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公開番号2025043258
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2024085039
出願日2024-05-24
発明の名称電極のリサイクル方法及び電池の製造方法
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H01M 10/54 20060101AFI20250321BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】電極のリサイクル率を向上することが可能な電極のリサイクル方法と、この電極のリサイクル方法を利用した電池の製造方法を提供する。
【解決手段】
実施形態によれば、第1集電体と、第1集電体に担持され、かつ活物質、結着剤および導電体を含む活物質含有層とを含む対象電極を第1集電体の融点未満の温度で熱処理して結着剤を分解させることにより熱処理物を得る工程S1と、熱処理物から第1集電体を分離することにより、活物質および導電体を含む混合物を得る工程S2と、混合物を用いて電極を製造する工程S3とを含む、電極のリサイクル方法が提供される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１集電体と、前記第１集電体に担持され、かつ活物質、結着剤および導電体を含む活物質含有層とを含む対象電極を前記第１集電体の融点未満の温度で熱処理して前記結着剤を分解させることにより熱処理物を得る工程と、
前記熱処理物から前記第１集電体を分離することにより、前記活物質および前記導電体を含む混合物を得る工程と、
前記混合物を用いて電極を製造する工程と
を含む、電極のリサイクル方法。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記導電体は炭素材料を含む、請求項１に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項３】
前記炭素材料はカーボンナノチューブを含む、請求項２に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項４】
前記混合物の前記炭素材料の含有量は０．１質量％以上１０質量％以下である、請求項２に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項５】
前記熱処理温度は、前記第１集電体の融点より２０℃以上低い、請求項１に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項６】
前記熱処理温度は、前記結着剤の分解温度以上である、請求項１に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項７】
前記活物質は、Ｌｉを実質含まない、請求項１に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項８】
前記活物質は、酸化物である、請求項１に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項９】
前記酸化物は、ニオブ含有酸化物又はニオブチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方を含む、請求項８に記載の電極のリサイクル方法。
【請求項１０】
前記熱処理は、空気中で行われる、請求項１に記載の電極のリサイクル方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態は、電極のリサイクル方法及び電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ニオブ含有酸化物またはニオブチタン含有酸化物を含む電極を備えた二次電池の開発が進められている。二次電池の製造工程リサイクル率を高め、これにより製造コストを削減することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１０－９２４１７号公報
特開２０００－３４８７８２号公報
特表２０２２－５４５７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする課題は、電極のリサイクル率を向上することが可能な電極のリサイクル方法と、この電極のリサイクル方法を利用した電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、第１集電体と、第１集電体に担持され、かつ活物質、結着剤および導電体を含む活物質含有層とを含む対象電極を第１集電体の融点未満の温度で熱処理して結着剤を分解させることにより熱処理物を得る工程と、
熱処理物から第１集電体を分離することにより、活物質および導電体を含む混合物を得る工程と、
混合物を用いて電極を製造する工程と
を含む、電極のリサイクル方法が提供される。
【０００６】
また、実施形態によれば、上記実施形態の方法でリサイクルされた電極を用いて電池を製造する、電池の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態の方法の流れの一例を示すフローチャート。
第１実施形態の方法における電極製造方法の流れの一例を示すフローチャート。
対象電極の一例を示す平面図。
図３に示す電極のＩＶ－ＩＶ線に沿って切断した断面図。
図３に示す電極のＶ－Ｖ線に沿って切断した断面図。
発生ガス分析法（ＥｖｏｌｖｅｄＧａｓＡｎａｌｙｓｉｓ－ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＥＧＡ－ＭＳ）による測定結果の一例を示す図。
熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析法（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ－ｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ－ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：Ｐｙｒｏ－ＧＣ－ＭＳ）による測定結果の一例を示す図。
第２の実施形態の方法の流れの一例を示すフローチャート。
実施形態に係る方法で製造される電池の一例を示す一部切欠き斜視図。
図９のＡ部の拡大断面図。
第１実施形態の方法の流れの別な例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によれば、電極のリサイクル方法が提供される。第１の実施形態に係る電極のリサイクル方法を、図面を参照して以下に説明する。第１の実施形態は、対象電極を用いて新たな電極を製造するものである。対象電極は、第１集電体と、第１集電体に担持（もしくは形成）され、かつ活物質、結着剤および導電体を含む活物質含有層とを含む。対象電極は、電解質が未保持である。対象電極は、例えば、電極又は電池の製造工程で発生し得る、廃棄される電極である。対象電極は、廃材または廃電極とも呼ばれる。対象電極の一例は、電極又は電池の製造工程で発生し得る規格外の電極である。対象電極の他の例は、未使用のまま保管されていた電極である。また、対象電極の他の例として、裁断により生じる切れ端などの電極の断片が挙げられる。対象電極が、製造工程で発生する廃電極である場合、活物質含有層の組成は、通常、既知である。また、未使用、例えば充放電がなされていないため、活物質の劣化がほとんど進んでいない。そのため、対象電極から分離した活物質と導電体を用いることにより、対象電極の活物質含有層と同じ組成を有する活物質含有層を備えた電極を容易に再生することができる。
【０００９】
図１及び図２は、第１の実施形態の方法を示すフロー図である。第１の実施形態の方法の一例である電極のリサイクル方法Ｉは、例えば図１に示す工程Ｓ１～Ｓ３を含む。各工程を以下に説明する。
＜工程Ｓ１＞
対象電極から熱処理により結着剤を熱分解させて熱処理物を得る。
【００１０】
対象電極の一例を図３～図５に示す。図３～図５において、対象電極１の長辺方向をｙ軸方向とする。対象電極１の短辺方向をｘ軸方向とする。対象電極１の厚さ方向をｚ軸方向とする。対象電極１は、第１集電体２と、活物質、結着剤および導電体を含む活物質含有層３とを含む。第１集電体２は、例えば、導電性のシート状物である。シート状物のｘｙ平面に平行な面が四角形を有する。図３の場合、長方形である。活物質含有層３は、図３～図５において、第１集電体２のｘｙ平面に平行な二つの面に担持されているが、これに限定されない。例えば、活物質含有層３は、第１集電体２のｘｙ平面に平行な一方の面のみに担持されていても良い。図３～図５において、活物質含有層３は、第１集電体２の両面のうちの短辺方向の両端部を除いて担持されているが、これに限定されない。活物質含有層３は、第１集電体２の両面のうちの短辺方向の一端部を除いて担持されていても、第１集電体２の両面全体に担持されていても良い。なお、第１集電体２のうちの活物質含有層３が担持されていない部分は集電タブとして機能し得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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