(주)재영텍
사용후 리튬이온 2차전지로부터 고순도의 블랙매스 회수 방법
The Method For Recovering High Purity Black Mass From Used Lithium Ion Secondary Batteries
특허 요약
본 발명은 사용후 리튬이온 2차전지로부터 고순도의 블랙매스 회수 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용후 리튬이온 2차전지 셀 파쇄물을 알칼리성 수용액에서 교반하여 셀 파쇄물 내 함유 불순물을 수용액으로 용해 분리시키는 알칼리 열가수분해 단계와, 유기바인더와 같은 유기화합물 성분을 분해 제거시키는 저온 열분해 단계를 통해 고순도의 블랙매스 회수 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 상기 알칼리 열가수분해 단계의 알칼리성 수용액은 수산화나트륨, 수산화칼슘 및 수산화칼륨과 같은 강알칼리 물질을 설정된 비율로 교반하여 제조하는 것을 특징으로 하고, 상기 저온 열분해 단계는 비활성 분위기에서 설정된 온도를 유지하여 금속 성분의 상변화를 억제하는 것에 특징이 있으며, 본 발명에 의해 회수된 블랙매스는 리튬 및 니켈, 코발트, 망간 등 유가금속 외 불순물을 최소화하여 회수율을 극대화할 수 있을 뿐 아니라 상기 알칼리성 수용액을 공정수로 재사용하고, 저온 열분해 공정에 의한 에너지 감축 및 이산화탄소 배출량 저감의 친환경적인 효과가 있다.
청구항
번호청구항
1

사용후 리튬이온 2차전지 셀 또는 이를 포함하는 부품으로부터, 리튬(Li) 및 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 구리(Cu), 철(Fe), 크롬(Cr) 등의 전이금속 화합물 또는 어느 하나 이상의 전이금속을 함유하는 고순도의 블랙매스 회수 방법으로서,(a)사용후 리튬이온 2차전지 셀 또는 이를 포함하는 부품을 전기적 방전처리하고 최종 셀 형태로 분해하는 방전 분해 단계;(b)전동 드릴이나 피어싱과 같은 도구로 관통구를 형성함으로써 최종 분해된 셀을 비활성 분위기에서 완전 방전처리하는 천착 단계;(c)상기 천착 단계가 끝난 셀에 물과 같은 극성 양성자성 용매를 혼합 및 파쇄하여 셀 내 이온성 물질을 용질화시켜 슬러리(slurry) 형태로 수득하는 습식 파쇄 단계;(d)상기 슬러리를 20℃ 내지 90℃의 온도의 알칼리성 수용액에서 교반하여 슬러리 내 함유 불순물을 수용액에 용해 분리시키는 알칼리 열가수분해 단계;(e)상기 알칼리 열가수분해 단계가 끝난 수용액을 여과하여 불순물이 용해된 액상과 불순물이 제거된 고상 케이크(cake)로 분리하는 고액분리 단계;(f)상기 고상 케이크를 비활성 분위기에서 200℃ 내지 450℃의 온도로 30분 내지 200분 동안 유지하여, 유기바인더와 같은 유기화합물 성분이 분해 제거된 파우더 형태로 수득하는 저온 열분해 단계;(g)상기 파우더를 진동 선별하여, 블랙매스를 분리 회수하는 분급 단계;를 포함하며,상기 (e)고액분리 단계에서 여과된 불순물이 함유된 액상을 상기 (c)습식 파쇄 단계의 공정수로 재사용하는 것을 특징으로 하는, 사용후 리튬이온 2차전지 셀 또는 이를 포함하는 부품으로부터 고순도의 블랙매스 회수 방법.