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(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】P2024164686
(43)【公開日】2024-11-27
(54)【発明の名称】電極材料の回収方法および再生蓄電デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/54 20060101AFI20241120BHJP
【ＦＩ】
H01M10/54
【審査請求】有
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023080351
(22)【出願日】2023-05-15
(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
(74)【代理人】
【識別番号】100218084
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊光
(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）】
5H031RR02
(57)【要約】
【課題】電極材料の回収率向上
【解決手段】
集電体と、集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体２０または電極シート２１，２２を用意する用意工程と、電極体２０または電極シート２１を、集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、集電体が溶解したエッチング液から電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程とを含んでいる。
【選択図】 図５
【解決手段】
集電体と、集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体２０または電極シート２１，２２を用意する用意工程と、電極体２０または電極シート２１を、集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、集電体が溶解したエッチング液から電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程とを含んでいる。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
集電体と、前記集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と
を含む、電極材料の回収方法。
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と
を含む、電極材料の回収方法。
【請求項2】
前記用意工程では、電極シートが用意され、
前記電極シートは、正極集電体と、前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層とを有する正極シートであり、
前記溶解工程では、前記正極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
請求項１に記載された電極材料の回収方法。
前記電極シートは、正極集電体と、前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層とを有する正極シートであり、
前記溶解工程では、前記正極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
請求項１に記載された電極材料の回収方法。
【請求項3】
前記正極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項２に記載された電極材料の回収方法。
【請求項4】
前記用意工程では、電極シートが用意され、
前記電極シートは、負極集電体と、前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層とを有する負極シートであり、
前記溶解工程では、前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
請求項１に記載された電極材料の回収方法。
前記電極シートは、負極集電体と、前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層とを有する負極シートであり、
前記溶解工程では、前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
請求項１に記載された電極材料の回収方法。
【請求項5】
前記負極集電体は銅または銅合金である、請求項４に記載された電極材料の回収方法。
【請求項6】
前記用意工程では、電極体が用意され、
前記電極体は、
正極集電体と、
前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層と、
負極集電体と、
前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層と
を有しており、
前記溶解工程では、前記電極体を前記正極集電体および前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体および前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質および前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
請求項１に記載された電極材料の回収方法。
前記電極体は、
正極集電体と、
前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層と、
負極集電体と、
前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層と
を有しており、
前記溶解工程では、前記電極体を前記正極集電体および前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体および前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質および前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
請求項１に記載された電極材料の回収方法。
【請求項7】
前記正極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記負極集電体は銅または銅合金である、請求項６に記載された電極材料の回収方法。
【請求項8】
前記エッチング液は、水酸化リチウムと、水酸化ナトリウム水溶液とのうち少なくとも一方の液である、請求項１に記載された電極材料の回収方法。
【請求項9】
前記エッチング液は、塩化鉄水溶液である、請求項１に記載された電極材料の回収方法。
【請求項10】
前記用意工程は、前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出すことを含む、請求項６に記載された電極材料の回収方法。
【請求項11】
前記用意工程は、
前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記正極シートを分離することを含む、
請求項２に記載された電極材料の回収方法。
前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記正極シートを分離することを含む、
請求項２に記載された電極材料の回収方法。
【請求項12】
前記用意工程は、
前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記負極シートを分離することを含む、
請求項４に記載された電極材料の回収方法。
前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記負極シートを分離することを含む、
請求項４に記載された電極材料の回収方法。
【請求項13】
前記電池ケースは、開口を有し、かつ、
前記開口を塞ぎ、前記電池ケース内において一部が前記電極体と接続された電極端子が取り付けられた蓋と、
前記蓋と対向する底板と
を備え、
前記用意工程は、
前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離すことによって一対の開口部を形成させることと、
前記一対の開口部の一方から他方に向かって前記電極体を押し出し、前記電極体を前記電池ケースから取り出すことと
を含む、請求項１０から１２までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
前記開口を塞ぎ、前記電池ケース内において一部が前記電極体と接続された電極端子が取り付けられた蓋と、
前記蓋と対向する底板と
を備え、
前記用意工程は、
前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離すことによって一対の開口部を形成させることと、
前記一対の開口部の一方から他方に向かって前記電極体を押し出し、前記電極体を前記電池ケースから取り出すことと
を含む、請求項１０から１２までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
【請求項14】
前記用意工程では、ウォータージェットによって前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離す、請求項１３に記載された電極材料の回収方法。
【請求項15】
前記用意工程の後、前記溶解工程の前に、前記電極体または前記電極シートを破砕する破砕工程をさらに含む、請求項１に記載された電極材料の回収方法。
【請求項16】
集電体と、前記集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と、
前記沈殿物から前記正極活物質および前記負極活物質のうち少なくともいずれか一方を含んだ電極材料を回収する回収工程と、
前記電極材料を用いて蓄電デバイスを構築する構築工程と
を含む、再生蓄電デバイスの製造方法。
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と、
前記沈殿物から前記正極活物質および前記負極活物質のうち少なくともいずれか一方を含んだ電極材料を回収する回収工程と、
前記電極材料を用いて蓄電デバイスを構築する構築工程と
を含む、再生蓄電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極材料の回収方法および再生蓄電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許第６３３４４５０号公報には、リチウムイオン電池リサイクル原料からの金属の回収方法が開示されている。同公報には、所要に応じて焙焼、破砕および篩別等の各工程を経て得られた粉状ないし粒状のリチウムイオン電池スクラップを、過酸化水素水を用いて酸浸出し、そこに含まれ得るリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、銅、アルミニウム等を溶液中に溶解させて浸出後液を得ること、次いで、その浸出後液に対して溶媒抽出法を実施して、各金属元素を順次に分離させること、が開示されている。同公報では、まず鉄およびアルミニウムを回収し、続いてマンガンおよび銅、そしてコバルト、その後にニッケルを回収して、最後に水相にリチウムを残すことで、各有価金属を回収するできる、とされている。
【0003】
また、同公報では、酸浸出されて浸出後液に含まれるマンガンについて、リチウムイオン電池リサイクル原料を、酸性溶液で酸浸出させる際に、まず、リチウムイオン電池リサイクル原料に含まれるマンガンが浸出し、それによって酸性溶液に存在することになるマンガンイオンが、リチウムイオン電池リサイクル原料に含まれる対象金属の浸出を促進させ、その後、対象金属の浸出に伴い、酸性溶液中に一旦溶解したマンガンが析出して残渣に取り込まれる。このことを利用して、浸出工程でマンガンを沈殿させ、これを分離させることにより、後の回収工程でのマンガンの回収を簡略化ないし省略することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６３３４４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、リチウムイオン二次電池のような蓄電デバイスでは、稀少金属が、電極体中の電極材料に多く含まれる。上述した公報のプロセスのように、電極体から電極材料を分離回収するプロセスは、煩雑であり、電極体から電極材料を効率よく取り出す技術は確立されているとは言えない。今後、循環型社会を実現するためには、蓄電デバイスに用いられる電極材料の効率的なリサイクル技術の確立が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここで開示される電極材料の回収方法は、集電体と、集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、電極体または電極シートを、集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、集電体が溶解したエッチング液から電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程とを含んでいる。
【0007】
かかる電極材料の回収方法によれば、電池全体をスクラップして、エッチング液に浸す場合に比べて、電極材料の回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、ここでの開示を説明する。特に限定されない限りにおいて、ここでの開示は、本願の特許請求の範囲に記載された発明を限定することを意図したものではない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本明細書において数値範囲を示す「Ｘ～Ｙ」などの表記は、特に言及されない限りにおいて「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。
【0010】
ここでの開示は、電極体から電極材料を回収する方法に関する。ここで開示される電極材料の回収方法では、例えば、使用済みのリチウムイオン二次電池から取り出される電極体から電極材料が回収される。かかる電極体は、例えば、正極集電体がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、負極集電体が銅または銅合金であるとよい。
【0011】
なお、電極材料の回収方法が適用される電極体は、使用済みのリチウムイオン二次電池から取り出されるものに限定されない。例えば、リチウムイオン二次電池等の蓄電池や、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタなどの蓄電デバイスから得られる電極体でもよい。また、電極体は、使用済み蓄電デバイスから取り出されるものに限定されず、蓄電デバイスの生産時に不良品として廃棄される電極体でもよい。ここでは、使用済みのリチウムイオン二次電池から取り出された電極体を例に、電極体から電極材料を回収する方法を説明する。
【0012】
〈リチウムイオン二次電池１０〉
図１は、リチウムイオン二次電池１０の斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、電極体２０の模式図である。図２では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅広面に沿って、リチウムイオン二次電池１０の内部を露出させた状態が描かれている。図２では、さらに電極体２０が部分的に破断された部分断面図で図示されている。図２に示されたリチウムイオン二次電池１０は、電極体２０が収容された電池ケース４１が密閉された、いわゆる密閉型電池である。この実施形態では、電池ケース４１は、略直方体の角形の金属製のケースで構成されている。図面中の符号Ｘは、電池ケース４１の長辺方向を示している。符号Ｙは、長辺方向と直交する短辺方向を示している。符号Ｚは、短辺方向および長辺方向と直交する高さ方向を示している。電池ケース４１の構造は、かかる形態に限定されない。例えば、電池ケース４１は、円筒型のケースでもよいし、電極体２０を覆う、いわゆる袋状のラミネートケースでもよい。
図１は、リチウムイオン二次電池１０の斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、電極体２０の模式図である。図２では、略直方体の電池ケース４１の片側の幅広面に沿って、リチウムイオン二次電池１０の内部を露出させた状態が描かれている。図２では、さらに電極体２０が部分的に破断された部分断面図で図示されている。図２に示されたリチウムイオン二次電池１０は、電極体２０が収容された電池ケース４１が密閉された、いわゆる密閉型電池である。この実施形態では、電池ケース４１は、略直方体の角形の金属製のケースで構成されている。図面中の符号Ｘは、電池ケース４１の長辺方向を示している。符号Ｙは、長辺方向と直交する短辺方向を示している。符号Ｚは、短辺方向および長辺方向と直交する高さ方向を示している。電池ケース４１の構造は、かかる形態に限定されない。例えば、電池ケース４１は、円筒型のケースでもよいし、電極体２０を覆う、いわゆる袋状のラミネートケースでもよい。
【0013】
リチウムイオン二次電池１０は、図１に示されているように、電極体２０と、電池ケース４１とを備えている。電池ケース４１は、開口４１ａ１を有するケース本体４１ａと、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を塞ぐ封口板４１ｂとを有している。ケース本体４１ａには、電極体２０が収容されている。封口板４１ｂには、ガスケット７０およびインシュレータ８０を介して内部端子５５，６５と外部端子５１，６１とが取り付けられている。この実施形態では、内部端子５５は、電極体２０の正極集電箔２１ａに接続されている。外部端子５１は内部端子５５に接続されており、電池ケース４１の外部において正極端子５０を構成している。また、内部端子６５は、電極体２０の負極集電箔２２ａに接続されている。外部端子６１は内部端子６５に接続されており、電池ケース４１の外部において負極端子６０を構成している。
【0014】
〈電極体２０〉
電極体２０では、正極要素２１と、負極要素２２とが、セパレータを介して対向している。正極要素２１は、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａに形成され正極活物質を含んだ正極活物質層２１ｂとを備えている。負極要素２２は、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａに形成され負極活物質を含んだ負極活物質層２２ｂとを備えている。正極要素と負極要素とは、それぞれシート状であってもよい。この場合、正極要素は、例えば、予め定められた幅および厚さの金属箔で構成された正極集電体２１ａの両面に正極活物質層２１ｂが形成されたシート状の部材でもよい。負極要素は、予め定められた幅および厚さの金属箔で構成された負極集電体２２ａの両面に負極活物質層２２ｂが形成されたシート状の部材でもよい。シート状の正極要素２１は、正極シートと称される。シート状の負極シートは、負極シートと称される。
電極体２０では、正極要素２１と、負極要素２２とが、セパレータを介して対向している。正極要素２１は、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａに形成され正極活物質を含んだ正極活物質層２１ｂとを備えている。負極要素２２は、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａに形成され負極活物質を含んだ負極活物質層２２ｂとを備えている。正極要素と負極要素とは、それぞれシート状であってもよい。この場合、正極要素は、例えば、予め定められた幅および厚さの金属箔で構成された正極集電体２１ａの両面に正極活物質層２１ｂが形成されたシート状の部材でもよい。負極要素は、予め定められた幅および厚さの金属箔で構成された負極集電体２２ａの両面に負極活物質層２２ｂが形成されたシート状の部材でもよい。シート状の正極要素２１は、正極シートと称される。シート状の負極シートは、負極シートと称される。
【0015】
例えば、電極体２０は、いわゆる捲回電極体でありうる。電極体２０は、正極要素としての正極シート２１と、負極要素としての負極シート２２と、セパレータとしてのセパレータシート３１，３２とで構成されている。正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長尺の帯状の部材であり、長さ方向および幅方向を揃えて重ねられつつ捲回されている。電極体２０は、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態で、電池ケース４１に収容されている。
【0016】
〈正極シート２１〉
正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの正極集電箔２１ａに、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部２１ａ１を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂが両面に形成されている。未形成部２１ａ１には、複数の正極タブ２１ｔが正極シート２１の長手方向に沿って予め定められた位置に間欠的に設けられている。複数の正極タブ２１ｔは、それぞれ正極シート２１の幅方向に向かって突出している。この実施形態では、捲回された状態で、複数の正極タブ２１ｔの位置が揃うように、複数の正極タブ２１ｔが設けられる位置が定められている。
正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの正極集電箔２１ａに、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部２１ａ１を除いて、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂが両面に形成されている。未形成部２１ａ１には、複数の正極タブ２１ｔが正極シート２１の長手方向に沿って予め定められた位置に間欠的に設けられている。複数の正極タブ２１ｔは、それぞれ正極シート２１の幅方向に向かって突出している。この実施形態では、捲回された状態で、複数の正極タブ２１ｔの位置が揃うように、複数の正極タブ２１ｔが設けられる位置が定められている。
【0017】
正極集電体２１ａには、正極での作動電位が考慮され、所要の耐電解液性、耐酸化性などの耐性を有する材料が用いられる。例えば、リチウムイオン二次電池では、正極集電体２１ａには、例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主たる材料とするアルミニウム合金が一般的に用いられる。シート状の正極要素２１では、正極集電体２１ａに、アルミニウムまたはアルミニウムを主たる材料とするアルミニウム箔が用いられうる。正極活物質層２１ｂに含まれる正極活物質には、充電時に電荷担体を放出し、放電時に電荷担体を吸収しうる材料が用いられる。
【0018】
例えば、リチウムイオン二次電池では、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、例えば、リチウム遷移金属複合材料が挙げられる。正極活物質には、リチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に言及されない限りにおいて、リチウム遷移金属複合材料に限定されない。正極活物質層２１ｂは、例えば、かかる正極活物質と、導電材と、バインダなどが溶媒に混ぜられた合材の状態で塗布され、乾燥したものでありうる。また、この実施形態では、正極活物質層２１ｂの縁には、正極集電箔２１ａ（未形成部２１ａ１）の上に正極保護層２１ｐが設けられている。正極保護層２１ｐは、未形成部２１ａ１を保護する層であり、無機フィラー（例えば、アルミナ）を含んだ層でありうる。
【0019】
〈負極シート２２〉
負極シート２２は、予め定められた幅および厚さの負極集電箔２２ａに、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部２２ａ１を除いて、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂが両面に形成されている。この実施形態では、未形成部２２ａ１には、複数の負極タブ２２ｔが負極シート２２の長手方向に沿って予め定められた位置に間欠的に設けられている。複数の負極タブ２２ｔは、それぞれ負極シート２２の幅方向に向かって突出している。この実施形態では、捲回された状態で、複数の負極タブ２２ｔの位置が揃うように、複数の負極タブ２２ｔが設けられる位置が定められている。
負極シート２２は、予め定められた幅および厚さの負極集電箔２２ａに、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部２２ａ１を除いて、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂが両面に形成されている。この実施形態では、未形成部２２ａ１には、複数の負極タブ２２ｔが負極シート２２の長手方向に沿って予め定められた位置に間欠的に設けられている。複数の負極タブ２２ｔは、それぞれ負極シート２２の幅方向に向かって突出している。この実施形態では、捲回された状態で、複数の負極タブ２２ｔの位置が揃うように、複数の負極タブ２２ｔが設けられる位置が定められている。
【0020】
負極集電体２２ａには、負極での作動電位が考慮され、所要の耐電解液性、耐酸化性などの耐性を有する材料が用いられる。例えば、リチウムイオン二次電池では、負極集電体２２ａには、銅または銅を主たる材料とする銅合金が一般的に用いられる。シート状の負極要素２２では、負極集電体２２ａに、銅または銅を主たる材料とする銅箔が用いられうる。負極活物質層２２ｂに含まれる負極活物質には、充電時に電荷担体を吸蔵し、放電時に電荷担体を放出しうる材料が用いられる。例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。負極活物質層２２ｂは、例えば、かかる負極活物質と、導電材と、バインダなどとが溶媒に混ぜられた合材の状態で塗布され、乾燥したものでありうる。
【0021】
セパレータシート３１，３２には、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート３１，３２についても種々提案されており、特に限定されない。セパレータ３１，３２は、樹脂製の多孔性シートからなる基材の表面に、接着層や耐熱層（Heat Resistance Layer：ＨＲＬ）等の機能層を有していてもよい。耐熱層は、例えば、アルミナ、シリカ、ベーマイト、マグネシア、チタニア等の無機フィラーと、ＰＶｄＦ等のバインダと、を含む層である。耐熱層は、接着層を兼ねていてもよい。
【0022】
ここで、図２に示されているように、負極活物質層２２ｂの幅Ｌｎは、例えば、正極活物質層２１ｂの幅Ｌｐよりも広く形成されている。セパレータシート３１，３２の幅Ｌｓは、負極活物質層２２ｂよりも広い。つまり、図２に示されているように、Ｌｐ＜Ｌｎ＜Ｌｓとなっている。正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とは、それぞれ長さ方向に向きを揃えられ、順に重ねられて捲回されている。ここで、負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２を介在させた状態で正極活物質層２１ｂを覆っている。負極活物質層２２ｂは、セパレータシート３１，３２に覆われている。正極集電箔２１ａの正極タブ２１ｔと、負極集電箔２２ａの負極タブ２２ｔとは、幅方向において互いに反対側に向けて、セパレータシート３１，３２からはみ出るように設けられている。正極保護層２１ｐは、負極シート２２のうち、負極タブ２２ｔが設けられた側とは反対側の縁にセパレータシート３１，３２を介して対向している。
【0023】
電極体２０は、図２に示されているように、電池ケース４１のケース本体４１ａに収容されうるように、捲回軸ＷＬを含む一平面に沿った扁平な状態とされる。そして、電極体２０の捲回軸ＷＬに沿って、片側に正極タブ２１ｔが配置され、反対側に負極タブ２２ｔが配置されている。なお、ここでは、電極体２０として、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とが重ねられて捲回された捲回電極体が例示されている。電極体２０の構成としては、かかる捲回電極体に限定されない。電極体２０は、図示は省略するが、例えば、予め定められた形状の正極シートと、負極シートとを、セパレータシートとを挟んだ状態で重ねたいわゆる積層型の電極体でもよい。
【0024】
〈電池ケース４１〉
電池ケース４１は、電極体２０を収容している。この実施形態では、電池ケース４１は、ケース本体４１ａと、封口板４１ｂとを有している。ケース本体４１ａは、底面に対向する一側面に開口４１ａ１を有する有底の部材であり、この実施形態では、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。封口板４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に装着される板材である。この実施形態では、ケース本体４１ａと封口板４１ｂは、軽量化と所要の剛性を確保する観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。なお、図１に示されている実施形態では、捲回型の電極体２０が例示されているが、電極体２０の構造はかかる形態に限定されない。電極体２０の構造は、例えば、正極シートと負極シートとが、セパレータシートとを介在させて交互に積層された積層構造でもよい。また、電池ケース４１内には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。
電池ケース４１は、電極体２０を収容している。この実施形態では、電池ケース４１は、ケース本体４１ａと、封口板４１ｂとを有している。ケース本体４１ａは、底面に対向する一側面に開口４１ａ１を有する有底の部材であり、この実施形態では、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。封口板４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１に装着される板材である。この実施形態では、ケース本体４１ａと封口板４１ｂは、軽量化と所要の剛性を確保する観点で、それぞれアルミニウムまたはアルミニウムを主とするアルミニウム合金で形成されている。なお、図１に示されている実施形態では、捲回型の電極体２０が例示されているが、電極体２０の構造はかかる形態に限定されない。電極体２０の構造は、例えば、正極シートと負極シートとが、セパレータシートとを介在させて交互に積層された積層構造でもよい。また、電池ケース４１内には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。
【0025】
電池ケース４１には、図示しない電解液が収容されうる。電解液としては、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。
【0026】
〈ケース本体４１ａ〉
ケース本体４１ａは、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体４１ａは、略矩形の底面を構成する底面部４２と、一対の幅広面部４３，４４（図２参照）と、一対の幅狭面部４５，４６とを有している。一対の幅広面部４３，４４は、それぞれ底面部４２のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部４５，４６は、それぞれ底面部４２のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体４１ａの一側面には、一対の幅広面部４３，４４と一対の幅狭面部４５，４６で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。
ケース本体４１ａは、一側面が開口した略直方体の角形形状を有している。ケース本体４１ａは、略矩形の底面を構成する底面部４２と、一対の幅広面部４３，４４（図２参照）と、一対の幅狭面部４５，４６とを有している。一対の幅広面部４３，４４は、それぞれ底面部４２のうち長辺から立ち上がっている。一対の幅狭面部４５，４６は、それぞれ底面部４２のうち短辺から立ち上がっている。ケース本体４１ａの一側面には、一対の幅広面部４３，４４と一対の幅狭面部４５，４６で囲まれた開口４１ａ１が形成されている。
【0027】
〈封口板４１ｂ〉
封口板４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を封口する。この実施形態では、図２に示されているように、封口板４１ｂは、平面視において矩形状である。この実施形態では、封口板４１ｂに注液孔４１ｂ１と安全弁４１ｂ３が設けられている。注液孔４１ｂ１は、封口板４１ｂがケース本体４１ａの開口４１ａ１に取り付けられ、ケース本体４１ａ内に電解液が注入された後で封止部材４１ｂ２が取り付けられて閉じられる。なお、図２には、封口板４１ｂがケース本体４１ａの開口４１ａ１に組付けられ、溶接された状態が示されている。図２では、封口板４１ｂに封止部材は取り付けられていない。安全弁４１ｂ３は、薄肉になっており、電池ケース４１内が予め定められた圧力よりも大きくなったときに破断する部位である。
封口板４１ｂは、ケース本体４１ａの開口４１ａ１を封口する。この実施形態では、図２に示されているように、封口板４１ｂは、平面視において矩形状である。この実施形態では、封口板４１ｂに注液孔４１ｂ１と安全弁４１ｂ３が設けられている。注液孔４１ｂ１は、封口板４１ｂがケース本体４１ａの開口４１ａ１に取り付けられ、ケース本体４１ａ内に電解液が注入された後で封止部材４１ｂ２が取り付けられて閉じられる。なお、図２には、封口板４１ｂがケース本体４１ａの開口４１ａ１に組付けられ、溶接された状態が示されている。図２では、封口板４１ｂに封止部材は取り付けられていない。安全弁４１ｂ３は、薄肉になっており、電池ケース４１内が予め定められた圧力よりも大きくなったときに破断する部位である。
【0028】
封口板４１ｂには、正極端子５０と、負極端子６０とが取り付けられている。正極端子５０は、外部端子５１と、内部端子５５とを備えている。負極端子６０は、外部端子６１と、内部端子６５とを備えている。内部端子５５，６５は、それぞれインシュレータ８０を介して封口板４１ｂの内側に取り付けられている。外部端子５１，６１は、それぞれガスケット７０を介して封口板４１ｂの外側に取り付けられている。内部端子５５，６５は、それぞれケース本体４１ａの内部に延びている。電極体２０の正極集電箔２１ａの未形成部２１ａ１と、負極集電箔２２ａの未形成部２２ａ１とは、封口板４１ｂの長辺方向の両側部にそれぞれ取り付けられた内部端子５５，６５に取り付けられている。
【0029】
内部端子５５，６５は、金属製である。正極の内部端子５５としては、正極タブ２１ｔとの接合強度を向上させる観点から、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等が用いられうる。負極の内部端子６５としては、負極タブ２２ｔとの接合強度を向上させる観点から、また、所要の耐電解液性、耐酸化性などの耐性を備えている点から、例えば、銅や銅合金等が用いられうる。
【0030】
外部端子５１，６１は、金属製である。外部端子５１，６１として用いられる金属は、バスバ等の外部の接続部品の種類等に応じて適宜選択される。外部端子５１，６１としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等が用いられうる。外部端子５１，６１は、例えば、複数の金属が異種金属接合によって接合されて構成されていてもよい。図示は省略するが、封口板４１ｂには取付孔が形成されている。取付孔には、封口板４１ｂの内側にインシュレータ８０が取り付けられ、封口板４１ｂの外側にガスケット７０が取り付けられている。内部端子５５，６５と外部端子５１，６１とのうち一方に軸部が設けられており、ガスケット７０とインシュレータ８０を介在させて、取付孔に挿通されている。内部端子５５，６５と外部端子５１，６１とは、取付孔に挿通された軸部によって接合されている。
【0031】
ガスケット７０やインシュレータ８０には、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。この実施形態では、ガスケット７０には、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が用いられている。なお、ガスケット７０に用いられる材料は、ＰＦＡに限定されない。ガスケット７０には、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等が用いられてもよい。インシュレータ８０には、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が用いられている。なお、インシュレータ８０に用いられる材料は、ＰＰＳに限定されない。
【0032】
リチウムイオン二次電池１０は、製造時に、封口板４１ｂにガスケット７０とインシュレータ８０とが取り付けられた状態で、正極端子５０および負極端子６０が取り付けられる。次いで、正極端子５０の内部端子５５に正極タブ２１ｔが接合され、負極端子６０の内部端子６５に負極タブ２２ｔが接合されることによって、封口板４１ｂに電極体２０が取付けられる。次いで、電極体２０を開口４１ａ１からケース本体４１ａに挿入しつつ、封口板４１ｂを、ケース本体４１ａの開口４１ａ１（図１参照）に装着する。この際、電極体２０の捲回軸ＷＬ（図３参照）がケース本体４１ａの長辺方向Ｘに沿って配置されている。電極体２０の正極タブ２１ｔは、幅狭面部４５に向けられている。負極タブ２２ｔは、幅狭面部４６に向けられている。そして、図２に示されているように、封口板４１ｂの周縁部が、ケース本体４１ａの開口４１ａ１の縁に接合される。かかる接合は、例えば、隙間がない連続した溶接によるとよい。かかる溶接は、例えば、レーザ溶接によって実現されうる。
【0033】
電極体２０は、このような捲回電極体に限定されない。電極体２０は、上述のように、いわゆる積層型の電極体でもよい。また、電池ケース４１には、複数の電極体２０が収容されていてもよい。内部端子５５，６５や、外部端子５１，６１や、ガスケット７０や、インシュレータ８０は、種々の構造が採用されうる。例えば、内部端子５５，６５や、外部端子５１，６１や、ガスケット７０や、インシュレータ８０は、収容される電極体２０の構造に応じて適当な構造が作用されるとよい。また、正極端子５０と負極端子６０との一方には、過充電時に内部でガスを発生させることで内部圧力が上昇することにともなって電流を遮断させる機構（ＣＩＤ（Current Interrupt Device））が設けられていてもよい。
【0034】
ところで、かかるリチウムイオン二次電池１０は、電池ケース、端子、電極体、電解液を含んでいる。かかるリチウムイオン二次電池１０には、リチウム、コバルト、マンガン、ニッケル、銅、アルミなど、色々の金属が含まれている。車両の電動化の進展に伴い、リチウムイオン二次電池１０のような蓄電デバイスが、大量に廃棄されることが予想されている。上述のような金属は、リチウムイオン二次電池１０中の電極体に多く含まれている。特に、電極体に含まれる電極材料に、リチウム、コバルトなどの稀少金属が含まれている。電極材料は、上述のように導電材やバインダなどと混ざった合材の状態でバインダによって集電体（金属箔）に支持（接着）されている。
【0035】
図４は、電極材料の回収方法のフロー図である。ここで開示される電極材料の回収方法は、用意工程Ｓ１と、溶解工程Ｓ２と、分離工程Ｓ３とを有している。再生蓄電デバイスの製造方法として、回収工程Ｓ４と、構築工程Ｓ５をさらに有している。
【0036】
〈用意工程Ｓ１〉
用意工程Ｓ１では、例えば、電極体２０が用意される。用意工程Ｓ１で用意される電極体２０は、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａに形成された正極活物質層２１ｂと、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａに形成された負極活物質層２２ｂとを有している。ここで、正極集電体２１ａはアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、負極集電体２２ａは銅または銅合金であるとよい。用意工程Ｓ１では、電極シートが用意されてもよい。電極シートは、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａに形成された正極活物質層２１ｂとを有する正極シート２１であり得る。電極シートは、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａに形成された負極活物質層２２ｂとを有する正極シート２１であり得る。ここで、正極活物質層２１ｂは、正極活物質粒子を含んでいる。負極活物質層２２ｂは、負極活物質粒子を含んでいる。
用意工程Ｓ１では、例えば、電極体２０が用意される。用意工程Ｓ１で用意される電極体２０は、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａに形成された正極活物質層２１ｂと、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａに形成された負極活物質層２２ｂとを有している。ここで、正極集電体２１ａはアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、負極集電体２２ａは銅または銅合金であるとよい。用意工程Ｓ１では、電極シートが用意されてもよい。電極シートは、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａに形成された正極活物質層２１ｂとを有する正極シート２１であり得る。電極シートは、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａに形成された負極活物質層２２ｂとを有する正極シート２１であり得る。ここで、正極活物質層２１ｂは、正極活物質粒子を含んでいる。負極活物質層２２ｂは、負極活物質粒子を含んでいる。
【0037】
用意工程Ｓ１は、電極体２０を収容する電池ケース４１を有する蓄電デバイス１０から電極体２０を取出すことが含まれているとよい。図５は、リチウムイオン二次電池１０から電極体２０が取り出される工程を示すフロー図である。図５中の（Ａ）では、蓄電デバイスとしてのリチウムイオン二次電池１０が示されている。リチウムイオン二次電池１０は、例えば、使用済みのリチウムイオン二次電池１０であり、電動車から回収されたものでありうる。図５中の（Ｂ），（Ｃ）では、リチウムイオン二次電池１０から電極体２０を取り出す工程が示されている。電極体２０は、図５に示されているように、例えば、電池ケース４１を切断し、封口板４１ｂから切り離されるとよい。リチウムイオン二次電池１０から電極体２０を取り出す工程では、電池ケース４１を切断し、電極体２０が取り出されるとよい。電池ケース４１の切断は、例えば、ウォータージェットによる切断加工によって実現されうる。ウォータージェットによれば、薄肉のアルミニウムや銅からなる、電池ケース４１や端子部品をスムーズに切断することができる。また、切削屑も生じにくく、切削屑が生じても水と一緒に回収できる。ウォータージェットによれば、万一発火した場合でも、電池ケース４１を水槽に浸漬することによって、素早く鎮火させることができ、電池ケース４１を安全に切断することができる。
【0038】
図５中の（Ｂ）では、リチウムイオン二次電池１０の電池ケース４１のうち、封口板４１ｂが接合された上面部と底面部４２とが切り離されるとよい。この際、封口板４１ｂと、電極体２０とを繋ぐ、端子部品（図２に示された形態では、内部端子５５，６５）を切断し、電極体２０が、電池ケース４１から切り離されるとよい。例えば、上面部と底面部４２は、上述のとおりウォータージェットによる切断加工によって実現されうる。電池ケース４１から上面部と底面部４２とが切断されると、（Ｂ）に示されているように、一対の幅広面部４３，４４と一対の幅狭面部４５，４６とで構成された、電池ケース４１の筒状の側周面に、電極体２０が収まった状態で得られる。その後、（Ｃ）に示されているように、電池ケース４１の筒状の側周面から電極体２０を押し出されるとよい。この方法によれば、電極体２０がバラバラにならず、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とが一体として纏まった状態で取り出される。このように電極体２０は、正極シート２１と、第１のセパレータシート３１と、負極シート２２と、第２のセパレータシート３２とが一体として纏まった状態で用意されるとよい。
【0039】
このように、電池ケース４１の上面部と底面部、および、電極体２０と電池ケース４１とを接続している端子を切断し、筒状の側周面から電極体２０を押し出すことで、電極体２０をスムーズに取り出すことができる。図５に示された形態では、電池ケース４１は、角形のケースであるが、円筒型のケースが用いられている場合も同様に、ケースおよび端子が切断されることによって、電極体２０を取り出すことができる。また、電池ケース４１として、袋状のラミネートフィルムが用いられている場合も同様であり、ラミネートフィルムおよび端子を切断することで、電極体２０を取り出すことができる。この実施形態では、電極体２０は、捲回電極体であり、帯状の電極シートがセパレータとともに巻かれた状態で得られる。
【0040】
図５中の（Ｄ）では、電極体２０から電極シート２１，２２が分離される工程が示されている。用意工程Ｓ１では、必要に応じて電極シートが用意されるとよい。用意工程Ｓ１で電極シートが用意される場合には、図５（Ｄ）に示されているように、電極体２０が、正極シート２１と、負極シート２２と、セパレータ３１，３２とに分けられることによって、正極シート２１と、負極シート２２とが用意されるとよい。電極体２０が、捲回電極体である場合は、捲回が解かれることによって、正極シート２１と、負極シート２２とが分離されるとよい。正極シート２１と、負極シート２２とに分離される場合も、回収したい電極材料は、電極活物質層に含まれており、集電体に纏まった状態で扱える。このため作業性がよい。また、セパレータ３１，３２が分離されているので、溶解工程後の処理も簡単になる。
【0041】
電極体２０は、積層型の電極体であってもよい。電極体２０が積層型の電極体である場合は、複数枚の正極シート２１の正極集電体２１ａが、纏められて正極端子５０に接合されている。また、複数枚の負極シート２２の負極集電体２２ａが、纏められて負極端子６０に接合されている。このため、積層型の電極体では、正極端子５０に接合された正極シート２１のシート群と、負極端子６０に接合された負極シート２２のシート群とを、纏めた状態で分離することができる。
【0042】
このように、用意工程Ｓ１では、集電体に形成された電極活物質層を含む電極体または電極シートが用意されるとよい。
【0043】
〈破砕工程Ｓ１ａ〉
用意工程Ｓ１の後、溶解工程Ｓ２の前に、電極体２０または電極シート２１，２２を破砕する破砕工程が含まれていてもよい。この場合、電極体２０または電極シート２１，２２をウォータージェットによって、所要の大きさに切断するとよい。電極体２０または電極シート２１，２２が破砕されていることで、エッチング液が行き渡りやすくなり、溶解工程での処理が早くなることが期待できる。
用意工程Ｓ１の後、溶解工程Ｓ２の前に、電極体２０または電極シート２１，２２を破砕する破砕工程が含まれていてもよい。この場合、電極体２０または電極シート２１，２２をウォータージェットによって、所要の大きさに切断するとよい。電極体２０または電極シート２１，２２が破砕されていることで、エッチング液が行き渡りやすくなり、溶解工程での処理が早くなることが期待できる。
【0044】
〈溶解工程Ｓ２〉
溶解工程Ｓ２は、用意工程Ｓ１で用意された電極体２０または電極シート２１，２２を、集電体を溶解させるエッチング液に浸す工程である。ここで、エッチング液としては、電極体または電極シートの集電体を溶解させることができる液体が用いられるとよい。本発明者の知見としては、例えば、正極集電体がアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、負極集電体が銅または銅合金で形成されている場合、かかるエッチング液としては、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ），水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化第二鉄液（ＦｅＣＬ３）、リン酸、塩酸、臭化水素酸、フッ酸、硝酸、ヨウ化水素酸、アンモニア水などが用いられうる。上記の反応促進として、酸同士を混合したり、アルカリ同士を混合したり、過酸化水素水を酸化加速剤として追加してもよい。本発明者の知見では、機能性、入手のしやすさ、比較的安全に扱えるとの観点で、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、塩化第二鉄液が好ましい。このうち水酸化ナトリウムは、正極活物質粒子の一部の金属を溶かしにくく、回収される正極活物質粒子の品質を高く保つことができる。本発明者の知見では、水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムが用いられると、正極活物質粒子を９５％程度回収することができる。エッチング液には、このように、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ），水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化第二鉄液（ＦｅＣＬ３）、リン酸、塩酸、臭化水素酸、フッ酸、硝酸、ヨウ化水素酸およびアンモニア水のうち何れか一種の液、または、これらの混合液が用いられうる。また、エッチング液には、所要の添加剤が含まれていてもよい。
溶解工程Ｓ２は、用意工程Ｓ１で用意された電極体２０または電極シート２１，２２を、集電体を溶解させるエッチング液に浸す工程である。ここで、エッチング液としては、電極体または電極シートの集電体を溶解させることができる液体が用いられるとよい。本発明者の知見としては、例えば、正極集電体がアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、負極集電体が銅または銅合金で形成されている場合、かかるエッチング液としては、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ），水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化第二鉄液（ＦｅＣＬ３）、リン酸、塩酸、臭化水素酸、フッ酸、硝酸、ヨウ化水素酸、アンモニア水などが用いられうる。上記の反応促進として、酸同士を混合したり、アルカリ同士を混合したり、過酸化水素水を酸化加速剤として追加してもよい。本発明者の知見では、機能性、入手のしやすさ、比較的安全に扱えるとの観点で、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、塩化第二鉄液が好ましい。このうち水酸化ナトリウムは、正極活物質粒子の一部の金属を溶かしにくく、回収される正極活物質粒子の品質を高く保つことができる。本発明者の知見では、水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムが用いられると、正極活物質粒子を９５％程度回収することができる。エッチング液には、このように、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ），水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩化第二鉄液（ＦｅＣＬ３）、リン酸、塩酸、臭化水素酸、フッ酸、硝酸、ヨウ化水素酸およびアンモニア水のうち何れか一種の液、または、これらの混合液が用いられうる。また、エッチング液には、所要の添加剤が含まれていてもよい。
【0045】
水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、塩化第二鉄液は、アルミニウムや銅をよく溶かす。このため、アルミニウムやアルミニウム合金で構成された正極集電体２１ａや、銅や銅合金で構成された負極集電体２２ａを溶かすことができる。正極集電体２１ａや負極集電体２２ａが溶けると、正極活物質層２１ｂや負極活物質層２２ｂは、形態を維持できない。正極活物質粒子や、負極活物質粒子が残る。溶解工程Ｓ２では、電極体２０をエッチング液に浸す場合には、正極活物質粒子と、負極活物質粒子と、電極体２０中に含まれるセパレータ３１，３２とが、エッチング液に溶けずに残る。溶解工程では、エッチング液の反応を促進させるため適当な温度に調整されるとよい。例えば、エッチング液にＮａＯＨが用いられる場合には、９０℃程度の温度に調整されるとよい。また、溶解工程では、適宜にエッチング液が攪拌されることによって反応速度が向上する。溶解工程は、所要の性能を発揮するように、エッチング液は適切な濃度で使用されるとよい。エッチング液の温度や濃度などは、予め試験を行うなどして適切な温度や濃度が設定されるとよい。
【0046】
ここで、本発明者の知見では、溶解工程では、正極シート２１と、負極シート２２とが予め分けられた状態で、それぞれエッチング液に浸されるとよい。この場合、正極シート２１を浸したエッチング液からは、当該正極シート２１に含まれる正極活物質粒子がエッチング液に残る。また、負極シート２２を浸したエッチング液からは、負極活物質粒子がエッチング液に残る。この場合、用意工程において、正極シート２１と、負極シート２２とが、それぞれ分けられた状態で用意されるとよい。溶解工程Ｓ２では、正極シート２１の正極集電体２１ａや正極活物質粒子に合わせて、正極集電体２１ａを溶かすことができるが、正極活物質粒子が溶けにくいエッチング液が選定されるとよい。また、負極シート２２の負極集電体２２ａや負極活物質粒子に合わせて、負極集電体２２ａを溶かすことができるが、負極活物質粒子が溶けにくいエッチング液が選定されるとよい。このように、正極シート２１と、負極シート２２とが、それぞれ分けられた状態でエッチング液に浸されることによって、それぞれ適当なエッチング液を選定できる。また、正極活物質粒子と、負極活物質粒子がそれぞれ分けられているので、後工程での活物質粒子の回収率が向上する。例えば、予め正極シート２１と負極シート２２に分けられている場合、正極シート２１の正極集電体２１ａをエッチングするためのエッチング液には、水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムが用いられるとよい。
【0047】
〈分離工程Ｓ３〉
分離工程Ｓ３は、集電体が溶解したエッチング液から活物質層を構成する材料を含んだ沈殿物を分離する工程である。例えば、溶解工程Ｓ２で、電極体２０をエッチング液に溶解させると、正極活物質粒子と、負極活物質粒子と、電極体２０中に含まれるセパレータ３１，３２とが、エッチング液に溶けずに残る。分離工程Ｓ３では、例えば、溶解工程Ｓ２で回収されたエッチング液から、正極活物質粒子と負極活物質粒子とを含む沈殿物を分離するとよい。
分離工程Ｓ３は、集電体が溶解したエッチング液から活物質層を構成する材料を含んだ沈殿物を分離する工程である。例えば、溶解工程Ｓ２で、電極体２０をエッチング液に溶解させると、正極活物質粒子と、負極活物質粒子と、電極体２０中に含まれるセパレータ３１，３２とが、エッチング液に溶けずに残る。分離工程Ｓ３では、例えば、溶解工程Ｓ２で回収されたエッチング液から、正極活物質粒子と負極活物質粒子とを含む沈殿物を分離するとよい。
【0048】
沈殿物は、例えば、濾過によって分離されるとよい。正極シート２１と、負極シート２２とが、それぞれ分けられた状態でエッチング液に浸された場合には、正極活物質粒子が溶け残ったエッチング液と、負極活物質粒子が溶け残ったエッチング液が得られる。この場合、分離工程では、正極活物質粒子が溶け残ったエッチング液から、正極活物質粒子を含む沈殿物が分離されるとよい。また、負極活物質粒子が溶け残ったエッチング液から、負極活物質粒子を含む沈殿物が分離されるとよい。
【0049】
〈回収工程Ｓ４〉
沈殿物から正極活物質および負極活物質のうち少なくともいずれか一方を含んだ電極材料を回収する工程である。例えば、分離された沈殿物を、さらに乾燥し、さらにバインダを焼き飛ばすなどすることによって、正極活物質粒子と負極活物質粒子が得られる。正極活物質粒子と負極活物質粒子は、さらに粒子の塊となっている場合があり、これを粉砕し、大きさや比重などで分けることによって、正極活物質粒子と負極活物質粒子に分けられる。なお、多段階に分級するほど、回収率が向上しうる。沈殿物の乾燥は、例えば、真空乾燥機が用いられるとよい。乾燥条件として、バインダに用いられる樹脂材料が溶融し、消失する条件に設定されるとよく、例えば、真空引きしつつ、１８０℃、１２０分程度の条件で乾燥させるとよい。本発明者の知見によれば、かかる処理によって、平均粒径２．０ｍｍ程度の乾燥粉末が得られうる。これをさらに粉砕することによって、１５μｍ以下の粒子の粉末を得るとよい。
沈殿物から正極活物質および負極活物質のうち少なくともいずれか一方を含んだ電極材料を回収する工程である。例えば、分離された沈殿物を、さらに乾燥し、さらにバインダを焼き飛ばすなどすることによって、正極活物質粒子と負極活物質粒子が得られる。正極活物質粒子と負極活物質粒子は、さらに粒子の塊となっている場合があり、これを粉砕し、大きさや比重などで分けることによって、正極活物質粒子と負極活物質粒子に分けられる。なお、多段階に分級するほど、回収率が向上しうる。沈殿物の乾燥は、例えば、真空乾燥機が用いられるとよい。乾燥条件として、バインダに用いられる樹脂材料が溶融し、消失する条件に設定されるとよく、例えば、真空引きしつつ、１８０℃、１２０分程度の条件で乾燥させるとよい。本発明者の知見によれば、かかる処理によって、平均粒径２．０ｍｍ程度の乾燥粉末が得られうる。これをさらに粉砕することによって、１５μｍ以下の粒子の粉末を得るとよい。
【0050】
正極シート２１と負極シート２２を含む電極体２０を纏めて溶解させた場合には、乾燥後の粉末に正極活物質粒子（リチウム遷移金属複合材料）と、負極活物質粒子（黒鉛）とが含まれる。このうち、正極活物質粒子（リチウム遷移金属複合材料）は、負極活物質粒子（黒鉛）よりも高比重であるため、分級機によって、比重の違いを基に分離できる。
【0051】
また、予め正極シート２１と、負極シート２２に分けて、エッチング液に溶解されていると、正極活物質粒子と負極活物質粒子に分ける処理が不要または簡単になり、正極活物質粒子と負極活物質粒子の回収率が向上する。また、エッチング液に溶解したアルミニウムは、例えば、水酸化アルミニウムやとして析出させ、再生成し、電極端子部品などに再利用することができる。アルミニウムの析出にはアルミナ製造法として高い信頼性と経済性を兼ね揃えたバイヤー法が用いられうる。エッチング液に溶解した銅は、電解によって再生され、電極端子部品などに再利用することができる。
【0052】
回収された正極活物質粒子は、エッチング液に溶解させた際にＬｉが溶け出している場合がある。このため、ＬｉＣＯ３などを所定量混ぜて攪拌し、焼成するとよい。焼成条件は、例えば、８５０℃、４０分程度とするとよい。これにより、回収された正極活物質粒子が、正極活物質として再生されうる。
【0053】
〈構築工程Ｓ５〉
分離工程で回収された正極活物質粒子と負極活物質粒子などの電極材料は、再資源化が可能であり、蓄電デバイスルを構築する材料となりうる。ここで開示される再生蓄電デバイスの製造方法は、電極材料を用いて蓄電デバイスを構築する構築工程を含んでいるとよい。このように電極材料の再資源化により、蓄電デバイスの資源の有効活用や材料コストを低下させることが見込まれる。
分離工程で回収された正極活物質粒子と負極活物質粒子などの電極材料は、再資源化が可能であり、蓄電デバイスルを構築する材料となりうる。ここで開示される再生蓄電デバイスの製造方法は、電極材料を用いて蓄電デバイスを構築する構築工程を含んでいるとよい。このように電極材料の再資源化により、蓄電デバイスの資源の有効活用や材料コストを低下させることが見込まれる。
【0054】
このように、ここで開示される電極材料の回収方法には、用意工程Ｓ１と、溶解工程Ｓ２と、分離工程Ｓ３とが含まれている。用意工程Ｓ１は、集電体２１ａ，２２ａと、集電体２１ａ，２２ａに形成された電極活物質層２１ｂ，２２ｂとを含む電極体２０または電極シート２１，２２が用意される。溶解工程Ｓ２は、電極体２０または電極シート２１，２２を、エッチング液に浸す。エッチング液は、集電体２１ａ，２２ａを溶解させる液体であるとよい。なお、エッチング液は、電極体２０または電極シート２１，２２のうち、集電体２１ａ，２２ａを溶解させるが、電極活物質層２１ｂ，２２ｂに含まれる電極活物質は溶解させない液体であるとよい。この場合、溶解工程Ｓ２では、電極体２０または電極シート２１，２２がエッチング液に浸され、集電体２１ａ，２２ａを溶解することで、エッチング液に電極材料が残る。この場合、電池全体をスクラップして、エッチング液に浸す場合に比べて、エッチング液は、集電体２１ａ，２２ａを溶解することでよく、エッチング処理が速やかに進み、電極材料の回収率が向上する。
【0055】
より好適には、電極体２０を正極シート２１と負極シート２２に分解し、正極シート２１と負極シート２２とに分ける。次に、正極シート２１と負極シート２２とをそれぞれ破砕する。ここで、細かく破砕すればするほど、溶解工程Ｓ２の処理時間が短くなる。次に破砕された、電極シートをエッチング液に浸し、集電体を溶解させる。そして、沈殿物を回収（濾過）し、乾燥させ、粉砕し、分級する。このように正極シート２１と、負極シート２２を分けて、処理することによって、正極活物質粒子と、負極活物質粒子の回収率を向上させることができる。本発明者の知見によれば、電極材料の回収率を、例えば、９５％以上とすることを実現しうる。
【0056】
以上、ここで開示される発明について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される発明の実施形態は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。
【0057】
以上の通り、本明細書には、以下の各項に記載の開示が含まれている。
【0058】
項１：
集電体と、前記集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と
を含む、電極材料の回収方法。
集電体と、前記集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と
を含む、電極材料の回収方法。
【0059】
項２：
前記用意工程では、電極シートが用意され、
前記電極シートは、正極集電体と、前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層とを有する正極シートであり、
前記溶解工程では、前記正極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
項１に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程では、電極シートが用意され、
前記電極シートは、正極集電体と、前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層とを有する正極シートであり、
前記溶解工程では、前記正極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
項１に記載された電極材料の回収方法。
【0060】
項３：
前記正極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金である、項２に記載された電極材料の回収方法。
前記正極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金である、項２に記載された電極材料の回収方法。
【0061】
項４：
前記用意工程では、電極シートが用意され、
前記電極シートは、負極集電体と、前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層とを有する負極シートであり、
前記溶解工程では、前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
項１に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程では、電極シートが用意され、
前記電極シートは、負極集電体と、前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層とを有する負極シートであり、
前記溶解工程では、前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
項１に記載された電極材料の回収方法。
【0062】
項５：
前記負極集電体は銅または銅合金である、項４に記載された電極材料の回収方法。
前記負極集電体は銅または銅合金である、項４に記載された電極材料の回収方法。
【0063】
項６：
前記用意工程では、電極体が用意され、
前記電極体は、
正極集電体と、
前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層と、
負極集電体と、
前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層と
を有しており、
前記溶解工程では、前記電極体を前記正極集電体および前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体および前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質および前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
項１に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程では、電極体が用意され、
前記電極体は、
正極集電体と、
前記正極集電体に形成され正極活物質を含んだ正極活物質層と、
負極集電体と、
前記負極集電体に形成され負極活物質を含んだ負極活物質層と
を有しており、
前記溶解工程では、前記電極体を前記正極集電体および前記負極集電体を溶解させるエッチング液が用いられ、
前記分離工程では、前記正極集電体および前記負極集電体が溶解した前記エッチング液から前記正極活物質および前記負極活物質を含んだ沈殿物が分離される、
項１に記載された電極材料の回収方法。
【0064】
項７：
前記正極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記負極集電体は銅または銅合金である、項６に記載された電極材料の回収方法。
前記正極集電体はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記負極集電体は銅または銅合金である、項６に記載された電極材料の回収方法。
【0065】
項８：
前記エッチング液は、水酸化リチウムと水酸化ナトリウム水溶液とのうち少なくとも一方の液である、項１から７までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
前記エッチング液は、水酸化リチウムと水酸化ナトリウム水溶液とのうち少なくとも一方の液である、項１から７までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
【0066】
項９：
前記エッチング液は、塩化鉄水溶液である、項１から７までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
前記エッチング液は、塩化鉄水溶液である、項１から７までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
【0067】
項１０：
前記用意工程は、前記電極体を収容するケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出すことを含む、項６に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程は、前記電極体を収容するケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出すことを含む、項６に記載された電極材料の回収方法。
【0068】
項１１：
前記用意工程は、
前記電極体を収容するケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記正極シートを分離することを含む、
項２に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程は、
前記電極体を収容するケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記正極シートを分離することを含む、
項２に記載された電極材料の回収方法。
【0069】
項１２：
前記用意工程は、
前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記負極シートを分離することを含む、
項４に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程は、
前記電極体を収容する電池ケースを有する蓄電デバイスから前記電極体を取出し、
さらに前記電極体から前記負極シートを分離することを含む、
項４に記載された電極材料の回収方法。
【0070】
項１３：
前記電池ケースは、開口を有し、かつ、
前記開口を塞ぎ、前記電池ケース内において一部が前記電極体と接続された電極端子が取り付けられた蓋と、
前記蓋と対向する底板と
を備え、
前記用意工程は、
前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離すことによって一対の開口部を形成させることと、
前記一対の開口部の一方から他方に向かって前記電極体を押し出し、前記電極体を前記電池ケースから取り出すことと
を含む、項１０から１２までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
前記電池ケースは、開口を有し、かつ、
前記開口を塞ぎ、前記電池ケース内において一部が前記電極体と接続された電極端子が取り付けられた蓋と、
前記蓋と対向する底板と
を備え、
前記用意工程は、
前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離すことによって一対の開口部を形成させることと、
前記一対の開口部の一方から他方に向かって前記電極体を押し出し、前記電極体を前記電池ケースから取り出すことと
を含む、項１０から１２までの何れか一項に記載された電極材料の回収方法。
【0071】
項１４：
前記用意工程では、ウォータージェットによって前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離す、項１３に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程では、ウォータージェットによって前記蓋と前記底板を前記電池ケースから切り離す、項１３に記載された電極材料の回収方法。
【0072】
項１５：
前記用意工程の後、前記溶解工程の前に、前記電極体または前記電極シートを破砕する破砕工程をさらに含む、項１から１４までのいずれか一項に記載された電極材料の回収方法。
前記用意工程の後、前記溶解工程の前に、前記電極体または前記電極シートを破砕する破砕工程をさらに含む、項１から１４までのいずれか一項に記載された電極材料の回収方法。
【0073】
項１６：
集電体と、前記集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と、
前記沈殿物から前記正極活物質および前記負極活物質のうち少なくともいずれか一方を含んだ電極材料を回収する回収工程と、
前記電極材料を用いて蓄電デバイスを構築する構築工程と
を含む、再生蓄電デバイスの製造方法。
集電体と、前記集電体に形成され電極活物質を含んだ電極活物質層とを含む電極体または電極シートを用意する用意工程と、
前記電極体または前記電極シートを、前記集電体を溶解させるエッチング液に浸す溶解工程と、
前記集電体が溶解した前記エッチング液から前記電極活物質を含んだ沈殿物を分離する分離工程と、
前記沈殿物から前記正極活物質および前記負極活物質のうち少なくともいずれか一方を含んだ電極材料を回収する回収工程と、
前記電極材料を用いて蓄電デバイスを構築する構築工程と
を含む、再生蓄電デバイスの製造方法。
【符号の説明】
【0074】
１０ リチウムイオン二次電池（蓄電デバイス）
２０ 電極体
２１ 正極シート（正極要素，電極シート）
２１ａ 正極集電箔（正極集電体，集電体）
２１ａ１ 未形成部
２１ａ１） 未形成部
２１ｂ 正極活物質層（電極活物質層）
２１ｐ 正極保護層
２１ｔ 正極タブ
２２ 負極要素
２２ 負極シート（負極要素，電極シート）
２２ａ 負極集電箔（負極集電体，集電体）
２２ａ１ 未形成部
２２ｂ 負極活物質層（電極活物質層）
２２ｔ 負極タブ
３１，３２ セパレータシート（セパレータ）
４１ 電池ケース
４１ａ ケース本体
４１ａ１ 開口
４１ｂ 封口板
４１ｂ１ 注液孔
４１ｂ２ 封止部材
４１ｂ３ 安全弁
４２ 底面部
４３，４４ 幅広面部
４５，４６ 幅狭面部
５０ 正極端子
５１ 外部端子
５５ 内部端子
６０ 負極端子
６１ 外部端子
６５ 内部端子
７０ ガスケット
８０ インシュレータ
Ｓ１ 用意工程
Ｓ２ 溶解工程
Ｓ２１ａ 破砕工程
Ｓ３ 分離工程
Ｓ４ 回収工程
Ｓ５ 構築工程
ＷＬ 捲回軸
２０ 電極体
２１ 正極シート（正極要素，電極シート）
２１ａ 正極集電箔（正極集電体，集電体）
２１ａ１ 未形成部
２１ａ１） 未形成部
２１ｂ 正極活物質層（電極活物質層）
２１ｐ 正極保護層
２１ｔ 正極タブ
２２ 負極要素
２２ 負極シート（負極要素，電極シート）
２２ａ 負極集電箔（負極集電体，集電体）
２２ａ１ 未形成部
２２ｂ 負極活物質層（電極活物質層）
２２ｔ 負極タブ
３１，３２ セパレータシート（セパレータ）
４１ 電池ケース
４１ａ ケース本体
４１ａ１ 開口
４１ｂ 封口板
４１ｂ１ 注液孔
４１ｂ２ 封止部材
４１ｂ３ 安全弁
４２ 底面部
４３，４４ 幅広面部
４５，４６ 幅狭面部
５０ 正極端子
５１ 外部端子
５５ 内部端子
６０ 負極端子
６１ 外部端子
６５ 内部端子
７０ ガスケット
８０ インシュレータ
Ｓ１ 用意工程
Ｓ２ 溶解工程
Ｓ２１ａ 破砕工程
Ｓ３ 分離工程
Ｓ４ 回収工程
Ｓ５ 構築工程
ＷＬ 捲回軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】