Park, Eunmi;Han, Chulwoong;Son, Seong Ho;Lee, Man Seung;Kim, Yong Hwan
Resources Recycling
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v.31
no.3
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pp.27-39
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2022
The global demand for lithium-ion batteries (LIBs) has been continuously increasing since the 1990s along with the growth of the portable electronic device market. Of late, the rapid growth of the electric vehicle market has further accelerated the demand for LIBs. The demand for the LIBs is expected to surpass the supply of lithium from natural resources in the near future, posing a risk to the global lithium supply chain. Moreover, the continuous accumulation of end-of-life LIBs is expected to cause serious environmental problems. To solve these problems, recycling the spent LIBs must be viewed as a critical technological challenge that must be urgently addressed. In this study, recycling LIBs using pyrometallurgical processes and post-processes for efficient lithium recovery are briefly reviewed along with the major accomplishments in the field and current challenges.
Jeong, Soo-Jeong;Lee, Ji-yong;Sohn, Jeong-soo;Hur, Tak
Applied Chemistry for Engineering
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v.17
no.2
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pp.163-169
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2006
A Life Cycle Assessment (LCA) study was carried out to identify and improve the environmental aspects associated with the present incineration system of spent Li-ion batteries (LIBs) in Korea. The environmental impact associated with the landfill of the incineration ash was also assessed in this study, while so far it was excluded in most studies. It was found out that the $CO_{2}$ emission from the electricity generation as well as the incineration process and heavy metals emissions to air and water accounted for about 90% of total environmental impacts. In particular, the effect of the emission of heavy metals were dominant. In oder to improve the current incineration system environmentally, it is needed to incinerate the wastes like spent LIBs which contained relatively high portion of heavy metals separately from other combustible wastes. On the other hand, the effect of the landfill of ash after incineration was insignificant since the ash from the incineration process was chemically stable.
Lee Tae-Hoon;Song Dae-Yong;Ko Won-Il;Kim Ho-Dong;Jeong Ki-Jeong;Park Seong-Won
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2005.06a
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pp.426-427
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2005
Advanced Spent Fuel Conditioning Process (ACP) is a pyrochemical process in which the spent fuel of PWR is transformed into the uranic metal ingot. Through this process, which has been developed in KAERI since 1998, the radioactivity, the radiotoxicity, the heat and the volume of the PWR spent fuel are reduced by a quarter of the original. To demonstrate a lab-scale process and extract the data for the later pilot-scale process, a demonstration facility of ACP (ACPF) is under construction and the lab-scale demonstration is slated for 2006. To establish the safeguardability of ACPF, a safeguards system including a neutron counter based on non-destructive assay, which is named as ACP Safeguards Neutron Counter (ASNC), the ACP Safeguards Surveillance System (ASSS) which consists of two neutron monitors and five IAEA cameras, and Laser Induced Breakdown System (LIBS) have been developed and are ready to be installed at ACPF. The target materials of ACP to assay with ASNC are categorized into three types among which the first is the uranic metal ingot, the second is the salt waste and the last is $UO_2$ and $U_{3}O_8$ powders, rod cuts and hulls. The Pu content of process nuclear materials can be accounted with ASNC. The ASSS is integrated in the ACP Intelligent Surveillance Software (AISS) in which the IAEA camera images and background signals at the rear doors of ACPF are displayed. The composition of special nuclear materials of ACP can be measured with LIBS which can be a supporting measurement tool for ASNC. The conceptual picture of safeguards system of ACPF is shown in Fig. 1.
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.
The present paper deals with the extractive separation and selective recovery of nickel and lithium from the sulfate leachate of cathode scrap generated during the manufacture of LIBs. The conditions for extraction, scrubbing and stripping of nickel from lithium were optimized with an aqueous feed containing $2.54kg{\cdot}m^{-3}$ Ni and $4.82kg{\cdot}m^{-3}$ Li using PC-88A. Over 99.6% nickel was extracted with $0.15kmol{\cdot}m^{-3}$ PC-88A in two counter-current stages at O/A=1 and pH=6.5. Effective scrubbing Li from loaded organic was systematically studied with a dilute $Na_2CO_3$ solution ($0.10kmol{\cdot}m^{-3}$). The McCabe-Thiele diagram suggests two counter-current scrubbing stages are required at O/A=2/3 to yield lithium-scrubbing efficiency of 99.6%. The proposed process showed advantages of simplicity, and high purity (99.9%) nickel sulfate recovery along with lithium to ensure the complete recycling of the waste from LIBs manufacturing process.
A valuable metal recovery from waste resources such as spent rechargeable secondary batteries is of critical issues because of a sharp increase in the amount of waste resources. In this context, it is necessary to research not only recycling waste lithium-ion batteries (LIBs), but also reusing valuable metals (e.g., Li, Co, Ni, Mn etc.) recovered from waste LIBs. In particular, the lithium hydroxide ($LiOH{\cdot}xH_2O$), which is of precursors that can be prepared by the recovery of Li in waste LIBs, can be reused as a catalyst, a carbon dioxide absorbent, and again as a precursor for cathode materials of LIB. However, most studies of recycling the waste LIBs have been focused on the preparation of lithium carbonate with a recovery of Li. Herein, we show the preparation of high purity lithium hydroxide powder along with the precipitation process, and the systematic study to find an optimum condition is also carried out. The lithium carbonate, which is recovered from waste LIBs, was used as starting materials for synthesis of lithium hydroxide. The optimum precipitation conditions for the preparation of LiOH were found as follows: based on stirring, reaction temperature $90^{\circ}C$, reaction time 3 hr, precursor ratio 1:1. To synthesize uniform and high purity lithium hydroxide, 2-step precipitation process was additionally performed, and consequently, high purity $LiOH{\cdot}xH_2O$ powder was obtained.
Recently, the use of lithium ion battery(LIB) has increased. As a result, the price of lithium and the amount spent lithium on ion battery has increased. For this reason, research on recycling lithium in waste LIBs has been conducted1). In this study, the effect of roasting for the selective lithium leaching from the spent LIBs is studied. Chemical transformation is required for selective lithium leaching in NCM LiNixCoyMnzO2) of the spent LIBs. The carbon in the waste EV cell powder reacts with the oxygen of the oxide at high temperature. After roasting at 550 ~ 850 ℃ in the Air/N2 atmosphere, the chemical transformation is analysed by XRD. The heat treated powders are leached at a ratio of 1:10 in D.I water for ICP analysis. As a result of XRD analysis, Li2CO3 peak is observed at 700 ℃. After the heat treatment at 850 ℃, a peak of Li2O was confirmed because Li2CO3 is decomposed into Li2O and CO2 over 723 ℃. The produced Li2O reacted with Al at high temperature to form LiAlO2, which does not leach in D.I water, leading to a decrease in lithium leaching ratio. As a result of lithium leaching in water after heat treatment, lithium leaching ratio was the highest after heat treatment at 700 ℃. After the solid-liquid separation, over 45 % of lithium leaching was confirmed by ICP analysis. After evaporation of the leached solution, peak of Li2CO3 was detected by XRD.
Park, Se-Hwan;Ahn, Seong-Kyu;Chang, Hong Lae;Han, Bo Young;Kim, Bong Young;Kim, Dongseon;Kim, Ho-Dong;Lee, Chaehun;Oh, Jong-Myeong;Seo, Hee;Shin, Hee-Sung;Won, Byung-Hee;Ku, Jeong-Hoe
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.15
no.3
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pp.191-197
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2017
The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has developed a safeguards technology for pyroprocessing based on the Safeguards-By-Design (SBD) concept. KAERI took part in a Member-State Support Program (MSSP) to establish a pyroprocessing safeguards approach. A Reference Engineering-scale Pyroprocessing Facility (REPF) concept was designed on which KAERI developed its safeguards system. Recently the REPF is being upgraded to the REPF+, a scaled-up facility. For assessment of the nuclear-material accountancy (NMA) system, KAERI has developed a simulation program named Pyroprocessing Material Flow and MUF Uncertainty Simulation (PYMUS). The PYMUS is currently being upgraded to include a Near-Real-Time Accountancy (NRTA) statistical analysis function. The Advanced Spent Fuel Conditioning Process Safeguards Neutron Counter (ASNC) has been updated as Non-Destructive Assay (NDA) equipment for input-material accountancy, and a Hybrid Induced-fission-based Pu-Accounting Instrument (HIPAI) has been developed for the NMA of uranium/transuranic (U/TRU) ingots. Currently, performance testing of Compton-suppressed Gamma-ray measurement, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), and homogenization sampling are underway. These efforts will provide an essential basis for the realization of an advanced nuclear-fuel cycle in the ROK.
Ku, Heesuk;Jung, Yeojin;Kang, Ga-hee;Kim, Songlee;Kim, Sookyung;Yang, Donghyo;Rhee, Kangin;Sohn, Jeongsoo;Kwon, Kyungjung
Resources Recycling
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v.24
no.3
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pp.44-50
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2015
Recycling technologies would be required in consideration of increasing demand in lithium ion batteries (LIBs). In this study, the leaching behavior of Ni, Co and Mn is investigated with ammoniacal medium for spent cathode active materials, which are separated from a commercial LIB pack in hybrid electric vehicles. The leaching behavior of each metal is analyzed in the presence of reducing agent and pH buffering agent. The existence of reducing agent is necessary to increase the leaching efficiency of Ni and Co. The leaching of Mn is insignificant even with the existence of reducing agent in contrast to Ni and Co. The most conspicuous difference between acid and ammoniacal leaching would be the selective leaching behavior between Ni/Co and Mn. The ammoniacal leaching can reduce the cost of basic reagent that makes the pH of leachate higher for the precipitation of leached metals in the acid leaching.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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