배터리의 랜들 등가회로 모델은 기본적으로, 전달 저항 Rct, 전기 이중층 커패시턴스 Cdl, 내부저항 Ri, 그리고 개방회로전압 Voc의 4가지 파라미터로 구성 된다. 본 논문은 실험에 의해 리튬이온 배터리의 모델링을 위한 기본적 4가지 파라미터를 추출하고 운전조건에 따른 특성을 분석한다. 분석 결과를 이용하여 본 연구자에 의하여 제작된 전기 스쿠터의 SOC(State of Charge)를 추정하는 알고리즘을 제안한다.
In the leaching of $LiCoO_2$with a strong acid such as sulfuric and nitric acid, an additional step was needed to recover cobalt and lithium separately from spent lithium ion batteries (LIBs). The leaching of $LiCoO_2$in an oxalic acid solution was investigated to recover cobalt selectively using a low solubility of cobalt oxalate at low pH. Leaching efficiency of 95% of lithium and less than 1% of cobalt were obtained when pure $LiCoO_2$powder was leached in 3M oxalic acid at $80^{\circ}C$ and 50 g/L pulpdensity. Under the above leaching conditions, complete dissolution of lithium was accomplished with mere 0.25% of cobalt in the solution when the cathodic active material collected from spent LIBs was employed. The lithium in the leaching solution can be recovered as a form of carbonate or hydroxide depending on the addition of $Na_2$$CO_3$or LiOH.
In this study, candidate technologies for lithium recovery from the process waste liquid generated in the waste battery recycling process were reviewed, and technologies applicable to the process from the commercialization point of view were reviewed from a qualitative point of view. The evaporation method is difficult to apply because it requires a large-scale land and shows a low recovery rate due to the loss of Li during the concentration process. In the case of precipitation, a commercially available technology shows a high recovery rate due to the high Li/Na selectivity of phosphoric acid, but there are disadvantages in that the process is complicated due to the use of expensive phosphoric acid, requiring a recovery step, and continuous operation is impossible because solids are handled in the Li concentration process. In the case of solvent extraction, if we find an inexpensive extractant with high Li/Na selectivity, continuous operation is possible with the method used in extraction of other metals in the previous step, and when Li is concentrated, continuous operation is possible because it is in a liquid state. If it shows a similar recovery rate compared to precipitation technology, commercialization will be the most likely.
In order to develop polymer electrolyte for lithium/sulfur batteries, highly microporous P(VdF-HFP) membranes were prepared by phase inversion method. Porous structure was controlled by extracting NMP with mixture of deionized water and methanol. Porous structure of the membranes was observed with SEM. Polymer electrolytes were prepared by soaking the porous membranes in 1M $LiCF_3SO_3-TEGDME/EC$. The ionic conductivity of polymer electrolyte was found to be at high as $2\times10^{-3}S/cm$ when the polymer membrane extracted by $80\%$ methanol was used. The microporous polymer electrolyte optimized in this work displayed high ionic conductivity, uniform pore size, low interfacial resistance and stable ionic conductivity with storage time. The ionic conductivity of polymer electrolytes was measured with various lithium salts, and the conductivity showed $3.3\times10^{-3}S/cm$ at room temperature when $LiPF_6$ was used as a lithium salt.
Moon, Hyun Seung;Song, Si Jeong;Tran, Thanh Tuan;Lee, Man Seung
Resources Recycling
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v.31
no.1
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pp.21-28
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2022
The smelting reduction of spent lithium-ion batteries results in metallic alloys of cobalt, nickel, and copper. To develop a process to separate the metallic alloys, leaching of the metallic mixtures of these three metals with H2SO4 solution containing 3% H2O2 dissolved all the cobalt and nickel, together with 9.6% of the copper. Cyanex 301 selectively extracted Cu(II) from the leaching solution, and copper ions were completely stripped with 30% aqua regia. Selective extraction of Co(II) from a Cu(II)-free raffinate was possible using the ionic liquid ALi-SCN. Three-stage cross-current stripping of the loaded ALi-SCN by a 15% NH3 solution resulted in the complete stripping of Co(II). A process was proposed to separate the three metal ions from the sulfuric acid leaching solutions of metallic mixtures by employing solvent extraction.
An experiment was conducted to separate or recover Co and Ni using Cyanex 301 from process by-products and waste resources containing Co and Ni. To separate and recover Co and Ni from simulated leaching solutions, 10 v/v% Cyanex 301 was used as an extractant in this study; Li was not extracted. At equilibrium pH 1.5 and a phase ratio (A/O) of 1.0, 0.44% of Mg and 11.57% of Mn were extracted, and more than 99% of Co and Ni were extracted. McCabe-Thiele diagram analysis confirmed that more than 99.9% of Co and Ni could be extracted simultaneously through two-stage extraction with an extraction phase ratio (A/O) of 2. It was possible to extract Mg and Mn simultaneously through the scrubbing process. In the scrubbing process, more than 99% of Mg and 87% of Mn were scrubbed using 0.05 M of H2SO4, and 99.9% of Mg and more than 80% of Mn were scrubbed using 0.05 M of HCl. In the stripping process, 93% of Co and 5% of Ni were stripped selectively by 3.0 M of H2SO4. However, when 8.0 M of HCl was used as a stripping solution, more than 99.9% of Co and more than 90% of Ni were stripped simultaneously.
Moon, Hyun Seung;Song, Si Jeong;Tran, Thanh Tuan;Lee, Man Seung
Resources Recycling
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v.30
no.6
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pp.36-42
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2021
Spent lithium-ion batteries are treated by reduction-smelting at high temperatures to recover valuable metals. Solvent extraction and precipitation of the HCl leaching solution of reduction-smelted metallic alloys resulted in a filtrate containing Ni(II) and a small amount of Si(IV). Adsorption and precipitation experiments were conducted to recover pure Ni(II) compounds from the filtrate. Si(IV) was selectively loaded onto polyacrylamide, but this method did not efficiently filter the solution due to an increase in viscosity. The addition of Na2CO3 as a precipitant to the filtrate led to the simultaneous precipitation of Ni(II) and Si(IV). However, it was possible to recover nickel oxalate with a purity higher than 99.99% by selectively precipitating Ni(II) with the addition of Na2C2O4 as a precipitant.
Nguyen, Thi Thu Huong;Wen, Jiangxian;Lee, Man Seung
Resources Recycling
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v.31
no.3
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pp.73-80
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2022
Reduction smelting of spent lithium-ion batteries at high temperature produces metallic alloys. Following solvent extraction of the leaching solutions of these metallic alloys with either sulfuric or hydrochloric acid, the raffinate is found to contain Ni(II), Co(II), Mn(II), and Si(IV). In this study, two cationic exchange resins (Diphonix and P204) were employed to investigate the loading behavior of these ions from synthetic sulfate and chloride solutions. Experimental results showed that Ni(II), Co(II), and Mn(II) could be selectively loaded onto the Diphonix resin from a sulfate solution of pH 3.0. With a chloride solution of pH 6.0, Mn(II) was selectively loaded onto the P204 resin, leaving Ni(II) and Si(IV) in the effluent. Elution experiments with H2SO4 and/or HCl resulted in the complete recovery of metal ions from the loaded resin.
본 논문에서는 고출력 리튬이온 18650 셀(cell) 200개를 사용하여 고출력 어플리케이션의 운용 범위와 동적 특성을 적용한 스크리닝 방법을 제안하였다. 전기적 특성 실험 기반 배터리 용량과 OCV(open circuit voltage)의 요소를 고려한 16개의 내부 파라미터를 추출하고 표준편차 기반 가중치를 선정하였다. 선정된 가중치를 각각의 요소에 적용하여 단위 셀의 대표 값을 결정하고 셀 스크리닝을 수행하였다. 기존의 스크리닝 기법과 제안된 스크리닝 기법을 200개의 단위 셀에 적용하여 두 기법의 차이를 비교 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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