• 청정기술
• /
• 제30권1호
• /
• pp.28-36
• /
• 2024

전기차의 수요가 증가함에 따라 리튬이온전지의 시장 또한 급증하고 있다. 리튬이온전지의 배터리 수명은 제한되어 있으며, 수명을 다한 배터리의 교체 필연적이므로 폐리튬이온전지 배터리가 발생하게 된다. 이에 리튬이온전지 중 폐리튬인산철(LiFePO₄, 이하 LFP라고 함) 양극재 분말에서부터 리튬은 선택적으로 선침출하고 인산철(FePO₄) 분말을 회수하였다. 회수된 인산철 분말은 탄산나트륨(Na₂CO₃) 분말과 혼합하여 열처리하여 그 결정상을 확인하였다. 열처리 온도를 변수로 하였고, 이후 증류수를 이용하여 수침출 후 각 성분의 침출률 및 분말 특성을 비교하였다. 본 연구에서 리튬은 약 100% 침출률을 보였고 800 ℃에서 열처리한 분말의 경우 인이 약 99% 침출되었으며, 침출 잔사는 Fe₂O₃ 단일 결정상으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 폐LFP 분말로부터 리튬, 인 그리고 철 성분을 개별적으로 분리 및 회수할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제33권1호
• /
• pp.58-68
• /
• 2024

핵심광물인 니켈, 코발트, 리튬은 NCM계 리튬이온배터리(이하 LIB)의 양극소재로 알려져 있다. 탄소중립 기조에 따라 전기자동차의 보급량 증가로 핵심광물 수요도 증가할 것으로 예상된다. 하지만, LIB용 핵심광물 Li, Co, Ni의 수요대비 공급 부족으로 인해, 폐리튬이온배터리(EOL LIB)의 리싸이클링 수요가 증가할 것으로 예상된다. EOL LIB(폐 LIB) 재활용은 유해화학물질 무기산 침출제인 염산(HCl), 질산(HNO₃), 황산(H₂SO₄)을 침출공정에 적용하여 재활용한다. 본 연구에서는 친환경 대체침출제 메탄술폰산(이하 MSA)의 적용 가능성을 검토하였다. 또한, 침출제 농도, 환원제 농도, 침출시간, 광액농도(P/D), 온도 등의 침출인자가 NCM Black mass 침출에 미치는 영향을 연구하였다. 침출실험 결과, 침출제와 환원제 농도, 침출시간, 침출온도가 증가함에 따라 목적금속 Ni, Li, Co, Mn의 침출률이 향상됨을 확인하였고, 금속의 최대 침출률은 80℃에서 99% 이상으로 나타났다. 또한, MSA는 NCM Black mass 대상 침출에 적용하여 Ni, Li, Co, Mn을 회수할 수 있음을 확인하였다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
• /
• 제49권6호
• /
• pp.328-334
• /
• 2000

A lithium ion secondary battery using carbon as a negative electrode has been developed. Further improvements to increase the cell capacity are expected by modifying the structure of the carbonaceous material. There are hopes for the development of large capacity lithium ion secondary batteries with long cycle, high energy density, high power density, and high energy efficiency. In the present paper, needle cokes from petroleum were examined as an anode of lithium ion secondary battery. Petroleum cokes, MCL(Molten Caustic Leaching) treated in Korea Institute Energy Research, were carbonized at various temperatures of 0, 500, 700, $19700^{\circ}C$ at heating rate of $2^{\circ}C$/min for lh. The electrolyte was used lM liPF6 EC/DEC (1:1). The voltage range of charge & discharge was 0.0V(0.05V) ~ 2.0V. The treated petroleum coke at $700^{\circ}C$ had an initial capacity over 560mAh.g which beyond the theoretical maximum capacity, 372mAh/g for LiC6. This phenomena suggests that carbon materials with disordered structure had higher cell capacity than that the graphitic carbon materials.

• 자원리싸이클링
• /
• 제26권2호
• /
• pp.39-45
• /
• 2017

양극흙에서 금의 불균일 분포에 따른 영향을 배제하기 위해 금과 은 금속혼합물을 사용하여 염산과 산화제(질산, 과산화수소, 차아염소산나트륨)의 혼합용액, thiourea 및 thiosulfate에 의한 침출실험을 수행했다. 염산에 산화제로 질산이나 과산화수소를 첨가한 용액에서 금은 모두 용해되었으나, 은의 침출율은 1% 정도이었다. Thiourea와 thiosulfate용액에서 금은 전혀 용해되지 않았다. 산성의 thiourea용액에 제 2철이온을 첨가하면 은의 침출율이 상승했으며 제 2철이온과 황산의 복합효과를 규명하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제6권4호
• /
• pp.584-594
• /
• 1996

본 연구에서는 고령토 침출용액으로부터 고순도의 염화알루미늄 결정을 분리하고자 침출용액의 용존 염화알루미늄의 농도, 결정화 온도 및 염소가스 주입속도 등의 결정화 조건이 염화알루미늄 결정의 순도에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 결정의 순도는 침출용액의 염화 알루미늄의 과포화 농도 수준에 크게 영향을 받았다. 결정화의 조건에 따라 염화알루미늄의 과포화 농도가 낮게 형성되면 철이온의 함유가 낮은 고순도의 염화알루미늄 결정이 생성되었다. 침출용액 내의 과포화 농도 수준은 용액 내의 용존 염화알루미늄의 농도, 염산 농도, 결정화 온도 등에 의해 결정되었다. 그러나 이와 같은 결정화 조건의 변화에도 불구하고 염화알루미늄의 결정 모양은 침상형으로 일정하게 나타났다. 고령토 침출용액의 염산농도 측정을 위하여 Shank [9]가 제시한 Oxalate 적정법을 적용하였으며 고령토 침출용액과 같은 다성분 이온 용액에서도 정확한 염산 농도 측정이 이루어질 수 있음을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제20권4호
• /
• pp.65-70
• /
• 2011

페리튬이온전지 양극활물질인 $LiCoO_2$로부터 코발트와 리튬을 회수하기 위한 기초 연구로 환경친화적인 유기산을 이용하여 코발트와 리튬의 침출에 관한 연구를 실시하였다. 주요 실험 변수로는 유기산 종류 및 농도, 과산화수소 농도, 반응 시간 및 온도 그리고 고액농도비 등 코발트와 리튬의 침출에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대하여 고찰하여 최적 조건을 얻고자 하였다. 실험 결과 사용한 유기산중에서 Latic acid가 코발트 및 리튬의 침출율이 99.9%로 가장 우수 하였다. 한편, 구연산을 이용하여 창출 실험한 결과에서 과산화수소의 농도, citric acid의 농도 및 반응온도가 증가함에 따라 코발트 및 리튬의 침출율이 증가하였다. 그러나 고액농도비가 증가함에 따라 침출율은 감소하는 경향을 보였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제28권5호
• /
• pp.259-266
• /
• 1995

In order to manufacture an attractive waste glass for the permanent and secure disposal of high-level radioactive waste, the complex composition of the simulated nuclear waste glass PNL-7668 was simplified to a composition of sodium borosilicate glass. The substitutions of $Fe_2O_3$ and $Al_2O_3$ were added to examine on the leaching characteristics of simulated nuclear waste glass with variable composition. The leach tests for these glasses were performed according to 'MCC-1, Static Leach Test Procedure' in acid and basic solution. In this study, for the $Al_2O_3$-containing glasses, Na ion release from these glasses was higher in acid solution than in basic solution. As the content of $Fe_2O_3$ was increased in glasses, Na ion release was increased in acid solution, in spite of decrease of amount of total mass diminution.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
• /
• 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
• /
• pp.244-250
• /
• 2003

본 논문에서는 황사빗물이 중ㆍ저준위 방사성 폐기물 시멘트 고화체에 미치는 영향을 알아보았다. 실험은 ANS 16.1 실험법을 채택하였다. Co 핵종을 포함한 시멘트 고화체를 제작한 후, 대기 중 황사성분의 질량농도를 이용해 침출수의 부피, 이온 및 금속의 농도 등을 결정한다. 실험을 위해 대기 중 황사 부하량이나 강수에 포함되는 황사성분의 양, 처분장의 면적 등은 적합한 가정을 통해 결정하였다. 본 논문에서는 황사의 특성에 대해 간략히 소개하고 침출 실험의 준비과정으로 실험 조건을 결정한 후에, 90일간의 침출실험을 통해 나온 결과로 황사빗물에 의한 시멘트 고화체의 영향을 평가ㆍ분석하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
• /
• 한국방사성폐기물학회 2018년도 추계학술논문요약집
• /
• pp.281-282
• /
• 2018

• 자원리싸이클링
• /
• 제17권1호
• /
• pp.80-87
• /
• 2008

주요 성분으로서 철$(Fe^{2+}/Fe^{3+}=1.03)$ 47g/L, 니켈; 23.5g/L, 0.90M $H_2SO_4$의 조성을 갖는 철-니켈 합금 스크랩의 황산 침출액으로부터 시멘테이션법과 용매추출법으로 니켈과 철 이온을 분리하는 연구를 수행하였다 침출액으로부터 니켈 이온의 시멘테이션을 위하여 철 분말이 환원제로 사용되었다. $60{\sim}80^{\circ}C$에서 4.0 당량의 철 분말을 투입하였을 때 니켈 이온의 환원율은 $17{\sim}20%$에 불과하였으며, 이것은 니켈 이온의 환원석출이 $Fe^{3+}$의 환원반응과 황산의 중화반응이 완료된 후에 시작되었기 때문이다. 이로부터 주성분으로 $Fe^{3+}$를 함유하고 있는 침출액으로부터 니켈 이온의 분리회수에 있어서 시멘테이션은 비효율적임이 확인되었다. D2EHPA를 추출제로 사용하는 철 이온의 용매추출을 위하여 $Fe^{2+}$는 $Fe^{3+}$로 전환시켰다. 1.2 당량의 35% $H_2O_2$를 첨가함으로서 침출액에 존재하는 모든 $Fe^{2+}$는 $Fe^{3+}$로 산화되었다. 20 vol.% D2EHPA를 사용하여 cross-current 방식으로 침출액(23.5 g/L $Fe^{3+}$)으로부터 $Fe^{3+}$의 용매추출을 행하였을 때, 4단 추출에서 99.6%의 $Fe^{3+}$를 추출하여 제거할 수 있었으며 순도가 98.5%인 황산니켈 용액이 얻어졌다