• 한국분말재료학회지
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• 제21권4호
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• pp.286-293
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• 2014

The electrochemical properties of cells assembled with the $LiNiO_2$ (LNO) recycled from cathode materials of waste lithium secondary batteries ($Li[Ni,Co,Mn]O_2$), were evaluated in this study. The leaching, neutralization and solvent extraction process were applied to produce high-purity $NiSO_4$ solution from waste lithium secondary batteries. High-purity NiO powder was then fabricated by the heat-treatment and mixing of the $NiSO_4$ solution and $H_2C_2O_4$. Finally, $LiNiO_2$ as a cathode material for lithium ion secondary batteries was synthesized by heat treatment and mixing of the NiO and $Li_2CO_3$ powders. We assembled the cells using the $LiNiO_2$ powders and evaluated the electrochemical properties. Subsequently, we evaluated the recycling possibility of the cathode materials for waste lithium secondary battery using the processes applied in this work.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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• pp.252-256
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• 2001

The rapid development of communication equipment and information processing technology has led to a constant improvement in cordless communication. Lithium ion batteries used in cellular phones and laptop computers, in particular, have been in the forefront of the above revolution. These batteries use high value added raw materials and have a high and stable energy output and are increasingly coming into common use. The development of the material for the negative terminal has led to an improvement in the quality and efficiency of the batteries, whereas a reduction in the cost of the battery by researching new materials for the positive anode has become a research theme by itself. These long life batteries, it is being increasingly realized, can have value added to them by recycling. Research is increasingly being done on recycling the aluminum case and the load casing for the negative diode. This paper aims to introduce the current situation of recycling of lithium ion batteries. 1. Introduction 2. Various types of batteries and the situation of their recycling and the facts regarding recycling. 3. Example of cobalt recycling from waste Lithium ion secondary cell. 3-1) Flow Chart of Lithium ion battery recycling 3-2) Materials that make a lithium ion secondary cell. 3-3) Coarse grinding of Lithium ion secondary cell, and stabilization of current discharge 3-4) Burning 3-5) Grinding 3-6) Magnetic Separation 3-7) Dry sieving 3-8) Dry Classifying 3-9) Content Ratio of recycled cobalt parts 3-10) Summary of the Line used for the recovery of Cobalt from waste Lithium ion battery. 4. Conclusion.

• 한국안전학회지
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• 제39권2호
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• pp.38-43
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• 2024

Recently, with the expanding market for electronic devices and electric vehicles, secondary battery usage has been on the rise. Lithium-ion batteries are particularly popular due to their fast charging times and lightweight nature compared to other types of batteries. A secondary battery consists of four components: anode, cathode, electrolyte, and separator. Generally, the positive and negative electrode materials of secondary batteries are composed of an active material, a binder, and a conductive material. Acetylene Black (AB) is utilized to enhance conductivity between active material particles or metal dust collectors, preventing the binder from acting as an insulator. However, when recycling waste batteries that have been subject to high usage, there is a risk of fire and explosion accidents, as accurately identifying the characteristics of Acetylene Black dust proves to be challenging. In this study, the lower explosion limit for Acetylene Black dust with an average particle size of 0.042 ㎛ was determined to be 153.64 mg/L using a Hartmann-type dust explosion device. Notably, the dust did not explode at values below 168 mg, rendering the lower explosion limit calculation unfeasible. Analysis of explosion delay times with varying electrode gaps revealed the shortest delay time at 3 mm, with a noticeable increase in delay times for gaps of 4 mm or greater. The findings offer fundamental data for fire and explosion prevention measures in Acetylene Black waste recycling processes via a predictive model for lower explosion limits and ignition delay time.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.33-38
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• 2021

리튬계 이차전지의 수요는 휴대전화 및 전기자동차 등의 관련 산업의 폭발적인 성장과 더불어 크게 증가하고 있으며, 한국은 전 세계 이차전지 사업의 40%를 점유하는 리튬 이차전지 제조 강국이다. 폐기된 리튬 이차전지의 경우 대부분은 스크랩 형태로 유가금속 회수 차원에서 재활용되고 있으나, 코발트와 니켈 등 유가금속 회수 후 폐액은 잔류 리튬 농도에 따라 일부 폐기되고 있으며, 제조 공정 시 발생하는 폐액에 관한 연구는 전무하다. 뿐만 아니라 리튬 이온 농도에 의한 수계 오염 가능성에 관한 연구는 시도되지 않았으며 해마다 공공하수처리시설의 방류수 수질기준은 엄격해지고 있다. 본 연구에서는 고성능 장시간 목적으로 사용되는 고니켈계 NCM 양극재 제조 공정에서 전극 코팅을 위한 공정에서 발생하는 폐액에 대하여 분석하고, 폐액 처리공정에 대한 과정을 제시하였다. 제안한 제조 공정 폐액 처리 공정별 리튬 이온의 농도 및 pH 영향에 따른 수질오염 척도인 생태독성과의 연관성에 대하여 수질검사와 함께 물벼룩 생태독성 시험을 통해 상관관계를 분석하였다. 또한, 다른 산업군의 생태독성 시험과의 비교를 통해 향후 리튬 공장 폐액에 대한 현실적인 처리 방안에 대하여 서술하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제17권1호
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• pp.95-103
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• 1991

For the purpose of estimating the working environment and the relationship between the airborne lead concentration and the ZPP level in the whole blood of the workers, the airborne lead concentrations and the ZPP level were measured at the 26 plants which deal with lead, from October 5 to November 5 in 1988. Analysis of the airborne lead concentration was performed by NIOSH Method 7082, and the ZPP level was measured by a hematofluorometer. The following results are concluded. 1. The average airborne lead concentration of the lead battery manufactures is 0.025mg/m$^{3}$ and that of the secondary lead smelters is 0.023mg/m$^{3}$. There were no significant differences between industry (p>0.1) 2. At the lead battery manufacture, the process of lead powder production showed the highest concentration of 0.034mg/m$^{3}$ but there were no significant differences among the processes (p>0.1). At the secondary lead smelter, the process of dismantling waste batteries showed the highest concentration 0.141mg/m$^{3}$, and there were very significant differences among the processes (p<0.005). 3. The ZPP level in the whole blood showed significant differences between industry (p<0.10). The average ZPP level of the lead battery manufactures is 133.0 + 106.3 $\mu$g/100ml and that of the secondary lead smelters is 149.6 + 110.9 $\mu$g/100ml. 4. The correlation coefficients between the airborne lead concantration and ZPP level were 0. 426 (p<0.001) for the lead battery manufactures and 0.484 (p<0.001) for the secondary lead smelters. The correlation coefficients between the work duration (in months) and the ZPP level were 0.238 (p<0.001) for the lead battery mannfactures and 0.075 (p>0.10) for the secondary lead smelters. 5. The linear regression equation, with the airborne lead concentration as an independent variable and the ZPP level as a dependent variable, is Y=96.84+1300.34X (r=0.448, p<0.001) for the 26 plants which deal with lead. The linear regression equation, with the work duration(in months) as an independent variable and the ZPP level as a dependent variable, is Y=127.28 +0.49X (r=0.162, p<0.05). 6. The correlation coefficients between the amount of inhaled lead and ZPP level were 0.349 (p < 0.001) for the lead battery manufactures and 0.318(p<0.001) for the secondary lead smeltes. The linear regression equation for the 26 plants surveyed, with the amount of inhaled lead as an independent variable and ZPP level as a dependent variable, is Y=123.63+18.82X (r=0. 335, p<0.001).

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.326-332
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• 2018

현재 우리나라는 친환경 및 원전비중 축소라는 에너지 정책의 큰 변화에 직면하고 있다. 그러나 에너지 정책 변화에 따라 폭발적 증가가 예상되는 전기차 배터리 및 에너지저장시스템 등 중대형 이차전지의 폐기물 사후관리체계 및 관련 정책은 매우 미비한 상태이다. 따라서 본 연구는 국내에서 폭발적인 증가가 예상되는 중대형 리튬이온전지의 철거량을 추정해보고, 중대형 이차전지 재활용 산업의 경제성 분석을 실시하고자 한다. 이를 토대로 국내 중대형 이차전지 재활용 산업의 수익성 분석 및 관련 재활용 산업의 활성화를 위한 정책적 대안을 모색하고자 한다. 연구 분석 결과 국내 중대형 리튬이온전지 재활용 사업의 경우 B/C 비율이 1.06으로 편익이 그 비용보다 높아 사업의 경제성이 존재하는 것으로 분석되었다. 동 사업의 경제성이 높고, 현재 국내에 중대형 이차전지 재활용 관련 부분적 원천기술 및 응용기술이 확보되어 있음에도 불구하고 산업 활성화가 되지 않는 이유는 중대형 이차전지 재활용의 법제화가 이루어지지 않아 국내 수요가 낮기 때문인 것으로 분석된다. 따라서 본 연구에서는 생산자책임재활용 제도의 의무대상 품목에 리튬이차전지를 추가하여, 중대형 이차전지 재활용의 국내 수요 확대를 통한 산업 활성화 방안을 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권4호
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• pp.36-43
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• 2018

폐 니켈-카드뮴 전지의 재활용을 위하여 효율적으로 카드뮴과 니켈을 분리할 수 있도록 이온치환 반응을 이용하여 선택적으로 카드뮴을 분리하였다. 폐 니켈-카드뮴 전지 내의 전극을 분쇄하여 얻은 전극 분말을 황산에 침출시킨 니켈-카드뮴 용액에 황화나트륨을 첨가하여 CdS로 침전시켰다. 다양한 조건에서 이온치환실험을 실시하였으며, 최적조건으로는 상온에서 용액의 pH = -0.1, $Na_2S/Cd=2.3$일 때 용액 내 잔존하는 Cd은 약 100 ppm으로 대부분 CdS로 침전된 결과를 얻을 수 있었다.

• 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.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.139-145
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• 2021

본 연구의 목적은 건식 공정을 통해 폐전지에서 금속을 회수하는 것이다. 특히, 열처리 온도를 변수로 하여 공정 중에 발생되는 액상 및 기상상태의 생성물과 공정 후에 회수되는 고상상태의 생성물에 대하여 정성 및 정량적으로 분석하여 비교하였다. 폐전지의 커버를 제거한 후, NaCl 용액에 존치하여 방전시켰다. 폐전지를 파쇄과정을 통하여 가루형태로 만들어서 산소 분위기의 튜브 전기로에서 폐전지의 용융실험을 수행하였다. 리튬이온 폐전지는 반응온도 850 ℃에서 고체상태 생성물의 회수율은 80.1 wt%이었고, 주성분은 27.2 wt%의 코발트이었으며 그 외 리튬, 구리, 알루미늄 등이 미량 존재하였다. 니켈-수소 폐전지는 반응온도 850 ℃에서 회수율이 99.2 wt%로 건식공정으로부터 손실되는 금속이 거의 없었으며 약 37.6 wt%의 니켈이 주성분이었다. 그 외, 철을 포함하여 여러 금속을 가지고 있다. 니켈-카드뮴 폐전지는 온도가 증가할수록 카드뮴이 기화되면서 회수율이 65.4 wt%까지 낮아진다. 반응온도 1050 ℃에서 회수된 고체상태의 주 금속성분은 41 wt%의 니켈과 12.9 wt%의 카드뮴이었다. 또한 니켈-카드뮴 폐전지는 다른 이차 폐전지로부터 검출되지 않은 벤젠과 톨루엔 성분이 기체상태의 생성물에서 검출되었다. 본 연구 결과는 폐 이차전지의 건식 리사이클링 공정 연구에 기초 자료로서 활용 가능하다.