従来公知の吸引ポンプや電解液吸引装置等を用いて行うことができる。吸引した電解液は回収しておくことが好ましい。そして、ステップＳ４に進む。

【0040】

蓋分離工程（ステップＳ４）は、図５に示すように、電極体１０と電極端子３０、４０との接続部分をウォータージェット切断機３００で切断する工程である。ウォータージェット切断機３００によれば、材質を問わず、かつ熱影響なく被切断材を切断できる。ウォータージェット切断機３００を用いることにより、冷却効果が得られ、発火のリスクが抑えられる。また、安全性を向上でき、不活性ガス雰囲気中はもとより、大気雰囲気中であっても本工程を行うことができる。したがって、ここに開示される技術では、回収工程（ステップＳ０）から本工程までの間に、電池１００を放電処理する工程を含まない。なお、ここでいう「放電処理」には、例えば特許文献１に記載されるように、電池１００を充放電装置に接続して定電流あるいは低電圧で強制的に放電させる処理（回路接続）に加えて、塩水処理、冷凍処理、焼成処理等、電池１００の電圧を降下させる従来公知の処理を含む。放電処理する工程を含まないことで、従来よりも簡便かつ短時間で回収した電池１００の処理を行うことができる。また、電池１００が電圧を有する状態や、過充電、過放電等によって放電が不可能な状態であっても、安全に処理ができる。本工程は「切断工程」の一例である。

【0041】

本実施形態では、電池１００を横向きにしてウォータージェット切断機３００の載置台３２０に載せ、電池ケース２２と蓋体２４との境界に沿ってウォータージェットＷＪを噴射する。これにより、例えば図２に仮想線（二点鎖線）Ｃで示すように、外装体２０と、正極集電体１２ｃの正極タブの部分と、負極集電体１４ｃの負極タブの部分とを切断して、電極体１０および電池ケース２２から蓋体２４を分離することができる。したがって、電極体１０を損傷せずに、電極体１０と電極端子３０、４０とを分離できる。これにより、例えば特許文献２に記載されるような電池を小片に細断する方法に比べて、回収物の純度を高められ、利用価値を向上できる。

【0042】

また万が一、本工程で電池１００が発火したとしても、電池１００を載置台３２０の上面から水槽開口部３１２へとスライド移動させて、電池１００を水槽３１０に浸漬させれば、電池１００を消火できる。このため、消火設備を別途用意しておく必要がなく、事前準備の負担を軽減できる。以上のように、蓋体２４を分離すると共に、側面視において、電極体１０よりも大きな開口部２２ｏを電池ケース２２に形成できる。そして、ステップＳ５に進む。

【0043】

端子分離工程（ステップＳ５）は、図５に示すように、蓋体２４と電極端子３０、４０とを分離する工程である。本実施形態では、蓋体２４の上面で電極端子３０、４０に正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２が接続されている。蓋体２４、正極端子３０、および正極外部導電部材３２はアルミニウム製である。一方、負極端子４０および負極外部導電部材４２は銅製である。アルミニウムと銅が混ざると、廃棄物として扱われることが多い。そのため、リサイクルの観点からは、本工程において、少なくとも材質が異なる負極端子４０および負極外部導電部材４２を蓋体２４から分離することが好ましい。負極端子４０は、例えば負極外部導電部材４２の外形よりも大きいサイズで蓋体２４を打ち抜くことにより、蓋体２４と分離できる。これにより、例えば特許文献２に記載されるような電池を小片に細断する方法に比べて、アルミニウムに銅等の他の成分が混入しにくくなり、回収物の純度を高められる。したがって、回収物の利用価値を向上できる。また、従来行われている磁選の工程を省略することも可能となる。なお、蓋体２４と電極端子３０、４０とが同じ材質である場合等には、本工程を省略してもよい。そして、ステップＳ６に進む。

【0044】

電極体取出し工程（ステップＳ６）は、図５に示すように、電極体１０を電池ケース２２から取り出す工程である。電極体１０は、電解液を含んで膨潤した状態でありうる。また、近年の高エネルギー密度化された電池１００では、電極体１０の外面と電池ケース２２の内面との間隔（クリアランス）が従来よりも狭く、電極体１０が電池ケース２２から取り出しにくくなっている。そのため、本実施形態では、穴加工工程（ステップＳ２）で形成した穴ｈを利用して、電極体１０を取り出す。具体的には、穴ｈから、典型的には絶縁性の、例えば樹脂製の押出棒（ロッド）を挿入して、電極体１０を押圧することにより、電池ケース２２の開口部２２ｏから電極体１０を押し出す。これにより、電極体１０をスムーズに電池ケース２２の外へ取り出すことができ、電極体１０が破れたり傷ついたりしにくくなる。また、作業効率を向上できる。そして、ステップＳ７に進む。

【0045】

電極体巻きほぐし工程（ステップＳ７）は、図６に示すように、電池ケース２２から取り出した電極体１０の捲回を巻きほぐし、帯状の正極１２と帯状の負極１４と帯状のセパレータ１６とに分離する工程である。これにより、金属等を選別する手間を軽減して、回収物の利用性を向上できる。そして、ステップＳ８に進む。なお、電極体１０が積層電極体である場合は、当然に巻きほぐしを省略できる。

【0046】

合材分離工程（ステップＳ８）は、図６に示すように、正極１２を正極集電体１２ｃと正極合材（所謂、ブラックマス）１２ａとに分け、負極１４を負極集電体１４ｃと負極合材（所謂、ブラックマス）１４ａとに分ける工程である。集電体と合材との分離方法は特に限定されず、従来公知の方法で行うことができる。一例として、超音波による方法、噴流による方法、酸性溶液中に浸漬する方法、等が挙げられる。集電体と合材とを分離することで、従来行われている磁選の工程を省略することも可能となる。なお、以下では正極１２について説明するが、負極１４も同様に行うことができる。

【0047】

超音波による方法では、例えば正極１２を非水溶媒等の液体に浸漬した状態で超音波槽に収容し、液体を振動させる。これにより、正極集電体１２ｃから正極合材１２ａを剥離させることができる。また、噴流による方法では、加熱等によってバインダの接着性を低下させた正極１２に水噴流や水蒸気噴流、空気噴流等のエネルギーを与え、正極合材１２ａを粉砕させることで、正極集電体１２ｃと正極合材１２ａとを分離することができる。そして、分離した正極合材１２ａを遠心分離して乾燥させることにより、粉末状とすることができる。

【0048】

粉末状の正極合材１２ａは、有価金属、特にはリチウム（Ｌｉ）や遷移金属（例えばＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）等のレアメタルを含んでいる。正極合材１２ａからは、従来公知の方法でレアメタルを回収することができる。一例では、正極合材１２ａを酸に溶解した後、電気透析あるいはｐＨ調整することによって、ＬｉおよびＣｏが水酸化物として析出する。これを瀘過、水洗、乾燥、焼成すれば、酸化物としてレアメタルを分離回収できる。上記方法によれば、例えば特許文献２に記載されるような電池を小片に細断する方法に比べて、アルミニウムや銅等の外装体２０の成分が混入しにくく、純度の高いレアメタルを分離回収できる。以上の通り、ここに開示される処理方法は、有価金属（特にはレアメタル）の回収方法としても把握されうる。

【0049】

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

【0050】

＜変形例１＞
上記した実施形態では、図３に示すように、穴加工工程（ステップＳ２）と、電解液吸引工程（ステップＳ３）とを含んでいた。しかし、ステップＳ２、Ｓ３は必須ではなく、省略することもできる。特に、電解質が固体状（固体電解質）で正極１２および負極１４と一体化されているような場合等には、ステップＳ２、Ｓ３は不要である。また、穴加工工程（ステップＳ２）を省略する場合は、電極体取出し工程（ステップＳ６）において電池ケース２２の開口部２２ｏから治具を挿入し、電極体１０を取り出してもよい。

【0051】

＜変形例２＞
上記した実施形態では、図７に示すように、穴加工工程（ステップＳ２）および蓋分離工程（ステップＳ４）で使用するウォータージェット切断機３００が、高圧水を噴射するものであった。しかしこれには限定されない。ウォータージェット切断機３００は、水にかえて非水溶媒を利用するものであってもよい。例えば、電解液吸引工程（ステップＳ３）で回収された電解液から非水溶媒（例えばＥＭＣ）を分離し、当該分離された非水溶媒（例えばＥＭＣ等のカーボネート類）を噴射するものであってもよい。この場合、高圧水供給部３３２は、非水溶媒を加圧して加工ヘッド３３０に供給するように構成されていてもよい。これにより、電解液を有効にリユースできる。また、水槽３１０は、水にかえて非水溶媒で満たされていてもよい。これにより、水に電解液が混ざることを防止して、環境負荷を低減すると共に、処理に要する手間を削減できる。

【0052】

＜変形例３＞
上記した実施形態では、図２に示すように、電極端子３０、４０が、かしめ加工によって、蓋体２４に固定されていた。そして、図５に示すように、端子分離工程（ステップＳ５）では、打ち抜き加工によって蓋体２４と電極端子３０、４０とを分離していた。しかしこれには限定されない。例えば、特開２０２１－０８６８１３号公報、特開２０２１－０８６８１４号公報等に記載されるように、蓋体に電極端子と樹脂製の絶縁材（例えばＰＰＳ）とがインサート成形（一体成形）で組み付けられているような場合は、ステップＳ５において、加熱処理を行い、蓋体と電極端子とを分離してもよい。すなわち、蓋分離工程（ステップＳ４）で分離した蓋体を樹脂製の絶縁材の融点以上（例えばＰＰＳでは、２８０℃以上）の温度まで加熱する。これによって、蓋体と電極端子との間に介在する絶縁材を加熱溶融させて密着性を低下させることにより、蓋体と電極端子とを分離できる。

【0053】

以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：電極体と、開口を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、上記電池ケースの上記開口を封口する蓋体と、上記電池ケースの内部で上記電極体と接続され、一部が上記電池ケースの外部に露出する電極端子と、を備えたリチウムイオン電池を回収する、回収工程と、回収された上記リチウムイオン電池の上記電極端子と上記電極体との接続部分を、ウォータージェット切断機で切断する、切断工程と、を含み、上記回収工程と上記切断工程との間に、上記リチウムイオン電池を放電処理する工程を含まない、リチウムイオン電池の処理方法。
項２：上記切断工程では、電圧を有する上記リチウムイオン電池を切断する、項１に記載の処理方法。
項３：上記電極端子が上記蓋体に取り付けられており、上記切断工程では、上記電極体および上記電池ケースから上記蓋体を分離する、項１または項２に記載の処理方法。
項４：上記蓋体の材質と上記電極端子の材質とが異なっており、上記切断工程の後、上記蓋体から上記電極端子を分離する、端子分離工程をさらに含む、項３に記載の処理方法。
項５：回収された上記リチウムイオン電池が電解液を含んでおり、上記切断工程より前に、上記ウォータージェット切断機で上記電池ケースに穴を開ける、穴加工工程と、上記穴から電解液を吸引する、電解液吸引工程と、をさらに含む、項１～項４のいずれか一つに記載の処理方法。
項６：上記電解液吸引工程および上記切断工程の後、上記穴から押出棒を挿入して、上記電池ケースの上記開口から上記電極体を押し出す、電極体取出し工程を含む、項５に記載の処理方法。
項７：上記リチウムイオン電池は、溶媒と支持塩とを含んでおり、上記ウォータージェット切断機は、上記リチウムイオン電池から回収された上記溶媒を噴射するように構成されている、項１～項６のいずれか一つに記載の処理方法。

【符号の説明】

【0054】

１０ 電極体
２０ 外装体
２２ 電池ケース
２２ｈ 開口
２４ 蓋体
３０ 正極端子（電極端子）
４０ 負極端子（電極端子）
１００ リチウムイオン電池
２００ 組電池
３００ ウォータージェット切断機
３１０ 水槽
３２０ 載置台
３３０ 加工ヘッド
３３１ ノズル
３３２ 高圧水供給部
３３４ 研磨材供給部
３４０ キャリッジ
３５０ 移動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】