14:30-17:00 (Poster session) Mineral processing / Recycling

[P031C] [Student presentation: Master’s course] Study on separation of positive electrode active materials from cathode in Lithium-ion batteries by electrical pulsed-discharge method in air and water

○Moe Nakahara¹, Taketoshi Koita¹, Katsuya Teshima², Kazuyuki Shishino², Chiharu Tokoro^1,3 (1. Waseda university, 2. Shinshu university, 3. The university of Tokyo)

Keywords:Lithium-ion battery, Electrical pulsed-discharge method, Separation

電気自動車の市場拡大によるリチウムイオン電池（LiB）の廃棄量の増加にともない，有価金属を含む正極活物質をマテリアルリサイクルするための分離・回収技術が必要とされている。電気パルス法は瞬間的に高電圧を印加する方法であり，LiB正極材の集電体であるAl箔と正極活物質の分離に応用されてきた。通電時のジュール発熱と機械的な力により，界面から正極活物質を分離させているため，回収した正極活物質は化学的変化を伴わず，硫酸塩を介することなく，電池材料としてダイレクトリサイクルできる可能性が示唆されている。
本研究では，正極活物質の分離に最適な電気パルス条件の調査を目的として，電気パルスのエネルギー密度を変化させた試験を気中と水中で行った。エネルギー密度1.2 J/mm³の条件において，気中では試料が粉砕されたのに対し，水中では正極活物質の回収率が77.2 wt%であり，Alの混入率は2.08 wt%であった。また，電気パルス時の電流波形を使用した電流伝熱シミュレーションにより，電気パルス時のAl箔と正極活物質の界面の到達温度を計算し，PVDFの融点と比較することで，分離メカニズムの考察を行った。