电池的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电池的制造方法，其将大量排出的轮胎等含有硫的橡胶类制成电池而有效地再生利用。在本发明中，以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述干馏气体冷却而分离成油成分与气体，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此制造电池的正极活性物质，将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的正极导电材料、负极活性物质，使用所述正极活性物质与所述正极导电材料制造电池的正极集电体，使用所述负极活性物质制造负极集电体，使用所述正极集电体、负极集电体制造电池。
【专利说明】
电池的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池(电池中所使用的正极活性物质、正极导电材料、正极集电体、负极活性物质)的方法。
【背景技术】
[0002]以往，含有硫的橡胶类如轮胎所代表的那样被大量制造，作为产品流通后作为废品被回收，另外，在产品的制造过程中剩余的橡胶类作为废弃物被回收。
[0003]所回收的橡胶类为了再生利用，用处理设备进行处理。在处理设备中，进行了使用热分解炉将橡胶类热分解的处理(例如，参照专利文献1 )。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2005 — 8677号公报
【发明内容】
[0007]橡胶类处于以上述的处理设备中进行热分解处理而得到的再生物作为热源进行利用的程度，无法作为资源有效地再生利用。
[0008]另一方面，近年来，锂离子二次电池等电池因电气产品的普及、电动汽车的开发等而备受瞩目，特别希望电池的大容量化。
[0009]因此，本发明人等针对将大量排出的轮胎等含有硫的橡胶类制成电池而有效地再生利用的方法反复进行了潜心研究，以至完成了本发明。
[0010]在技术方案I的本发明中，对于使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池的电池的制造方法，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述干馏气体冷却而分离成油成分与气体，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此制造正极活性物质。
[0011]另外，在技术方案2的本发明中，对于使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池的电池的制造方法，以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述干馏气体冷却而分离成油成分与气体，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此制造电池的正极活性物质，将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的正极导电材料，使用所述正极活性物质与所述正极导电材料制造电池的正极集电体。
[0012]另外，在技术方案3的本发明中，对于使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池的电池的制造方法，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的正极导电材料。
[0013]另外，在技术方案4的本发明中，对于使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池的电池的制造方法，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的负极活性物质体。
[0014]在本发明中，可将大量排出的轮胎等含有硫的橡胶类制成电池而有效地再生利用。
【附图说明】
[0015]图1表示橡胶类的处理的工序图。
[0016]图2是表示电池的充放电特性的说明图。
[0017]图3是表示电池的充放电特性的说明图。
[0018]图4是表示电池的充放电特性的说明图。
【具体实施方式】
[0019]以下，参照附图对本发明的电池(电池中所使用的正极活性物质、正极导电材料、正极集电体、负极活性物质)的制造方法的具体的构成进行说明。
[0020]本发明如图1所示，使用橡胶类作为原料来制造电池中使用的正极活性物质、正极导电材料、负极活性物质，另外，使用正极活性物质与正极导电材料制造正极集电体，由负极活性物质制造负极集电体，进而，使用正极集电体、负极集电体来制造电池，由此可将橡胶类再生利用。
[0021]在此，作为橡胶类，可使用在使用后被废弃的轮胎等各种含有硫、硅的橡胶产品或以在其制造过程中作为缺损品、剩余材料产生并被废弃的含有硫、硅的橡胶作为主要成分的废弃物。
[0022]首先，将作为原料的橡胶类使用热分解炉进行热分解处理。由此，分离成固体状的固体物质与气体状的干馏气体。
[0023]通过热分解从橡胶类中分离出的固体物质使用分选机进行分选处理。由此，分选为金属与碳化物。
[0024]从固体物质中分选出的金属可作为金属资源再生利用。
[0025]另一方面，从固体物质中分选出的碳化物在使用粉碎机粉碎后使用热处理机进行热处理(24000C?2800°C)，由此可除去含有的锌，制成中空状的高导电材料。可将其直接作为电池的正极导电材料再生利用。另外，也可以通过进一步清洗而在除去含有的铁后作为电池的正极导电材料再生利用。该碳化物通过在粉碎后进行碳化活化或者在粉碎后进行热处理后进行碳化活化，也可作为电容器用活性物质、燃料电池催化剂用载体物质利用。进而，碳化物也可以进行微粉化而作为电池的负极活性物质再生利用，通过使用粘合剂将该负极活性物质成型，也可作为电池的负极集电体再生利用。
[0026]另外，通过热分解从橡胶类中分离出的干馏气体使用冷却机进行冷却处理。由此，分离成液体状的油成分与气体状的气体成分(非冷凝气体)。
[0027]在此，可通过基于冷却机的冷却温度来控制重油与非冷凝气体的生成比率、成分。若降低冷却温度，则重油的生成比率增大，并且非冷凝气体中所含的烃量减少。因此，也可以用检测器检测非冷凝气体的烃浓度，以浓度为一定的方式控制冷却温度。
[0028]从干馏气体中分离出的非冷凝气体使用安全器减压后，使用脱硫机进行脱硫处理。由此，可以从非冷凝气体中回收不含硫成分的烃气体。所回收的烃气体可以使用分馏机等按气体的成分分开回收。如此回收的烃气体不含硫成分，而含有大量的碳，因此，可作为碳纳米管、碳纳米纤维等的原料有效地利用。另外，脱硫机中所回收的硫也可有效地利用在后述的正极活性物质的制造中。
[0029]另一方面，从干馏气体中分离出的油成分使用蒸馏机在硫的沸点以上的温度下进行蒸馏处理。由此，可分离出含有大量硫的轻质油，残留基本不含硫的重质油。含有硫的轻质油通过进行脱硫处理，分离成硫与轻质油并回收。然后，所分离的轻质油可作为燃料再生利用。另外，所分离的重质油与硫使用混炼机混炼并用热处理机进行热处理(回流热处理、高压釜处理)，由此可制造固体状的正极活性物质。需要说明的是，正极活性物质的制造中使用的硫并不限于以提取重质油的橡胶类为原料的硫，也可以使用由其它原料生成的硫、市售品，还可以为将它们混合而成的硫。
[0030]然后，在本发明中，以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将干馏气体冷却而分离成油成分与气体成分，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此可制造电池的正极活性物质。
[0031]通过将如此制造的正极活性物质粉碎，将其与导电材料、粘合剂在溶剂中混合并成型来制造电池(正极集电体)。需要说明的是，导电材料、粘合剂、溶剂以相同比率使用与已有的使用钴作为活性物质的锂离子二次电池相同的导电材料、粘合剂、溶剂。其结果，在已有的使用钴的锂离子二次电池中，单位重量的容量为200mAh/g左右，与此相对，如图2所示，在本发明的电池中，可制造容量超过400mAh/g的电池。需要说明的是，图2示出本发明的电池的充放电特性，将每Ig正极活性物质以50mA的电流且放电终止电压1.0V、充电终止电压3.0V反复进行充放电。在初期放电中，成为超过900mAh/g的容量，即使反复进行11次充放电，也成为超过400mAh/g的容量。
[0032]如上所述，本发明的正极活性物质可增大电池的容量。
[0033]另外，在本发明中，以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此可制造电池的正极导电材料。
[0034]通过将如此制造的正极导电材料与上述本发明的正极活性物质、粘合剂在溶剂中混合并成型来制造电池(正极集电体)。需要说明的是，粘合剂、溶剂以相同比率使用与已有的使用钴作为活性物质的锂离子二次电池相同的粘合剂、溶剂。正极活性物质以相同比率使用与上述相同的正极活性物质。其结果，在使用上述本发明的正极活性物质与已有的导电材料的锂离子二次电池中，初期放电中的单位重量的容量为超过900mAh/g的程度，与此相对，如图3所示，在使用本发明的正极导电材料代替已有的导电材料的电池中，可制造容量超过1000mAh/g的电池。需要说明的是，图3示出本发明的电池的充放电特性，虚线表示使用上述本发明的正极活性物质与已有的导电材料的锂离子二次电池的特性(与图2相同)，实线表示使用本发明的正极活性物质与正极导电材料的锂离子二次电池的特性，与图2同样地将每Ig正极活性物质以50mA的电流且放电终止电压1.0V、充电终止电压3.0V进行充放电。
[0035]如上所述，本发明的正极导电材料可增大电池的初期的容量。
[0036]进而，在本发明中，以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此可制造电池的负极活性物质。
[0037]通过将如此制造的负极活性物质粉碎，将其混合在粘合剂中并成型来制造电池(负极集电体)。需要说明的是，粘合剂与已有的使用石墨作为活性物质的锂离子二次电池以相同比率使用。其结果，在已有的使用石墨的锂离子二次电池中，单位重量的容量为360mAh/g左右，与此相对，如图4所示，在本发明的电池中，可制造超过容量900mAh/g的电池。需要说明的是，图4示出本发明的电池的充放电特性，将每Ig负极集电体Ig以50mA的电流且放电终止电压0.03V、充电终止电压1.5V反复进行充放电。在初期放电中，成为超过1200mAh/g的容量，即使反复进行5次充放电也成为超过900mAh/g的容量。
[0038]如上所述，本发明的负极活性物质可增大电池的容量。
[0039]如以上说明的那样，在本发明中，可以以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将上述干馏气体冷却而分离成油成分与气体成分，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此制造电池的正极活性物质，将固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的正极导电材料、负极活性物质，使用正极活性物质与正极导电材料制造电池的正极集电体，使用负极活性物质制造电池的负极集电体，使用正极集电体、负极集电体制造电池。需要说明的是，本发明的正极活性物质、正极导电材料、正极集电体、负极活性物质、负极集电体并不限于由它们制造相同的电池的情况，也可利用于制造分别不同的电池的情况。
[0040]由此，在本发明中，可将大量排出的轮胎等含有硫的橡胶类制成电池而有效地再生利用。
【主权项】
1.一种电池的制造方法，使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池，其特征在于， 将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述干馏气体冷却而分离成油成分与气体，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此制造正极活性物质。2.—种电池的制造方法，使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池，其特征在于， 以轮胎等含有硫的橡胶类作为原料，将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体， 将所述干馏气体冷却而分离成油成分与气体，将油成分蒸馏而分离成重质油、轻质油与硫，将重质油与硫混炼并进行热处理，由此制造电池的正极活性物质， 将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的正极导电材料， 使用所述正极活性物质与所述正极导电材料制造电池的正极集电体。3.—种电池的制造方法，使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池，其特征在于， 将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的正极导电材料。4.一种电池的制造方法，使用轮胎等含有硫的橡胶类作为原料而制造电池，其特征在于， 将原料热分解而分离成固体物质与干馏气体，将所述固体物质分选为金属与碳化物并对碳化物进行热处理，由此制造电池的负极活性物质。
【文档编号】H01M4/1397GK105830262SQ201480069320
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月19日
【发明人】山崎贞充
【申请人】山崎贞充, 那须昭, 那须一昭