이차전지 시장이 급격히 성장함에 따라 효용만료로 폐기되는 이차전지 발생량도 증가하고 있으며, 이 에 대한 처리방안은 연구되고 있으나 상용 희소금속에 비해 회수한 소재는 복잡한 공정으로 인해 단 가가 높고 환경오염 문제도 심각하여 보다 간소화된 친환경적인 폐 리튬이차전지 처리방안이 필요한 실정이다. 신청자가 제안하는 폐 리튬이차전지 처리방안은 LiCoO2의 오랜 충·방전으로 인한 비가역적인 결정 구조 변화 및 Li손실을 재결정화하여 성능을 회복시켜 양극소재를 재생하는 것이다. 년도 정부출연금 (A) 기업체부담금 정부외 출연금 (E) 상대국 부담금 (F) 합계 G=(A+D+E) 참여 현금 연구원수 (B) 현물 (C) 소계 D=(B+C) 1 45,600 0 0 0 0 0 45,600 4 2 95,400 0 0 0 0 0 95,400 4 3 95,400 0 0 0 0 0 95,400 1 4 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 합계 236,400 0 0 0 0 0 236,400 9 23. 3. 6. 오후 7:28 연구사업통합지원시스템 https://ernd.nrf.re.kr/websquare/websquareview.do?w2xPath=/wsq/ac/AcpKorTmplView.xml 2/6 인건비 배터리 시장은 점차 고에너지밀도 특성을 가진 전극소재를 요구하고 있어 고용량 양극재 제조를 위한 합성기술 개발은 필수적이다. 고전압(≥4.5V)에서 양극재를 사용할 경우 용량의 증가를 가져올 수는 있으나 ①전이금속의 불안정성으로 인해 부반응문제와 ②전이금속 및 산소 용출로 인한 표면 열화문 제, ③결정구조의 비가역적 변화가 촉진되는 문제가 발생하기 때문에, 양극소재에 도핑을 통해 원소 종류 및 함량을 조절하여 성능이 개선된 양극소재를 합성하고자 하는 연구가 계속해서 진행되고 있 다. 본 연구과제 수행을 통해 기존의 폐 이차전지 내 양극소재 처리방안의 문제(높은 공정 위험도, 환경 오염 문제, 단가 상승, 등)를 해결할 뿐만 아니라 폐 양극재에 재결정화 및 도핑을 실시하여 고전압에 서 안정적으로 사용가능한 양극재 합성기술을 개발하고자 한다. 1차년에는 완전방전시 생성되는 부 동태 피막을 최소화하고, 바인더, 도전재를 완전히 제거할 수 있는 회수 전처리 조건을 탐색하고자 한 다. 2년차 연구내용은 폐전지에서 회수된 양극재의 물성분석을 바탕으로 전기화학적 성능 회복을 위 한 방향성을 정립함과 동시에 폐 양극재를 재결정화하여 성능을 회복시키고 결정구조, 형상 같은 물 성과 전기화학적 특성에 대한 데이터를 확보하고자 한다. 3차년도에는 1-2년차 연구내용을 바탕으로 폐 양극재 재결정화 과정에서 적용가능한 도핑 기술을 탐색하고, 고도분석(ToF-SIMIS, In-situ XRD, HR-TEM 등)을 통해 고전압에서 안정적인 사용 가능 유무에 대해 평가하고자 한다.

이차전지 시장이 급격히 성장함에 따라 효용만료로 폐기되는 이차전지 발생량도 증가하고 있으며, 이에 대한 처리방안은 연구되고 있으나 상용 희소금속에 비해 회수한 소재는 복잡한 공정으로 인해 단가가 높고 환경오염 문제도 심각하여 보다 간소화된 친환경적인 폐 리튬이차전지 처리방안이 필요한 실정이다. 신청자가 제안하는 폐 리튬이차전지 처리방안은 LiCoO2의 오랜 충·방전으로 인한 비가역적인 결정구조 변화 및 Li손실을 재결정화하여 성능을 회복시켜 양극소재를 재생하는 것이다. 배터리 시장은 점차 고에너지밀도 특성을 가진 전극소재를 요구하고 있어 고용량 양극재 제조를 위한 합성기술 개발은 필수적이다. 고전압(≥4.5V)에서 양극재를 사용할 경우 용량의 증가를 가져올 수는 있으나 ①전이금속의 불안정성으로 인해 부반응문제와 ②전이금속 및 산소 용출로 인한 표면 열화문제, ③결정구조의 비가역적 변화가 촉진되는 문제가 발생하기 때문에, 양극소재에 도핑을 통해 원소종류 및 함량을 조절하여 성능이 개선된 양극소재를 합성하고자 하는 연구가 계속해서 진행되고 있다. 본 연구과제 수행을 통해 기존의 폐 이차전지 내 양극소재 처리방안의 문제(높은 공정 위험도, 환경오염 문제, 단가 상승, 등)를 해결할 뿐만 아니라 폐 양극재에 재결정화 및 도핑을 실시하여 고전압에서 안정적으로 사용가능한 양극재 합성기술을 개발하고자 한다. 1차년에는 완전방전시 생성되는 부동태 피막을 최소화하고, 바인더, 도전재를 완전히 제거할 수 있는 회수 전처리 조건을 탐색하고자 한다. 2년차 연구내용은 폐전지에서 회수된 양극재의 물성분석을 바탕으로 전기화학적 성능 회복을 위한 방향성을 정립함과 동시에 폐 양극재를 재결정화하여 성능을 회복시키고 결정구조, 형상 같은 물성과 전기화학적 특성에 대한 데이터를 확보하고자 한다. 3차년도에는 1-2년차 연구내용을 바탕으로 폐 양극재 재결정화 과정에서 적용가능한 도핑 기술을 탐색하고, 고도분석(ToF-SIMIS, In-situ XRD, HR-TEM 등)을 통해 고전압에서 안정적인 사용 가능 유무에 대해 평가하고자 한다.