专利名称：回收密封型电池的部件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及回收密封型电池的部件的方法和设备。特别涉及安全、有效地打开密封型电池回收其中的部件的方法和设备。
近年来，由于大气中CO2量的增加，出现了被称作温室效应的全球变暖现象。为了防止这种变暖现象的进一步发展，有一种禁止新建排出大量CO2的蒸汽动力产生厂的倾向。
在这种情况下，为了有效地利用电力，已提出进行负载调整的建议。负载调整包括在普通场所安装可充电电池，用于存储夜晚不用的称之为倾销电力的多余电力。这样存储的电力在白天电力需求增加的时候可供使用，根据发电情况调整负载需求。
另外，发展不排放空气污染物的电动车辆用的具有高能量密度的高性能可充电电池的社会需求增加。而且发展可用作如小型个人计算机、文字处理机、摄像机和袖珍电话等等便携式设备的电源的小型、轻便、高性能充电电池的社会需求也在增加。
就包括上述用途的充电电池的电池而言，已研制出各种包括封闭(密封)结构的充电电池的蓄电池。这种蓄电池的特例有铅酸电池、镍镉电池、高能量密度的镍金属氢化物电池、镍锌电池、充电锂电池等。为了使这些蓄电池的寿命延长或/和确保其安全性，通常利用电池外壳来密封的方法。另外，为了进一步确保其安全性，这些电池大多还具有安全孔。在电池壳内压力突然增大时，这种安全孔可使电池壳内部与电池壳外部大气连通，从而减小电池壳内部压力确保安全。
现在，镍金属氢化物电池是一种利用氢离子的电化学氧化还原反应的充电电池。典型的镍金属氢化物电池包括含由储氢(吸收)合金构成的阳极活性材料层的阳极；含由镍的氢氧化物(具体为二价镍氢氧化物)构成的阴极活性材料的阴极；和电解液。这种电池中，当进行充电时，阳极侧电解液中的氢离子还原成氢，之后进入阳极的阳极活性材料层中，并保留于其中；在放电时，保留在阳极活性材料层中的氢被氧化成氢离子，之后进入电解液中。关于阴极的阴极活材料层，在充电时，其部件氢氧化正镍氧化成氧化镍，在放电时，氢氧化正镍还原成原始的氢氧化镍。关于镍金属氢化物电池，为了使阳极的储氢合金能在充电操作时有效地保留氢，并获得高电池容量，电池的部件通常密封在电池外壳中。
已知各种锂电池利用的是锂离子的电化学氧化还原反应。在这些锂电池中，因为锂容易与大气中的湿汽反应，使得电池容量减小，所以使用其中用基本无湿汽的非水有机或无机溶剂的电解液，并使用能完全密封其部件的电池壳。这些电池是在基本无湿汽的气氛中制造的。
这些锂电池的特例中，有已市售的一次锂电池，市场上称之为锂离子电池，还有充电锂金属电池(这种电池已开始研制或已在开发中)。一次锂电池和充电锂金属电池中，它们的阳极中的阳极活性材料层包含锂金属。
在锂离子电池中，用如能在充电时将锂离子嵌入碳材料网面的石墨等碳材料作阳极活性材料，用能在放电时将锂离子嵌入其中的过渡金属化合物作阴极。
顺便，包括由上述电池壳封闭的充电电池的上述蓄电池目前已用于各种便携设备中。关于这些密封型电池，不仅从新的便携设备的发展来说有必要回收它们并再利用其部件，而且从希望在将来进一步发展这种电池以便用于电动车辆、负载调节装置、蓄电等等的角度出发也有必要这样做，另外从希望将来电池的消费进一步增加的角度出发也必须这样做。
然而，为了回收这些密封型电池的部件，需首先打开它们的外壳。此时，容易发生如下问题，由于打开操作，阴极经常会接触到阳极，引起两电极间内部短路，残留的电量会在短时间内突然消耗掉，产生热量，从而导致电池部件变劣，于是便无法再利用。因此不能实现对电池部件的回收。
因此，对研究包括打开密封电池的工艺的回收工艺的需求增加，希望甚至在打开时其阴极和阳极相互接触的情况下，也能无损害或消耗地有效地回收其部件。
鉴于已有技术的上述情况，完成了本发明。
本发明的一个目的在于提供一种能在不使部件受损或变劣的条件下安全且有效地回收密封型电池部件的回收方法。
本发明的另一个目的在于提供一种能在不使部件受损害或变劣的条件下安全且有效地回收密封型电池部件的回收设备。
本发明的第一方案在于回收密封的密封型电池部件的回收方法，该方法至少包括减弱阴极和阳极间离子导电性的步骤及打开电池外壳的步骤。
本发明的第二方案在于回收密封型电池部件的回收设备，该设备至少包括减弱阴极和阳极间离子导电性的装置及打开电池外壳的装置。
图1是展示本发明的回收密封型电池部件的回收方法的一个实例的流程图；图2是展示本发明的回收密封型电池部件的回收方法的另一个实例的流程图；图3是展示本发明的一种设备的一个实例的结构示意图，该设备为回收设备的一部分，适用于提取密封电池中的电解液或其溶剂，以便在打开密封电池前减弱其阴极和阳极间离子导电性；图4是展示本发明的一种设备的另一实例的结构示意图，该设备为回收设备的一部分，适用于提取密封电池中的电解液或其溶剂，以便在打开密封电池前减弱其阴极和阳极间离子导电性；图5是展示本发明的回收设备的关键部分的示意图，其中包括冷却装置和开封(打开)装置；图6是展示本发明的用于回收设备的冷却装置的一个实例的示意图；图7是展示按本发明回收了其部件的密封电池的一个实例的剖面图；图8是展示硬币形电池的一个实例的剖面图；图9是展示螺旋缠绕圆柱形电池的一个实例的剖面图；图10是展示棱柱形电池的一个实例的透视图。
如上所述，本发明包括回收密封的密封型电池的部件的回收方法和设备，该回收方法至少包括减弱阴极和阳极间离子导电性的步骤及打开电池外壳的步骤，该回收设备至少包括减弱阴极和阳极间离子导电性的装置及打开电池外壳的装置。
回收方法的主要特征在于，在打开密封型电池前，要减弱阴极和阳极间离子导电性。同样，根据本发明的回收设备的主要特征在于，具有用于在打开封闭型电池前减弱阴极和阳极间离子导电性的特殊装置。
按本发明，通过从密封电池中向外提取电解液或电解液的溶液，以便在打开密封型电池的外壳前减弱阴极和阳极间的离子导电性，从而甚至在打开电池外壳或从电池外壳内取出电池部件时阴极和阳极间应发生内部短路(这将在以后说明)时，也能有效地防止由于内部短路而造成的能量突然释放和消耗。所以，可以不损害或毁坏地安全地回收电池部件。因此，可以以高回收率安全地回收密封型电池的部件。
不管密封电池的种类如何，本发明的回收方法和设备能有效地回收包括密封型原电池和二次(充电池)电池的任何密封型电池。
用本发明的回收方法和设备回收其电池部件特别有效的密封型电池的具体实例是锂电池、镍金属氢化物充电电池和镍镉电池。锂电池中包括锂离子充电电池(采用包含能将锂离子嵌入其中的碳材料的阳极)，该电池利用的是锂离子的电化学氧化还原反应。镍金属氢化物充电电池的阳极包含储氢合金，该电池利用的是氢离子的电化学还原反应。
这里，关于锂电池，其阳极含锂金属的各种密封型一次锂电池已经常用于例如摄像机、手表等等便携式设备。预计将来这些一次锂电池的消费将进一步增加。另外，预计将来锂充电电池的消费也将增加。在这种情况下，将来对这些锂电池及其它电池的废物处理可能成为很严重的问题。为此，近切需要对如阳极、阴极、电解液、隔离体和外壳等进行回收和再利用。
现在，为了分别回收用过的密封型锂电池的部件，需要打开电池外壳同时要防止会使电池特性受损或退化的外部潮气侵入。
打开密封型电池的电池外壳的最简单的方法常用的是机械切割法。然而，在实施这种方法时，特别是对于密封型锂电池，因为单位体积和单位重量的能量极高，且其中含如有机溶剂之类的可燃材料，所以机械切割电池外壳时容易出现产生火花或发生短路等问题，这会使部件受损或变劣。除此之外，还会出现以下将说明的其它问题。在将电池外壳打开后取出电池外壳内的电池部件时，因为阴极和阳极彼此靠近，所以其间容易发生内部短路使它们遭受损害，残留的电池能量也会在瞬间释放突然发热。
因此，特别是对于密封型锂电池，要求研究一种令人满意的能不损害或劣化地回收电池部件的回收方法和回收设备，以满足日益增长的消费要求。
本发明令人满意地满足了这个要求。
回收含电解液作电解质的密封型电池的部件的回收方法中，有通过将电池壳内的电解液或其溶剂提取出电池外壳以减弱阴极和阳极间离子导电性的步骤。在密封电池具有安全孔时，从工作效率出发，可在将其中的电解液或其溶剂提取出电池壳的同时利用安全孔，例如，通过安全孔减小电池壳外气压以增大电池壳内压力，从而在电池壳内外产生不同的压力，由此开启安全孔将电池壳内的电解液或其溶剂提取出来。这样提取到电池壳外的电解液或其溶剂是可以再利用的。
在回收密封型电池的回收方法中，至少有通过冷却密封型电池来减弱阴极和阳极间离子导电性的步骤。在使用该方法时，如果密型电池的电解液中用了溶剂，则要求把密封型电池冷却到低于溶剂的冰点的温度。在密封型电池中用由聚合物凝固的固体聚合物电解质时，要求把密封电池冷却到低于固体聚合物电解质的构成聚合物的玻璃转变温度。
可以借助选用N2气、Ar气、He气、CO2气和碳氟化合物气等不燃烧的压缩气体冷却物体的方法冷却密封电池。
除此之外，还可以将密封电池浸入冷却剂或液化气体中冷却密封电池。冷却剂可以包括例如由干冰和甲醇构成的混合物、由干冰和乙醇构成的混合物。液化气可以包括例如液氮等。
另外，也可以将密封电池浸入水中进行冷却，接着将密封电池和水一起冷冻。在这种情况下，要求在用冰封闭密封电池的状态下打开密封电池。
按该回收密封电池部件的回收方法，要求在减弱了阴极与阳极间的离子导电性后在不燃气氛中打开电池外壳。这样做的好处是，可以防止电池部件氧化或燃烧，能够高回收率且安全地进行回收，同时可以很好地防止电池部件的损害或劣化。上述不燃气氛可以是由选自N2气、Ar气、CO2气、碳氟化合物气和水蒸汽中的一种或多种气体构成的气氛。在减弱阴极与阳极间的离子导电性的步骤中使用利用不燃烧压缩气体的上述冷却方法时，要求构成打开电池外壳气氛的气体与上述所用压缩气体相同。
打开电池外壳的方法可以是利用高压水的切割法、利用能量束的切割法、机械切割法和利用由喷嘴将含混合磨料的高压水喷向物体的切割法。
按本发明，最好在减弱阴极与阳极间的离子导电性之前的状态下，在打开密封电池前先将电池放电，这样便可以更安全地打开密封型电池。在这种情况下，构成阴极和阳极活性材料的每种化学成分与放电前的残留的电池容量无关，而变得均匀，此时便能回收化学部件很均匀的阴极和阳极材料。而且，在这种情况下，通过放电可以放出密封电池中残留的能量。
而且按本发明，在打开密封电池的外壳之前，根据形状或类型将它们分类，便可以有效地回收其部件。
如上所述，根据本发明回收由电池外壳密封的密封型电池部件的回收设备至少包括减弱阴极与阳极间的离子导电性的装置；和打开电池外壳的装置。
减弱阴极与阳极间离子导电性的装置最好至少包括将电池外壳内的电解液或其溶剂提取到电池壳外的装置。在密封电池具有安全孔时，该装置应具有开启安全孔的功能，例如，利用通过安全孔减弱电池壳外的气压，来增大电池壳内部压力，从而使电池壳内外产生不同压力，该装置便可以通过安全孔将电池壳内的电解液或其溶剂提取到电池壳外。将电池壳内的电解液或其溶剂提取到电池壳外的装置最好包括至少带有排气装置的容器。这种情况下该容器最好具有一个能与包括邻近安全孔和开口(或通道)的那部分电池帽盖的电池壳外壁面紧密接触或联接，用以将电解液或其溶剂(从电池内提取的)输送到容器中。
在上述容器中，可以设置能通过阀门将空气、氮气(N2)或惰性气体引入的气门。
根据本发明的回收设备中，例如由包括电池帽盖的部分电池外壳外壁面或其全部(包括通过此处将电解液或其溶剂提取出来的部分)及上述容器建立一个密闭空间，并使该密闭空间的内压降低到低于密封型电池的内压，同时使安全孔部分保持于该密闭空间中，从而可以极好地将电池内的电解液或其溶剂通过安全孔回收到容器中。
在本发明的回收设备中，在建立密闭空间时，要求连接设置有排气装置的上述容器与包括某部分(例如安全孔)的区，在利用置于容器上的排气装置使上述容器中的内压降低到大气压以下后，可以通过该部分将电池壳内的电解液或其溶剂提取出来。
在本发明的回收设备中，可以通过上述步骤首先建立上述密闭空间，然后利用上述设置于容器上的排气装置使密闭空间的内压降低至低于密封型电池的内压。
在本发明的回收设备中，要求减弱阴极与阳极间离子导电性的上述装置包括冷却密封型电池的冷却装置。
为了利用冷却装置冷却密封型电池，要求在冷却装置中使用包括选自N2气、Ar气、He气、CO2气和碳氟化合物气中的一种或多种气体的不燃烧压缩气。
另外，利用冷却装置冷却密封电池可以在冷却设备中利用冷却剂或液化气。冷却剂包括例如由干冰和甲醇构成的混合物、由干冰和乙醇构成的混合物。液化气可以包括例如液氮等。
而且，可以将密封型电池浸入水中，然后与水一起冷冻密封型电池。在这种情况下，要求在用冰封闭密封型电池的状态下打开密封型电池。
在本发明的回收设备中，打开电池外壳的装置可以是利用高压水的切割装置、利用能量束的切割装置、及利用含磨料的高压水的切割装置。
在利用这些切割方法打开电池外壳时，要求在不燃烧气氛进行。不燃烧气氛可以是由选自N2气、Ar气、He气、CO2气、碳氟化合物气和水蒸汽中的一种或多种气体构成的不燃烧气氛。
下面将结合
本发明的优选实施例。
图1是展示本发明回收密封电池部件的回收方法的一个实例的示意图。
下面将结合图1说明本发明的回收方法的一个实施例。
为了有效地回收密封型电池的部件，首先要根据形状或类型来将收集的用过的密封型电池(图1(a-1))分类(见图1(a-2))。
然后，对这样分了类的密封电池进行减弱阴极与阳极间离子导电性的处理(见图1(a-3))。在这种情况下，利用上述通过电池壳上附带的安全孔将存在于阴极与阳极间的电解液或其溶剂(在电池中用电解液作电解质)提取到电池壳外的方法，减弱阴极与阳极间的离子导电性。另外，也可以利用上述冷却电池的方法，来减弱阴极与阳极间的离子导电性。
此后，打开电池外壳(见图1(a-4))，然后抽出包括电池壳内的电池部件的主体(见图1(a-5))。
清洗这样抽出的主体(见图1(a-6))，然后，将主体分离部件立的电池部件，从而回收这样分离的电池部件(见图1(a-7))。
图2是展示本发明回收密封电池部件的回收方法的另一个实例的示意图。
下面将结合图2说明本发明的回收方法的另一个实施例。
为了有效地回收每个用过的密封型电池的部件，首先要根据形状或类型来将所收集的用过的密封型电池(图2(b-1))分类(见图2(b-2))。
然后，冷却这样分了类的密封电池以减弱阴极与阳极间离子导电性，从而增加内部电阻(见图2(b-3))。
此后，在不燃烧气氛中打开这样冷却了的密封型电池的外壳(见图2(b-4))。
然后，在密封型电池为锂电池情况下，用合适的反应剂与电池壳内的活性锂进行反应，以减弱锂的反应性(见图2(b-5))。
接着，抽出包括电池壳内的电池部件的主体(见图2(b-6))。
在电解质为液态时，用合适的有机溶剂清洗这样抽出的主体(包括电池部件)(见图2(b-7))。
然后，将这样清洗过的主体分离部件立的电池部件，从而回收这样分离的电池部件(见图2(b-8))。
如果必要，在将电池分类后，可以将残留于用过的密封电池中的电量放掉，这样便可以更安全地打开电池壳，将电池分离部件立的电池部件和回收这些部件。这种方法的特定实例中的一种方法是将电池的阳极和阴极端电连接到电容器上进行放电，另一种方法是在电池的阳极和阴极端接电阻进行放电。在任何情况下，放电要一直进行到电池的电量突然减弱为止。
以下将结合
上述为了减弱密封型电池的阴极与阳极间离子导电性而提取电池壳内的一定量的电解质或其溶剂的方法。
图3是展示适于提取密封型电池电内的电解液或其溶剂的设备实例的构造的示意图，该设备用于在打开密封型电池的外壳前减弱密封型电池的阴极与阳极间离子导电性，是根据本发明的回收设备的一部分。
图4是展示适于提取密封型电池电内的电解液或其溶剂的设备另一实例的构造的示意图，该设备用于在打开密封型电池的外壳前减弱密封型电池的阴极与阳极间离子导电性，是根据本发明的回收设备的一部分。
图3和4所示设备皆相应于用于上述回收设备中的系统的实例，用于在打开密封型电池的外壳前通过安全孔等提取电池内的电解液或其溶剂，以减弱密封型电池的阴极与阳极间离子导电性，并回收电解液或其溶剂。
图3所示设备借助于其特定的接触装置与具有安全孔的密封型电池接触，使该设备与邻近安全孔的那部分密封型电池壳外壁部分紧密接触，安全孔的附近被局部减压，形成了电池壳内外不同的压力。由此，开启安全孔，使之连通电池壳的内外，从而可以提取电池壳内的电解质或溶剂。
图4所示设备具有一能被抽成真空的特定容器。将密封型电池置于该容器中，将容器的内部(含密封型电池)减压，相对地增加密封型电池的内压，从而形成电池壳内外不同的压力。由此，开启安全孔，使之连通电池壳的内外，从而可以提取电池壳内的电解质或溶剂。
下成将说明图3所设备的工作情况。
图3中，参考数字100表示密封在电池壳101中的密封型电池。参考数字102表示密封型电池的附带安全孔。
参考数字103表示从电池100提取电解液或所述电解液的溶剂的提取管。提取管103设置有开关阀门108，用作电解液或所述电解液的溶剂的提取阀，还设置有将空气、氮气或惰性气体引入设备的气体供应管。该气体供应管上设置有泄漏阀113。
参考数字104表示存储通过提取管103从密封型电池100中提取出来的电解液或其溶剂的存储箱。
参考数字105表示真空装置，包括通过设有排气阀109的排气管107与存储箱104相连的真空泵等。参考数字106表示的是实现紧密接触用的O形环。参考数字110表示设置于存储箱104上的漏阀。
特别地，在图3所示的设备中，提取管103有设置有O形环106的第一开口部分、在存储箱104中打开的第二开口部分和气体引入开口部分，通过气体引入开口部分可以将通过设置有泄漏阀113的气体供应管供应的空气、氮气或不燃烧气体引入设备内部。所述第一开口部分位于电池壳101的外壁部分，所述外壁部分包括密封电池100的安全孔102的附近部分，所述附近部分包括部分电池100的电池帽或盖(未示出)。特别地，第一开口部分通过图3所示的O形环106与电池壳101的所述外壁部分紧密接触或相联。如上所述，提取管103的第二开口部分开口于存储箱104内。因此，电池100通过提取管103与存储箱104连通。
在上述系统中，建立了一个包括上述电池壳外壁部分(包括电池的安全孔102)、提取管103的内部和存储箱104的内部的空间。这里，将电池100设置成使其安全孔102部分向下，如图3所示。利用通过设置有排气阀109的排气管107相连的真空装置105，使系统内部减压，使上述空间的内压低于电池100的内压。由此，开启安全孔102(换言之，即打开)，从而将电池100中所含电解液或其溶剂提取到提取管103中，然后流进存储箱104中。结果使电池100中的阴极和阳极(未示出)间不再存在电解液，于是减弱了两电极间的离子导电性。
在上述过程中，如果必要，可以开启气体供应管的泄漏阀113，将空气、氮气或惰性气体引入系统中。
向外开启漏阀110，将提取到存储箱104中的电解液或其溶剂周期性地漏放出去。这样便可以回收电解液或其溶剂。
以下将说明图4所示设备的工作情况。
示于图4的设备包括设置有延伸到存储箱104内的提取管103的电池容器111。电池容器111用于装待处理的具有安全孔102的密封型电池100。提取管103用于提取密封型电池100内所含电解液或其溶剂。提取管103的一端有向电池容器111内打开的开口，其另一端有另一向存储箱104打开的开口。提取管103设有用作电解液或基溶剂的提取阀的开关阀108。
存储箱104用于存储通过提取管103从电池100提取的电解液或其溶剂。存储箱104的内部通过设有排气阀109的排气管107与包括真空泵等的真空装置105相连。
电池容器具有设有泄漏阀113的气体供应管，用于将空气、氮气或惰性气体引入容器111中。参考数字112表示电池容器的帽盖。帽盖112借助O形环106密封电池容器111。
上述系统中建立了一个由帽盖112、电池容器111内部、含安全孔102的整个电池外壳外壁、提取管103的内部和存储箱104的内部构成的空间。这里，将电池100设置成使其安全孔102面向下，如图4所示。利用真空装置105，使系统(从提取管103到存储箱104)内部减压，使上述空间的内压低于电池100的内压。由此，开启安全孔102(即打开)，从而将电池100中所含电解液或其溶剂提取到提取管103中，然后，流进存储箱104中。结果，电池100的阴极与阳极间不再存在电解液，从而减弱了两电极间的离子导电性。
在上述过程中，如果必要，可以开启气体供应管的泄漏阀113，将空气、氮气或惰性气体引入系统中。
向外开启漏阀110，将提取到存储箱104中的电解液或其溶剂周期性地漏放出去，然后进行回收。这样回收的电解液或其溶剂可以再利用。
如上所述，已在图3或4所示的系统中将密封型电池的电解液或其溶剂提取出来，然后便可以通过合适的开封方法将其外壳在阴极与阳极间离子导电性减弱的状态下打开，并回收电池部件。
以下将说明通过冷却电池来增加密封型电池内阻的步骤的实施例，和按通过减弱密封型电池的阴极与阳极间离子导电性来回收密封型电池的部件的方法中打开所述冷却过的电池外壳步骤的实施例，并结合示于图5的具有能进行这些步骤的系统。
图5是展示冷却密封型电池并打开其外壳的设备实例的示意图，该设备为根据本发明的回收密封型电池部件的回收设备的一部分。
在图5所示的设备中，示出了使用能够利用不燃烧的压缩气体冷却密封型电池的冷却设备的情况，开封电池外壳的气氛可以用同样的不燃烧气体。图5所示的设备具有回收冷却密封电池用过的气体、提纯所回收的气体和再利用所提纯的气体的设备。在图5所示的设备中，为了打开电池的外壳，使用了高压水或能量束。
下面将说明图5所示的设备和其工作情况。
在图5，参考数字200表示密封型电池，参考数字201表示冷却设备(低温吹气设备)，参考数字202表示低温气体，参考数字203表示不燃烧气氛，参考数字204表示电池外壳的开封设备，参考数字205表示高压水或能量束，参考数字206表示间壁，参考数字207表示密封电池的固定台，参考数字208表示密封电池的传送机构，参考数字209表示压缩气体的气体馈送管，参考数字210表示压缩机，参考数字211表示去除如水等杂质的去除装置，参考数字212是不燃烧气体回收装置，参考数字213是回收不燃烧气体的气管，参考数字214是产生高压水或能量束的产生装置，参考数字215是高压水的传输管，或能量束的输送管。
在图5所示的设备中，将用过的密封型电池200固定于置于输送机构208上的固定台207上，所述输送机构208设置于由间壁206界定的室中，然后将电池输送到具有冷却设备201的冷却步骤区，再送到具有开封设备204的开封步骤区。由间壁206界定的室空间包括冷却设备201区和开封设备区，该空间填充着不燃烧气体(不燃烧气氛203)。
在冷却设备201中，包括冷却的不燃烧气体的低温气体202供应给密封型电池200，冷却密封电池中所含的电解质从而减弱其离子导电性。关于这里所用的低温气体202，最好是循环使用间壁206内的不燃烧气体。特别是，因此，通过与由间壁206界定的室相连的导气管213，利用不燃烧气体回收装置212回收、利用去除杂质的装置211提纯、利用压缩机210压缩所述不燃烧气体，并将之供应给冷却设备201，然后供给密封电池200作低温气体202(压缩气体)。
在上述冷却密封型电池的冷却步骤中，可以例如用冷却剂或液化气体冷却密封型电池，。另外，可以将密封型电池浸入水中的方法冷却密封电池，然后将水与电池一起冷冻，在冰中密封电池。
然后，在开封设备204中，例如将高压水或能量束205作用于已在上述冷却步骤中冷却的密封型电池200，从而打开电池的外壳。这里所用的高压水或能量束是由产生装置214产生的，然后将电池通过传输管或输送管215送到开封设备204。
以下说明冷却密封型电池的冷却步骤的具体条件，所述冷却步骤包括上述用图5所示设备的冷却步骤。
冷却温度下面将说明为了减弱电解质的离子导电性而冷却密封电池的冷却温度。
例如，在密封型电池为其中含电解质和有机溶剂的电解液作电池的电解质的密封型锂电池时，为了减弱电解质的离子导电性，要求将锂电池冷却到低于电解液中有机溶剂的冰点。
在锂电池的电解质含由聚合物固化而得的聚合物固态电解质时，为了减弱电解质的离子导电性，要求将锂电池冷却到低于聚合物固态电解质中的聚合物的玻璃转变温度。
具体地，冷却温度一般为0℃以下，最好在-20℃以下。
在密封型电池是如密封型金属氢化物电池、密封型镍镉电池、密封型铅酸电池等其它密封型电池时，要求这些电池的冷却温度在上述温度范围内。
冷却装置下面将说明为了减弱电解质的离子导电性而冷却密封型电池的冷却装置。
可以用使用包括不燃烧气体的压缩气的冷却法(利用如示于图5中的合适的冷却设备)，或用利用液化气或冷却剂的冷却法，冷却密封型电池，以便减弱电解质的的离子导电性。
利用包括不燃烧气体的压缩气体的冷却法也可以使用示于图6的冷却设备。示于图6的冷却设备是管形冷却设备，包括由之供应压缩气体704的压缩气供应口705、包括压力调节器706的热气排放口708、冷却气出口702和用于产生涡流709的涡流产生区703。参考数字701指示的是将要排出的冷却气体的方向，参考数字707是将要排出的热气。
在图6所示的冷却设备中，压缩气体704通过气体供应口705流进设备中，冷却气体通过冷却气出口702沿701所示方向喷出。在通过气体供应口705以3-7Kg/cm2的气压供应约16℃的气体时，可以获得温度约为-10到-50℃的冷却气体。该设备所用的压缩气体包括由选自N2气、Ar气、He气、CO2气和碳氟化合物气体的一种或多种气体构成的不燃烧气体。
由此，特别是在连续气氛中的冷却和打开密封型电池时，即使在利用切割法打开电池外壳时阴极与阳极间偶然发生内部短路，也能很好地防止火花的产生。另外，在密封电池具有能由不用切割操作等的拆装法打开的电池外壳时，在抽出包括电极的部件时也能很好地防止阴极与阳极间的内部短路而产生的火花。因此，可以安全地回收电池部件。
在利用液化气进行冷却时，可以使用把将要打开的密封型电池整个直接浸入如液氮、液氦等合适的液化气中的冷却方法，或可使用将液化气的气化低温气体喷向将要开封的密封型电池壳的方法。
在利用冷却剂进行冷却时，冷却剂可以包括干冰-甲醇、干冰-乙醇和冰。
如上所述，可以将密封型电池浸入水中，然后将水与电池一起冷冻，再在冰中密封电池的状态下打开电池壳。
打开电池下面将说明打开密封型电池的外壳的打开步骤，其中已利用图3或4所示设备减弱了电解质的离子导电性，打开步骤所用设备见图5。
要求打开密封型电池的外壳的气氛含有由选自N2气、Ar气、He气、CO2气、水蒸气和碳氟化合物气体中一种或多种构成的不燃烧气体。在这种情况下，即使在打开电池外壳时阴极与阳极间偶然发生内部短路，也可以很好地防止火花的产生，另外，可以很好地防止由于氧化而导致的电池部件受损。
在进行如上所述的向密封型电池喷射低温气体的冷却步骤时，所用低温气体与构成开封气氛的气体相同，其优点是可以很容易地进行包括气体的回收和再利用的操作，使生产成本更合理。
上述碳氟化合物气体的特定实例是四氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷、三氟甲烷、一溴三氟甲烷、二氯二氟甲烷、和三氟氯甲烷。
开封电池的装置如上所述，用使用高压水或能量束的切割法(例如，用示于图5的开封设备204的开封方法)或机械切割法等合适的开封法打开密封型电池的电池壳。
例如通过喷嘴向密封型电池的电池外壳喷射压力较好是1000Kg/cm2以上、最好是3000Kg/cm2以上的超高压水，由此进行利用高压的切割工艺。在这种情况下，可以根据电池外壳的构成类型，使要喷射的超高压水中含合适的磨料。
上述能量束可以包括激光束、电子束等等。
可以利用靠高速旋转盘形刀片(具有硬且锋利的边缘)切割物体的切割设备或利用剪切法来进行上述机械切割工艺。
顺便提及，如前所述，在冷却密封型电池使之在冰中密封的情况下，要求在打开电池外壳的同时要保持所述密封状态。
对于按上所述方法减弱了其中的电解质的离子导电性且已打开了其外壳的密封型电池，对所得电池的内部进行清洗之类的处理，然后将它们分门别类地分开，最后，回收其构成部件。
减弱活性锂的反应性及回收锂元素在将要进行回收的密封型电池是密封型锂电池时，打开电池外壳之后，通过减弱锂电池中所含活性锂的反应性，能安全地进行回收电池部件的后续步骤。通过使合适的反应剂与活性锂反应，可以减弱高反应性活性锂的反应性。在这种情况下，从包括反应剂和所得锂的反应产品中，可以很容易地进行锂元素的回收。
反应剂的具体实例是水、醇、酸、二氧化碳和上述物质中两种或多种的混合物。
电解液的回收通过例如参照图3和4所述的上述方法提高密封型电池的内压来提取密封型电池的电解液，然后打开电池壳，这种情况下很容易回收电解液。
现在，在冷却了密封型电池并打开了电池壳的情况下，例如按下述方法回收电解液。
对于使用含水电解液的密封型电池，在打开了电池壳后，用去离子水清洗开封的电池，过滤所得清洗液，然后蒸发水分，从而可以回收电解质。
对于使用包含溶于有机溶剂中的电解质的电解液的密封型电池，在打开了电池壳后，用合适的有机溶剂清洗开封的电池，然后进行分馏，从而可以回收电解液。这种情况下的有机溶剂，在使用不能形成与水的共沸物的有机溶剂时，具有这样优点，在切割电池壳时可以用利用高压水的切割法，对于为了减弱活性锂的反应性的反应剂，可以用生产成本低的容易获得的水。
下面将说明上述不能形成与水的共沸物的有机溶剂。
如上所述，对于密封型锂电池，清洗打开密封型锂电池所得的开封锂电池时，用不能形成与水的共沸物的有机溶剂，即使用便宜的去离子水作反应剂以减弱锂电池中所含活性锂的反应性，也很容易通过分馏从水中分离出清洗有机溶剂。
上述不能形成与水的共沸物的有机溶剂的具体实例有甲醇、丙酮、1，2-丙二醇、二甲亚砜、丁内酯、碳酸亚乙酯、和碳酸丙烯酯。
下面将结合
利用本发明回收其构成部件的密封型电池。
图7是展示利用本发明的回收方法或回收设备回收其构成部件的密封型电池的实例的剖面示意图。
图7所示的密封型电池包括内含由电池外壳304密封的阳极301、阴极302和含电解质的隔离体303。在用固态电解质作电池的电解质时，往往不安装隔离体。参考数字305为负极端，参考数字306表示正极端。
利用本发明的回收方法或回收设备回收其构成部件的密封型电池(特别是密封型充电电池)的构形可以是扁平圆形(或硬币形)、圆柱形、棱柱形或片形。电池结构包括单层型、多层型和螺旋缠绕型。包括绕一定轴多层缠绕的层叠体(包括插在阳极和极极间的隔离体)的螺旋缠绕圆柱形电池，其优点在于，可以按要求增大电池面积，并且可以在充电和放电时流过大电流。棱柱形和片形电池，其优点在于，可以有效地利用装电池的器具空间。
下面，结合图8、9和10说明电池形状和结构。
图8是展示单层结构型扁平电池实例的剖面示意图。图9是展示螺旋缠绕圆柱形电池实例的剖面示意图。图10是棱柱形电池实例的透视图。这些电池有基本上与示于图6的电池相同的构形，它们包括阳极、阴极、含电解质的隔离体、电池壳和一对端子。
图8和9中，参考数字401(图8中)表示包括阳极活性材料层的阳极，参考数字501(图9中)表示阳极活性材料层，参考数字502(图9中)是阳极，参考数字403(图8中)和508(图9中)皆表示包括阴极活性材料层的阴极，参考数字503(图9中)表示阴极活性材料层，参考数字405和505皆是阳极帽(或阳极端)，参考数字406和506皆是阴极罐(或阴极端)，参考数字407和507皆是有电解质(电解液)保留于其中的隔离体，参考数字410和510是填料(或绝填料)。
在图9中，参考数字500表示阳极集电器，参考数字504表示阴极集电器，参考数字511表示绝缘片，参考数字514是安全孔。
特别地，在图8所示的单层型扁平电池中，堆叠体包括含阴极活性材料的阴极403、含阳极活性材料层的阳极401，它们至少通过其中具有电解液的隔离体407堆叠，堆叠体装在阴极侧的阴极罐406中。阴极罐406中堆叠体的阳极侧由阳极帽405密封，作为阳极端，阴极罐406内其余空间由填料410(含绝缘材料)填充。
在图9所示的螺旋缠绕圆柱形电池中，绕预定轴多层缠绕的堆叠体装在作为阴极端的阴极罐506中，堆叠体的侧面和指定的底面被阴极罐506覆盖，所述堆叠体至少包括其中有电解液的隔离体507，该隔离体插在含形成于阴极集电器504上的阴极活性材料层503的阴极508和含形成于阳极集电器500上的阳极活性材料层501的阳极502之间。阴极罐506的未覆盖侧安装有作为阳极端的阳极帽。阴极罐506的其余空间由填料510(含绝缘材料)填充。圆柱状结构的堆叠电极体通过绝缘片511与阳极帽侧电隔离。阳极502借助于阳极引线512与阳极帽505电连接。同样，阳极508借助于阴极引线513与阴极罐506电连接。在阳极帽侧上，设有安全孔514，用于调节电池的内压。象上述一样，该安全孔能将电解液提取到外部。
示于图10中的棱柱形电池包括通过集电器并联集成于有帽盖的电池壳609中的多个单元电池，其中每个单元电池皆包括其中有电解液的隔离体607，隔离体插在含阳极活性材料的阳极601与含阴极活性材料的阴极603之间。阳极601与阳极端605电连接，阴极603与阴极端606电连接。棱柱形电池具有设于电池壳609的帽盖上的多个安全孔614。
下面，将说明每个电池的构成。
填料(410，510)可以用例如氟树脂、聚酰树脂、聚砜树脂或各种橡胶构成。图8和9所示结构的电池的密封一般可以通过利用填料堵缝的方法进行。除此之外，可以利用玻璃密封、粘合剂密封、焊接或软钎焊密封。
示于图9中的绝缘片511可以用有机树脂和陶瓷构成。
下面是关于按本发明回收其构成部件的密封型电池，在图8或9所示结构的情况下，电极端、阴极罐和阳极帽分别作相当于装各电池部件的所述密封型电池的电池壳。特别是，在图8所示结构情况下，阴极罐406和阳极帽405分别用作同时作输出端的电池壳。在图9所示结构情况下，阴极罐506和阳极帽505分别用作也能作端子的电池壳。也能作端子的这种电池壳可以是不锈钢、镀钽不锈钢、镀铜不锈钢或镀镍不锈钢。
在图8和9所示结构中，由于阴极罐(406，506)和阳极帽(405，505)分别也能作电池壳，要求它们由不锈钢构成。
对于图10所示这种结构，在阴极罐和阳极帽都不能作电池壳时，电池壳罐包括如锌等金属、如聚丙烯等塑料及金属或玻璃纤维与塑料的复合材料。
在图9(其中设有安全孔514)或图10(其中设有安全孔614)情况下，为了确保电池内压突然增大时的安全，要求按本发明回收其构成部件的密封型电池设有合适的安全孔，用于与外界连通，从而减小电池的内压。安全孔可以由包括橡胶、弹簧、金属球或安全金属箔等材料构成。象上述一样，该安全孔可提取电池中的电解液。
下面将说明用于本发明的密封型电池的阳极、阴极、隔离体和电解质。
阳极利用含水电解液且其构成部件由本发明回收的密封型电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池和镍锌电池。
这些电池的阳极包括含铅、镉、吸氢合金或锌的阳极活性材料，还包括阳极集电器。
按本发明回收其构成部件的密封型电池还包括各种锂电池。这些锂电池的阳极包括在放电之前使锂保存于其中的主要部件和阳极集电器。
这种主要部件的具体实例是锂金属、锂能嵌入其中的碳材料、过渡金属氧化物和锂合金。
阳极集电器用于供应电流，使之为进行充放电时的电极反应进行有效地消耗，或收集所产生的电流。
阳极集电器可以由高导电性且对电池反应不活泼的合适材料构成。
这种材料的具体例有如Ni、Ti、Cu、Al、Pt、Pd、Au和Zn等金属，如不锈钢等这些金属的合金，两种或两种以上所述金属构成的复合金属。
阳极集电器可以是平板形、箔形、网眼形、多孔海绵形、冲孔金属形或延展金属形。
阴极按本发明回收其构成部件的密封型电池的阴极一般包括阴极集电器、阴极活性材料、导电辅料及粘合剂。
阴极通常由在能作阴极集电器的部件上设置的阴极活性材料、导电辅料和粘合剂的混合物来构成。
导电辅料可以包括石墨、如ketjen黑和乙炔黑等碳黑和镍等的金属细粉末。
用非水系列电解液的情况下，粘合剂可以是如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃，如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等的氟树脂。
在用含水系列电解液情况下，粘合剂可以是纤维素、聚乙烯醇和聚氯乙烯，另外可以是那些非水系列电解液情况下的粘合剂。
其中用含水系列电解液且其构成部件按本发明进行回收的密封型电池，例如铅酸电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池或镍锌电池，其阴极活性材料用氧化铅、氢氧化正镍(III)或氢氧化镍。
其构成部件按本发明进行回收的密封型电池还包括各种锂电池。这些锂电池的阴极活性材料通常用选自过渡金属氧化、过渡金属硫化物、锂-过渡金属氧化物和锂-过渡金属硫化物中的化合物。这些过渡金属氧化物和过渡金属硫化物的金属可以包括部分有d-轨道或f-轨道的金属。这种金属的具体例是Sc、Y、镧系元素、锕系元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag和Au。其中Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu特别合适。
其构成部件按本发明回收的密封型电池的阴极集电器用于供应电流，使之为进行充放电时的电极反应进行有效地消耗，或收集所产生的电流。因此，要求阴极集电器由高导电性且对电池反应不活泼的材料构成。
构成阴极集电器的材料可以包括Ni、Ti、Cu、Al、Pt、Pd、Au和Zn等金属，如不锈钢等这些金属的合金，两种或两种以上所述金属构成的复合金属。
阴极集电器可以是平板形、箔形、网眼形、多孔海绵形、冲孔金属形或延展金属形。
这里上述阳极或阴极活性材料中的术语“活性材料”是指在电池中重复进行充放电电化学可逆反应的材料。所述活性材料除所述自身能进行上述反应的材料外还包括能参与上述反应的材料。
隔离体其构成部件按本发明进行回收的密封型电池的隔离体设置在阳极和阴极之间，用于防止阳极和阴极间内部短路。另外，隔离体还用于装电解液。
需要隔离体为能使电池中参与充放电反应的离子通过的多孔结构，还需要隔离体相对电解液稳定，不溶于电解液。
隔离体通常由无纺织物或具有微孔结构的由玻璃、如聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃、氟树脂或聚酰胺制成的薄膜构成。另外，隔离体也可以由具有大量微孔的金属氧化膜或与金属氧化物化合的树脂膜。
电解质按本发明回收其构成部件的密封型电池的电解液可以用合适的电解质，如溶于溶剂的所述电解质的溶液或具有利用胶凝剂固化的所述溶液的材料。
然而，将合适的电解质溶于溶剂所获得的电解液通常是装在隔离体中使用的。
电解质的导电性越高越好。特别地，要求用25℃下导电性在1×10- 3S/cm以上、最好在5×10-3S/cm以上的电解质。
铅酸电池用硫酸水溶液作电解质。
镍镉电池、镍金属氢化物电池或镍锌电池用强碱的水溶液作电解质。特别地，通常用加了氢氧化锂的氢氧化钾水溶液作电解质。
锂电池通常用溶于给定溶剂的给定电解质作电解质。
电解质可以包括如硫酸、盐酸和硝酸等无机酸，Li+(锂离子)与如BF4-、PF6-、ClO4-、CF3SO3-、或BPh4-(Ph为苯基)的路易斯酸离子构成的盐，及两种或两种以上所述盐的混合物。
除此之外，也可以用上述路易斯酸离子与如钠离子、钾离子、四烃基氨离子等阳离子构成的盐。
在任何情况下，要求例如在减压条件下热处理脱水或脱氧后使用上述盐。
电解质溶于其中的溶剂包括乙腈、苄腈、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、硝基苯、二氯乙烷、二乙氧基乙烷、1，2-二甲氧基乙烷、氨苯、γ-丁内酯、二氧戊环、四氢塞吩矾、硝基甲烷、二甲硫、二甲亚矾、甲酸甲酯、3-甲基-2-口恶二唑烷酮(oxdazolydinone)、2-甲基四氢呋喃、3-丙基斯德酮、二氧化硫、膦
氯、亚硫酰氯、氯化硫、及它们中两种或两种以上的混合物。
要求在用之前将这些溶剂用活性铝土、分子筛、五氧化二磷、氯化钙进行脱水处理。另外，还可以在由含碱金属的惰性气体构成的气氛中对它们进行蒸馏，除去湿汽和外来杂质。
为了防止电解液泄漏，要求用合适的胶凝剂使电解液胶凝。
在这种情况下，可用的胶凝剂包括具有能吸收电解液的溶剂膨胀的性质的聚合物。这种聚合物的具体例是聚环氧乙烷、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺。
下面将结合实施例详细进行说明，但该说明仅是为了说明，并不是用这些实例对本发明的范围进行限制。
实施例1在该实施例中，根据图1所示的流程，用图3所示的设备作为先前说明的回收设备的一部分，打开具有图10所示结构的棱柱形镍金属氢化物电池的电池壳，然后进行清洗，再将之分部件立的电池部件，并分别进行回收。
作为上述电池，采用用过的棱柱形镍金属氢化物电池，包括阴极，其中含多孔镍材料，其多孔结构填充着镍氢氧化物和镍的细颗粒；阳极，其中含多孔镍材料，其多孔结构填充着粉末状储氢合金和粘合剂；由加有氢氧化锂的氢氧化钾水溶液构成的电解液；及由聚丙烯制成的电池外壳。
下面将结合图1和3依次解释减弱电池中离子导电性、打开、和回收的步骤。
1.在棱柱形镍金属氢化物电池的端子上接一电容，然后将电池放电，从而将电池中残余的电量传递给电容。
2.这样放了电的电池置于图3所示设备中，使其安全孔-支撑面向下，如图3所示。
3.开动真空装置105的真空泵，打开排气阀109，使存储箱104内减压，然后关闭排气阀109。然后，打开开关阀108，开启电池的安全孔。由此，增加电池内压，结果将电池中的电解液提取到提取管103，然后流进存储箱104。之后，打开泄漏阀113，把氮气引入设备中，从而使存储箱104恢复到大气压。然后，从设备中取出其电解液已被提取出来的电池。
回收存储箱104中的电池的电解液。这样回收的电解液可以经过过滤和提纯后再利用。
4.将已在步骤3中将其电解液提取出来而获得的电池置于高压水切割设备中，用3500Kg/cm2的高压水(含粉状磨料)向电池喷射，切割并打开电池外壳。
5.从在步骤4所获得的打开的电池中取出阴极、阳极和隔离体，清洗并干燥，然后分类并回收。
这种情况下，因为电解液已在步骤3中从电池中提取出来，即使在取出阴极和阳极时它们相互接触，也不会有能量损失，可以安全回收。
关于以上处理，在提取电解液之前，用阻抗计测量用过的棱柱形镍金属氢化物电池的正极端和负极端的阻抗，结果是2mΩ。以同样方法测量已提取出了其电解液的用过的棱柱形电池的端子间阻抗，结果是大于5MΩ。这说明经过上述冷却，电池内阻看上去已极大地增加。
在本实施例中，说明了对棱柱形镍金属氢化物电池的回收。
但该例的回收方法并不是限制性的。该回收方法对于如镍镉电池、铅电池和包括锂离子电池的锂电池等使用液态电解质且具有安全孔的密封型电池来说是有效的。
实施例2在该实施例中，根据图2所示的流程，用图5所示的冷却和开封设备，打开具有图9所示结构的圆柱形锂电池的电池壳，然后进行清洗，再将之分部件立的电池部件，并分别进行回收。
作为上述电池，用过的废锂原电池包括在延展的镍金属上层压锂金属箔形成的阳极；在镍筛网部件上施加浆料(由混合二氧化锰(作阴极活性材料)、乙炔黑(作导电辅料)和聚偏氟乙烯(作粘合剂)而获得的)，并进行干燥而形成的阴极；包括有大量孔的聚丙烯部件的隔离体；由在由碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)构成的混合溶剂中溶入1M(mol/l)的四氟硼酸锂获得的电解液。通过堵缝来密封该电池。并用不锈钢作电池壳。
下面将结合图2和5依次解释按图2的流程在冷却电池前的放电和回收电池中的残余电量的步骤、冷却电池步骤、开封步骤、和回收步骤。
1.在用过的圆柱形一次锂电池的输出端子上接一电容器，然后将电池放电，从而将电池中残余的电量传递给电容器。
2.用图5所示的冷却设备201，将在步骤1中放了电的电池浸入液氮中，然后将电池冷却到低于电解液中的混合有机溶剂(由碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯构成)的凝固点温度，从而减弱电池的离子导电性。
象实施例1一样，用阻抗计测量冷却处理前后正极端和负极端间的阻抗。测量结果显示冷却处理前为60mΩ，冷却处理后为大于50KΩ。
除此之外，在冷却电池的同样条件下只冷却电解液，然后测量冷却前后电解液的离子导电性，结果发现，经冷却处理，冷却前的离子导电性看上去减小到1/10。
3.在Ar气气氛中取出在步骤2中冷却了的电池，将电池固定在工作台(图5中的207)上，然后由传输机构(图5中的208)传输到含由高压水切割设备构成的开封设备(图5中204)的开封区，将含有粉末状磨料的3500Kg/cm2的超高压水通过喷嘴喷向电池，切割并打开电池的外壳。
4.用甲醇清洗这样开封的电池，电池中的活性锂变成醇化锂。然后，回收构成电解液的混合溶剂和甲醇。从作电池外壳的圆柱形罐中取出阳极、隔离体、和阴极，分别进行回收。
实施例3在该实施例中，根据图2所示的流程，用图5所示的冷却和开封设备，打开具有图8所示结构的硬币形充电锂电池的电池壳，然后进行清洗，再将之分部件立的电池部件，并分别进行回收。
作为上述电池，用过的废锂硬币形电池包括在延展的镍金属上层压锂金属箔形成的阳极；在镍筛网部件上施加浆料(混合二氧化锂-锰(作阴极活性材料)、乙炔黑(作导电辅料)和聚偏氟乙烯(作粘合剂)获得混合物，并在所述混合物中加入N-甲基吡酮而获得的)，再进行干燥而形成的阴极；由在由碳酸二乙酯和碳酸丙酯以相同的混合比构成的混合溶剂中溶入1M(mol/l)的四氟硼酸锂，并加入聚环氧乙烷进行固化获得的聚合物固态电解质。通过堵缝来密封该电池。并用不锈钢作锂电池的电池外壳。
下面将结合图2和5依次解释按图2的流程在冷却电池前的放电和回收电池中的残余电量的步骤、冷却电池步骤、开封步骤、和回收步骤。
冷却装置(图5中的冷却设备201)用利用压缩气的冷却设备(美国VORTEX公司生产的商标名为VORTEX TUBE)。压缩气用CO2气。
1.通过上述冷却设备201的气体供应口送入5Kg/cm2的CO2气，将-40℃的CO2冷风喷向用过的硬币形充电锂电池，从而将该电池冷却到低于聚合物固态电解质中的聚环氧乙烷的玻璃转变温度。
象实施例1一样，用阻抗计测量冷却处理前后正极端和负极端间的阻抗。测量结果显示冷却处理前为500mΩ，冷却处理后为大于5MΩ。由此以象实施例2一样的方法测量电解液的离子导电性，发现，由于冷却处理，冷却前的离子导电性看上去减小到1/10。
2.在CO2气气氛中取出在步骤1中冷却了的电池，将电池固定在工作台(图5中的207)上，然后由传输机构(图5中的208)传输到含由YAG激光切割设备构成的开封设备(图5中204)的开封区，用激光照射电池，切割并打开电池的外壳。
3.从已切开的作电池外壳的充电电池罐中取出阳极、聚合物固态电解质和阴极，并分别进行回收。
实施例4在该实施例中，根据图2所示的流程，用图5所示的冷却和开封设备，打开具有图9所示结构的圆柱形充电锂电池的电池壳，然后进行清洗，再将之分部件立的电池部件，并分别进行回收。
作为上述电池，用过的圆柱形充电锂电池包括在铜箔上施加浆料(混合天然石墨和聚偏氟乙烯(作粘合剂)获得混合物，并在混合物中加入N-甲基吡酮而获得的)，再进行干燥而形成的阳极；在铝箔上施加浆料(混合锂-钴氧化物材料(作阴极活性材料)、乙炔黑(作导电辅料)和聚偏氟乙烯(作粘合剂)获得混合物，并在混合物中加入N-甲基吡酮而获得的)，再进行干燥而形成的阴极；由具有大量孔的聚乙烯部件构成的隔离体；在由碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以相同的混合比构成的混合溶剂中溶入1M(mol/l)的四氟硼酸锂获得的电解液。通过堵缝来密封该电池。并用不锈钢作锂电池的电池外壳。
下面将结合图2和5依次解释按图2的流程在冷却电池前的放电和回收电池中的残余电量的步骤、冷却电池步骤、开封步骤、和回收步骤。
冷却装置(图5中的冷却设备201)用利用压缩气的冷却设备(美国VORTEX公司生产的商标名为VORTEX TUBE)。压缩气用Ar气。
1.在圆柱形充电锂电池的输出端子上接一电容器，然后将电池放电，从而将电池中残余的电量传递给电容器。
2.通过上述冷却设备201的气体供应口送入7Kg/cm2的Ar气，将-30℃的CO2冷风喷向已在步骤1中放了电的废圆柱形充电锂电池，从而将该电池冷却到低于电解液中的混合溶剂(碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯)的凝固点温度。
象实施例1一样，用阻抗计测量冷却处理前后正极端和负极端间的阻抗。测量结果显示冷却处理前为80mΩ，冷却处理后为大于5KΩ。由此以象实施例2一样的方法测量电解液的离子导电性，发现，由于冷却处理，冷却前的离子导电性看上去减小到1/10。
3.在Ar气气氛中取出在步骤2中冷却了的电池，将电池固定在工作台(图5中的207)上，然后由传输机构(图5中的208)传输到含由超高压切割设备构成的开封设备(图5中204)的开封区，将3500Kg/cm2的超高压水(含有粉末状磨料)喷向电池，切割并打开电池的外壳。
4.用水清洗这样开封的电池，电池中的活性锂转变成氢氧化锂。然后，再清洗，回收构成电解液的混合溶剂、甲醇和水。从作电池外壳的圆柱形罐中取出阳极、隔离体和阴极，分别进行回收。蒸镏上述构成电解液的混合溶剂、甲醇和水，分别回收电解质、有机溶剂、和甲醇。
实施例5在该实施例中，根据图2所示的流程，打开具有与实施例4相同结构的圆柱形充电锂电池的电池壳，然后进行清洗，再将之分部件立的电池部件，并分别进行回收。
下面将结合图2依次解释按图2的流程在冷却电池前的放电和回收电池中的残余电量的步骤、冷却电池步骤、开封步骤、和回收步骤。
1.在圆柱形充电锂电池的输出端子上接一电容器，然后将电池放电，从而将电池中残余的电量传递给电容器。
2.将已在步骤1中放了电的废圆柱形充电锂电池浸入充满了水的容器中，然后，进行快速冷冻，从而用冰封闭该电池。
象实施例1一样，用阻抗计测量冷却处理前后正极端和负极端间的阻抗。测量结果显示冷却处理前为80mΩ，冷却处理后为大于3KΩ。由此以象实施例2一样的方法测量电解液的离子导电性，发现，由于冷却处理，冷却前的离子导电性看上去减小到1/10。
3.在氮气气氛中取出在步骤2中用冰封闭了的电池，将电池固定在工作台上，然后传输到能高速旋转以便切割物体的盘形刀具上，切割用冰封闭了的电池，从而打开电池的外壳。
4.用丙酮清洗这样开封的电池，回收构成电解液的混合溶剂、丙酮和水。从作电池外壳的圆柱形罐中取出阳极、隔离体和阴极，分别进行回收。蒸镏上述构成电解液的混合溶剂、甲醇和水，分别回收电解质、有机溶剂、和甲醇。
实施例6在该实施例中，根据图2所示的流程，打开具有图10所示结构的棱柱形充电锂电池的电池壳，然后进行清洗，再将之分部件立的电池部件，并分别进行回收。尽管图10中未示出，但在所述棱柱形充电锂电池中，由铝合金制成的电池壳与具有一对输出端和输入端及多个安全孔的电池帽盖借助于O形环和夹具组装在一起。
作为上述电池，用过的棱柱形充电锂电池包括在铜箔上施加浆料(混合天然石墨和聚偏氟乙烯(作粘合剂)获得混合物，并在混合物中加入N-甲基-2吡酮而获得的)，再进行干燥而形成的阳极；在铝箔上施加浆料(混合锂-钴氧化物材料(作阴极活性材料)、乙炔黑(作导电辅料)和聚偏氟乙烯(作粘合剂)获得混合物，并在混合物中加入N-甲基吡酮而获得的)，再进行干燥而形成的阴极；由具有大量孔的聚乙烯部件构成的隔离体；在由碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以相同的混合比构成的混合溶剂中溶入1M(mol/l)的四氟硼酸锂获得的电解液。该电池是密封的，并插有为了缩短阴极和阳极间的距离的受压刀片形弹簧。
下面将结合图2依次解释按图2的流程在冷却电池前的放电和回收电池中的残余电量的步骤、冷却电池步骤、开封步骤、和回收步骤。
冷却手段是干冰-甲醇。
1.在棱柱形充电锂电池的输出端子上接一电容器，然后将电池放电，从而将电池中残余的电量传递给电容器。
2.将已在步骤1中放了电的用过的棱柱形充电锂电池浸入把干冰加入甲醇中获得的冷冻剂中，从而将该电池冷却到低于电解液中的混合溶剂(碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯)的凝固点温度，以便减弱电池中的离子导电性。
象实施例1一样，用阻抗计测量冷却处理前后正极端和负极端间的阻抗。测量结果显示冷却处理前为70mΩ，冷却处理后为大于1MΩ。由此以象实施例2一样的方法测量电解液的离子导电性，发现，由于冷却处理，冷却前的离子导电性看上去减小到1/10。
3.在Ar气气氛中取出在步骤2中冷却了的电池，松开夹具，取下具有安全孔的电池帽盖，从而打开电池的外壳。
4.从这样开封的电池中取出阳极、隔离体、阴极和刀片形弹簧，然后用甲醇清洗，并分别行回收阳极、隔离体、阴极、刀片形弹簧、构成电解液的混合溶剂及甲醇。蒸镏上述构成电解液的混合溶剂和甲醇，分别回收电解质、有机溶剂和甲醇。
顺便提及，在上述2-6每个实施例中，对10个电池进行回收，既没产生烟也没产生火花，电池部件没有因燃烧等而受损，在任何情况下皆能很好地回收电池部件。
在上述2-6每个实施例中，已对密封型锂电池作了说明。但这些实施例中任何一个的回收方法并不是限制性的。在这些实施例中说明的回收方法对于回收如镍金属氢化物电池、镍镉电池、铅电池等其它密封型电池都是有效的。如上所述，根据本发明，可以更安全地、且同时能极很好地防止电池受损地、高回收率地回收任何废密封型电池的部件。回收设备(系统)能以合理的成本较容易地回收密封型电池的部件。
权利要求
1.一种回收密封型电池的部件的方法，所述电池至少包括密封在电池外壳内的阴极、阳极和电解质，其特征在于，所述方法包括以下步骤(a)减弱所述密封型电池的所述阴极与阳极间离子导电性；和(b)在所述步骤(a)后打开所述密封型电池的外壳。
2.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，密封型电池用电解液作阳极与阴极间的电解质，所述步骤(a)是将电解液或其溶剂提取到电池壳外的步骤。
3.根据权利要求2的回收方法，其特征在于，密封型电池有安全孔，使电池壳内外具有不同压力，以便开启所述安全孔，从而通过所述安全孔将电解液或其溶剂提取到电池壳外。
4.根据权利要求3的回收方法，其特征在于，设置有安全孔的密封型电池部分面向下，以便通过所述安全孔将电解液或其溶剂提取到电池壳外。
5.根据权利要求2的回收方法，其特征在于，回收提取到电池壳外的电解液或其溶剂。
6.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，通过至少冷却密封型电池进行步骤(a)。
7.根据权利要求6的回收方法，其特征在于，密封型电池用电解液作阴极与阳极间的电解质，将密封型电池冷却到低于电解液中的溶剂的冰点温度。
8.根据权利要求6的回收方法，其特征在于，密封型电池中用由聚合物固化形成的聚合物固态电解质，将密封型电池冷却到低于聚合物固态电解质中的聚合物的玻璃转变温度。
9.根据权利要求6的回收方法，其特征在于，用由选自氮气、氩气、氦气、二氧化碳气和碳氟化合物气中的一种或几种气体构成的压缩不燃烧气冷却密封型电池。
10.根据权利要求6的回收方法，其特征在于，将密封型电池浸入冷却剂或液化气中冷却之。
11.根据权利要求10的回收方法，其特征在于，冷却剂是干冰和甲醇的混合物或干冰和乙醇的混合物。
12.根据权利要求10的回收方法，其特征在于，液化气是液氮。
13.根据权利要求6的回收方法，其特征在于，将密封型电池浸入水中，然后将之与所述水一起冷冻，用所产生的冰封闭密封型电池，并在用冰封闭密封型电池的状态下打开该电池。
14.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，在不燃烧气氛中进行步骤(b)。
15.根据权利要求14的回收方法，其特征在于，不燃烧气氛由选自氮气、氩气、氦气、二氧化碳气和碳氟化合物气中的一种或几种气体构成。
16.根据权利要求9的回收方法，其特征在于，在与冷却密封型电池所用相同的气体构成的不燃烧气氛中进行步骤(b)。
17.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，利用选自高压水切割法、能量束切割法和机械切割法中的方法进行步骤(b)。
18.根据权利要求17的回收方法，其特征在于，高压水切割法是通过喷嘴喷射含磨料的高压水的方法。
19.根据权利要求17的回收方法，其特征在于，用于能量束切割法的能量束是激光束。
20.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，密封型电池是利用锂离子的氧化还原反应的锂电池。
21.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，密封型电池是利用氢离子的氧化还原反应的镍金属氢化物电池，其中用储氢合金作阳极材料。
22.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，密封型电池是镍镉电池。
23.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，密封型电池是铅酸电池。
24.根据权利要求20的回收方法，其特征在于，还包括在步骤(b)后使反应剂与锂电池中所含活性锂反应以减弱所述活性锂的反应性的步骤。
25.根据权利要求24的回收方法，其特征在于，反应剂由选自水、醇、酸和二氧化碳中的一种或几种构成。
26.根据权利要求20的回收方法，其特征在于，还包括在步骤(b)后用有机溶剂清洗打开的锂电池的步骤。
27.根据权利要求26的回收方法，其特征在于，有机溶剂是不能与水产生共沸物的有机溶剂。
28.根据权利要求26的回收方法，其特征在于，还包括在用有机溶剂清洗后将密封型电池分离部件立的电池部件，并回收这些密封型电池的构成部件的步骤。
29.根据权利要求1的回收方法，其特征在于，在步骤(a)之前，根据密封型电池的形状或种类将它们分类。
30.根据权利要求1的回收方法，产生还包括在步骤(a)之前，放掉密封型电池中残余电量的步骤。
31.根据权利要求30的回收方法，其特征在于，在放掉残余电量的步骤回收放掉的能量。
32.一种回收密封型电池的部件的设备，所述电池至少包括装在电池外壳内的阴极、阳极和电解质，其特征在于，所述设备包括减弱所述密封型电池的所述阴极与阳极间离子导电性的装置(i)和打开所述密封型电池外壳的装置(ii)。
33.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，密封型电池用电解液作阳极和阴极间电解质，装置(i)包括液体提取装置(i-a)，用于将电解液或其溶剂提取到电池壳外。
34.根据权利要求33的回收设备，其特征在于，密封型电池具有设置有安全孔的帽盖，液体提取装置(i-a)包括通过安全孔使电池壳内外产生不同压力以便开启所述安全孔从而将电解液或其溶剂提取到电池壳外的装置(i-b)。
35.根据权利要求34的回收设备，其特征在于，装置(i-b)至少包括能抽成真空的容器(i-c)，该容器设置有排气装置。
36.根据权利要求35的回收设备，其特征在于，容器(i-c)有一能与密封型电池的外壳外壁部分紧密接触或相联的部件，所述外壁部分包括帽盖部分，所述部分包括安全孔附近部分，所述部件有一开口，所述外壁部分通过该开口与容器(i-c)连通，以便能将密封型电池中的电解液或其溶剂通过所述部件提取到容器(i-c)中。
37.根据权利要求35的回收设备，其特征在于，在容器(i-c)上通过一个阀设置一能引入空气、氮气或惰性气体的通道。
38.根据权利要求34的回收设备，其特征在于，形成包括含安全孔附近部分在内的电池壳外壁的一部分或全部及容器(i-c)的密闭空间，使安全孔置于所述密闭空间内，所述密闭空间的内压可以降低到低于密封型电池的内压，因而可能将密封型电池中的电解液或其溶剂提取到所述密闭空间中。
39.根据权利要求38的回收设备，其特征在于，利用排气装置使容器(i-c)的内压降低到低于大气压后，形成密闭空间。
40.根据权利要求38的回收设备，其特征在于，在形成密闭空间后，利用连在容器(i-c)上的排气装置使密闭空间的内压降低到低于密封型电池的内压。
41.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，装置(i)至少包括冷却密封型电池的装置(i-d)。
42.根据权利要求41的回收设备，其特征在于，冷却装置(i-d)用于将密封型电池冷却到低于电解液中溶剂的冰点温度。
43.根据权利要求41的回收设备，其特征在于，在密封型电池中用由聚合物固化形成的聚合物固体电解质作电解质，冷却装置(i-d)用于将密封型电池冷却到低于聚合物固体电解质中聚合物的玻璃转变温度。
44.根据权利要求41的回收设备，其特征在于，冷却装置(i-d)中使用由选自氮气、氩气、氦气、二氧化碳气和碳氟化合物气中的一种或几种气体构成的不燃烧压缩气。
45.根据权利要求41的回收设备，其特征在于，冷却装置(i-d)中使用冷却剂或液化气。
46.根据权利要求45的回收设备，其特征在于，冷却剂是干冰和甲醇的混合物或干冰和乙醇的混合物。
47.根据权利要求45的回收设备，其特征在于，液化气是液氮。
48.根据权利要求41的回收设备，其特征在于，冷却装置(i-d)将密封型电池浸入水中，并将之与所述水一起冷冻，用所产生的冰密闭密封型电池，打开装置(ii)打开用冰密闭的密封型电池。
49.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，打开装置(ii)包括能使将于其中利用打开装置打开密封型电池的气氛变成不燃烧气氛。
50.根据权利要求49的回收设备，其特征在于，不燃烧气氛由由选自氮气、氩气、氦气、二氧化碳气、水蒸汽和碳氟化合物气中的一种或几种气体构成。
51.根据权利要求50的回收设备，其特征在于，在由与利用冷却装置(i-d)冷却密封型电池所用相同气体构成的气氛中，利用打开装置(ii)打开密封型电池。
52.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，打开装置(ii)包括选自高压水切割装置、能量束切割装置和机械切割装置中的切割装置。
53.根据权利要求52的回收设备，其特征在于，高压水切割装置包括喷嘴，该装置是一通过喷嘴喷射含磨料的高压水的装置。
54.根据权利要求52的回收设备，其特征在于，能量束切割用的能量束是激光束。
55.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，密封型电池是利用锂离子的氧化还原反应的锂电池。
56.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，密封型电池是利用氢离子的氧化还原反应的镍金属氢化物电池，其中用储氢合金作阳极材料。
57.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，密封型电池是镍镉电池。
58.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，密封型电池是铅酸电池。
59.根据权利要求55的回收设备，其特征在于，还包括在打开锂电池后使反应剂与锂电池中所含活性锂反应以减弱所述活性锂的反应性的装置。
60.根据权利要求59的回收设备，其特征在于，反应剂由选自水、醇、酸和二氧化碳中的一种或几种材料构成。
61.根据权利要求32的回收设备，其特征在于，还包括在打开密封型电池后用有机溶剂清洗打开的锂电池的步骤。
62.根据权利要求61的回收设备，其特征在于，有机溶剂是不能与水产生共沸物的有机溶剂。
63.根据权利要求61的回收设备，还包括在用有机溶剂清洗打开的电池后回收构成电池的部件的装置。
64.根据权利要求32的回收设备，还包括在冷却所述电池之前根据密封型电池的形状或种类将它们分类的装置。
65.根据权利要求32的回收设备，还包括在冷却所述电池之前放掉密封型电池中残余电量的装置。
66.根据权利要求65的回收设备，其特征在于，放电装置包括回收放掉的能量的装置。
67.根据权利要求50的回收设备，还包括回收打开气氛中的不燃烧气体及提纯所回收的不燃烧气体便于再利用的装置。
68.根据权利要求44的回收设备，还包括回收冷却密封型电池时所用的气体及提纯在收气体便于再利用的装置。
全文摘要
一种回收密封型电池的部件的方法,所述电池至少包括密封在电池外壳内的阴极、阳极和电解质,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(a)减弱所述密封型电池的所述阴极与阳极间离子导电性;和(b)在所述步骤(a)后打开所述密封型电池的外壳。一种适于实施所述回收方法的设备。
文档编号H01M10/06GK1170968SQ97109939
公开日1998年1月21日 申请日期1997年3月5日 优先权日1996年3月5日
发明者川上総一郎, 小林直哉, 浅尾昌也 申请人:佳能株式会社