• 한국결정성장학회지
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• 제31권1호
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• pp.16-23
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• 2021

리튬이차전지 제조 공정 중 발생한 폐액으로부터 회수된 탄산리튬의 경우, 이차전지 양극재의 원료인 코발트, 니켈 및 망간의 중금속이 함유되어 있다. 본 연구에서는 탄산리튬의 재결정화를 통하여 순도 98.28 %의 저급 탄산리튬 분말에 함유된 중금속을 제거하고 탄산리튬의 순도를 높이고자 하였다. 먼저 염산 수용액을 이용하여 탄산리튬의 침출 효율을 살펴보았으며, pH 5 조건으로 침출 후 탄산나트륨의 당량 및 농도의 탄산리튬 재결정에 대한 영향을 확인하였다. 리튬의 함량 기준 대비 탄산나트륨 1 당량에서 1.5로 증가할수록, 농도 1.4 M에서 2.8 M로 증가할수록 회수율은 향상되었으며, 탄산나트륨의 투입 조건이 달라짐에 따라 결정 형상이 달라지는 것을 SEM 분석을 통해 확인할 수 있었다. 재결정된 탄산리튬 분말은 수세하여 순도 99.9 % 이상의 고순도 탄산리튬을 회수할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.60-67
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• 2019

금속 폐기물로부터의 유가금속 회수는 관련 원료의 수입 혹은 안정적 원료 수급을 위해서 매우 중요하다. 특히 폐리튬이차전지(LIBs)로부터 회수가 가능한 금속(Li, Co, Ni, Mn 등)의 재사용뿐만 아니라 폐리튬이차전지의 재활용 연구가 필수적이다. 폐리튬이차전지에서 회수된 수산화리튬($LiOH{\cdot}xH_2O$)은 촉매, 이산화탄소 흡수제 및 양극재의 전구체로 재사용이 가능하다. 본 연구에서는 폐리튬이차전지로부터 회수된 탄산리튬 전구체를 사용하였으며, 침전공정을 이용한 선택적인 리튬 분리를 통해 고순도 수산화리튬 분말의 제조 및 최적화 연구를 진행하였다. 수산화리튬 제조 조건으로는 교반을 기반으로 반응온도 $90^{\circ}C$, 반응시간 3 시간, 탄산리튬과 수산화칼슘의 비율 1:1의 조건에서 수행하였으며, 순도 향상을 위해 2-step 수산화리튬 제조 공정을 추가적으로 진행하여 최종적으로 고순도의 수산화리튬 제일수화물($LiOH{\cdot}xH_2O$)을 제조하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제21권2호
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• pp.131-136
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• 2014

Cathode materials and their precursors are prepared with transition metal solutions recycled from the the waste lithium-ion batteries containing NCM (nickel-cobalt-manganese) cathodes by a $H_2$ and C-reduction process. The recycled transition metal sulfate solutions are used in a co-precipitation process in a CSTR reactor to obtain the transition metal hydroxide. The NCM cathode materials (Ni:Mn:Co=5:3:2) are prepared from the transition metal hydroxide by calcining with lithium carbonate. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses show that the cathode material has a layered structure and particle size of about 10 ${\mu}m$. The cathode materials also exhibited a capacity of about 160 mAh/g with a retention rate of 93~96% after 100 cycles.

• 한국재료학회지
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• 제34권7호
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• pp.370-376
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• 2024

In this study, we report significant improvements in lithium-ion battery anodes cost and performance, by fabricating nano porous silicon (Si) particles from Si wafer sludge using the metal-assisted chemical etching (MACE) process. To solve the problem of volume expansion of Si during alloying/de-alloying with lithium ions, a layer was formed through nitric acid treatment, and Ag particles were removed at the same time. This layer acts as a core-shell structure that suppresses Si volume expansion. Additionally, the specific surface area of Si increased by controlling the etching time, which corresponds to the volume expansion of Si, showing a synergistic effect with the core-shell. This development not only contributes to the development of high-capacity anode materials, but also highlights the possibility of reducing manufacturing costs by utilizing waste Si wafer sludge. In addition, this method enhances the capacity retention rate of lithium-ion batteries by up to 38 %, marking a significant step forward in performance improvements.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.473-477
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• 2022

본 연구에서는 폐배터리 재활용 공정에서 발생하는 공정폐액 중 리튬 회수를 위한 후보 기술들을 검토하고 상용화 관점에서 해당 공정에 적용 가능한 기술들을 정성적 측면에서 검토하였다. 현재 기술 수준에서 상용화 규모로 적용 가능한 증발법, 침전 및 용매추출 기술이 있다. 증발법의 경우 대규모의 땅을 필요로 하고 농축과정에서의 Li 손실로 낮은 회수율 보여 적용하기 어렵다. 침전의 경우, 상용화되어 있는 기술로 인산의 높은 Li/Na 선택도로 높은 회수율을 보이지만 비싼 인산 사용으로 회수 단계 필요로 공정이 복잡하고 Li 농축과정에서 고체를 다루고 있어 연속운전이 불가능하다는 단점이 있다. 용매추출의 경우, Li/Na 선택도가 높은 저렴한 추출제를 찾는다면 전 단계의 다른 금속 추출 시 사용되고 있는 방법으로 연속운전이 가능하고 Li 농축 시 액체 상태이기 때문에 연속운전이 가능하다는 장점이 있다. 침전기술과 비교하여 유사한 회수율을 보인다면 상용화가 가능성이 가장 높을 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.26-33
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• 2022

리튬이온배터리의 수요가 증가함에 따라 향후 발생할 폐리튬이온배터리 중의 유가금속 회수가 필요하다. 대량의 폐리튬이온배터리 리사이클링에는 건식제련이 적합하지만 Li이 슬래그나 분진으로 손실되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 폐리튬이온배터리의 NCM계 양극재로부터 Li을 회수하기 위해 그라파이트 첨가에 따른 탄산화 배소와 수침출 거동에 대해 조사하였다. 그라파이트를 10 wt% 첨가 시, Ar 및 CO₂ 분위기에서 승온 중 약 850 K에서 급격한 무게 감소와 함께 CO 및 CO₂ 가스가 배출되었다. 급격한 무게 감소 후 NCM은 금속 산화물 및 순금속으로 분해되고 환원되었다. 따라서 블랙파우더(NCM+그라파이트)의 탄산화 배소에서는 NCM의 분해에 의해 O₂가 발생하면서 Li₂O, NiO 등의 산화물이 생성되고, 이어서 Li₂O가 CO₂와 반응하여 Li₂CO₃를 생성하며, NiO의 일부는 그라파이트에 의해 환원되어 금속 Ni을 생성한다. 그리고 탄산화 배소 후 수침출에 의해 약 99.95 % 순도의 Li₂CO₃를 최대 94.5 %까지 회수하였다.

• 대한화학회지
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• 제63권6호
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• pp.440-445
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• 2019

본 연구는 자동차 폐리튬 이차전지의 모듈로부터 재생할 수 있는 자원을 효율적으로 회수하는 방법을 개발하는 것이다. 모듈의 셀은 구리 박막, 알루미늄 박막, 그리고 이들 사이는 폴리머 재질의 격막으로 이루어져 있다. 셀은 특별히 제작한 글러브 상자 안에서 그리고 여러 번의 단계를 거쳐 손상 없이 완전히 해체 하였다. 우선적으로 양극활물질은 400 ℃에서 열처리하여 알루미늄 박막으로부터 분리하였다. 그런 후 분리된 양극활물질은 잔류되어 있는 탄소 성분을 제거하기 위해 800 ℃에서의 소성 후에 최종적으로 높은 순도로 회수되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 해서, 알루미늄 박막으로부터 양극활물질을 구성하고 있는 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 리튬(Li)과 같은 희유금속들을 80% 이상 회수할 수 있었다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제16권3호
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• pp.236-241
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• 2024

Due to the recent emphasis on carbon neutrality and environmental regulations, the global electric vehicle (EV) market is experiencing rapid growth. This surge has raised concerns about the recycling and disposal methods for EV batteries. Unlike traditional internal combustion engine vehicles, EVs require unique and safe methods for the recovery and disposal of their batteries. In this process, predicting the lifespan of the battery is essential. Impedance and State of Charge (SOC) analysis are commonly used methods for this purpose. However, predicting the lifespan of batteries with complex chemical characteristics through electrical measurements presents significant challenges. To enhance the accuracy and precision of existing measurement methods, this paper proposes using a Long Short-Term Memory (LSTM) model, a type of deep learning-based recurrent neural network, to diagnose battery performance. The goal is to achieve safe classification through this model. The designed structure was evaluated, yielding results with a Mean Absolute Error (MAE) of 0.8451, a Root Mean Square Error (RMSE) of 1.3448, and an accuracy of 0.984, demonstrating excellent performance.

• 전기화학회지
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• 제21권4호
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• pp.61-67
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• 2018

새로운 전자 기기들이 등장함에 따라 시판되고 있는 리튬 이온 배터리 (lithium ion battery, LIB)는 다양한 문제에 직면해 있으며, 이와 관련하여 많은 해결 노력들이 시도되어 왔다. 차세대 이차 전지의 개발이라는 관점에서 LIB의 문제들을 해결하기 위해, 우리는 mesoporous carbon based on waste biomass (MCWB) 와 Polypyrrole (PPY) hydrogel과 같은 두 가지 종류의 촉매를 성공적으로 개발하였다. MCWB와 PPY hydrogel 촉매들은 전형적인 H3 타입 BET isotherm을 나타내었으며, 이는 micropore와 mseopore가 존재한다는 증거이다. 특히 PPY hydrogel을 기반으로 하는 해수 전지(seawater battery, SWB)의 경우, galvanostatic charge-discharge 시험에서 voltage efficiency성능은 MCWB를 적용한 battery보다 높았지만 Pt/C를 적용한 battery보다는 낮았다. 더욱 흥미롭게도, PPY hydrogel 기반의 SWB는 20 사이클(480hrs) 동안 우수한 가역적인 충/방전 특성을 나타내었으며, voltage efficiency성능은 70.32%에서 77.35% 범위의 우수한 특성을 나타내었다. 상기 연구 결과는 차세대 이차 전지를 위한 비귀금속 촉매 개발에 기여하는 결과라고 사료된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권2호
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• pp.61-67
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• 2022

폐리튬이차전지 스크랩으로부터 회수한 유가금속인 니켈, 코발트, 망간을 정제하여 제조한 리튬이차전지 전구체 금속염 용액으로 테일러반응을 통해 NCM 811 전구체를 제조하였다. 반응 시간에 따른 전구체 형태 변화를 SEM, PSA, ICP 분석 결과를 기반으로 합성 조건을 확립하였다. 이에 상업용 전구체와 재활용하여 합성한 전구체의 전기 화학적 특성인 충·방전 특성, 율특성, 수명특성 등을 평가하여 비교 연구하였으며, 상업용 전구체와 비교 시 큰 차이가 없거나 일부 특성에서는 우수한 특성을 확인할 수 있었다.