(초록) 전기차의 수요증가는 배터리 증산을 요구하게 되었고, 배터리 제조에 필요한 희소성 금속의 확보가 중요한 과제가 되었다. 그러므로 폐배터리에서 희소성 금속을 회수하기 위한 효율적이고 경제적인 기술의 개발이 필요하게 되었으며 건식과 습식공법으로 회수하는 방식이 널리 쓰이고 있다.
본 연구는 재활용 리튬이온 배터리의 black powder 침출 용액을 이용하여 양극 활물질로 사용되는 3원계 Ni0.9Co0.05Mn0.05(...
(초록) 전기차의 수요증가는 배터리 증산을 요구하게 되었고, 배터리 제조에 필요한 희소성 금속의 확보가 중요한 과제가 되었다. 그러므로 폐배터리에서 희소성 금속을 회수하기 위한 효율적이고 경제적인 기술의 개발이 필요하게 되었으며 건식과 습식공법으로 회수하는 방식이 널리 쓰이고 있다.
본 연구는 재활용 리튬이온 배터리의 black powder 침출 용액을 이용하여 양극 활물질로 사용되는 3원계 Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 전구체를 공침합성법으로 추출하고자 하는 것이다. 공침합성법은 고농도 산성용액 및 환원제를 사용하여 유가금속을 회수하는 습식회수 방법 중 용매추출 이전단계에서 생성된 금속염을 여러 조건을 갖춘 리액터에서 교반하고 세척 건조하여 양극활물질을 추출하는 방법으로 폐산과 폐수를 최소화 할 수 있게 한 것이다. 전구체는 공침시간과 NH4OH 농도, pH 및 교반시간 등을 변수로 하여 제조되었고, 제조된 분말은 XRD와 SEM, EDS-Mapping, PSA와 Tap-밀도시험 및 ICP-OES 분석 등을 통하여 그 특성을 분석하였다. XRD 분석을 통해 모두 P3m1의 층상 결정 구조의 Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 peak을 확인하였고, SEM, EDS-Mapping으로 Ni,Co,Mn 침상형태 결정체의 분포와 두께를 확인하였으며, PSA와 Tap-밀도시험으로 NCM 분말 입자 크기와 밀도의 값을, ICP-OES 분석으로 NCM 전구체의 공침 반응에 투입된 금속염 용액의 원자 분포(%)와 오차율을 확인하였다. 연구 결과로서, 공침합성법을 이용하여 재활용 리튬이온 배터리의 black powder 침출 용액에서 P3m1의 층상구조를 갖는 다양한 배합을 갖는 NCM 양극 활물질을 제조할 수 있었다.
(초록) 전기차의 수요증가는 배터리 증산을 요구하게 되었고, 배터리 제조에 필요한 희소성 금속의 확보가 중요한 과제가 되었다. 그러므로 폐배터리에서 희소성 금속을 회수하기 위한 효율적이고 경제적인 기술의 개발이 필요하게 되었으며 건식과 습식공법으로 회수하는 방식이 널리 쓰이고 있다.
본 연구는 재활용 리튬이온 배터리의 black powder 침출 용액을 이용하여 양극 활물질로 사용되는 3원계 Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 전구체를 공침합성법으로 추출하고자 하는 것이다. 공침합성법은 고농도 산성용액 및 환원제를 사용하여 유가금속을 회수하는 습식회수 방법 중 용매추출 이전단계에서 생성된 금속염을 여러 조건을 갖춘 리액터에서 교반하고 세척 건조하여 양극활물질을 추출하는 방법으로 폐산과 폐수를 최소화 할 수 있게 한 것이다. 전구체는 공침시간과 NH4OH 농도, pH 및 교반시간 등을 변수로 하여 제조되었고, 제조된 분말은 XRD와 SEM, EDS-Mapping, PSA와 Tap-밀도시험 및 ICP-OES 분석 등을 통하여 그 특성을 분석하였다. XRD 분석을 통해 모두 P3m1의 층상 결정 구조의 Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 peak을 확인하였고, SEM, EDS-Mapping으로 Ni,Co,Mn 침상형태 결정체의 분포와 두께를 확인하였으며, PSA와 Tap-밀도시험으로 NCM 분말 입자 크기와 밀도의 값을, ICP-OES 분석으로 NCM 전구체의 공침 반응에 투입된 금속염 용액의 원자 분포(%)와 오차율을 확인하였다. 연구 결과로서, 공침합성법을 이용하여 재활용 리튬이온 배터리의 black powder 침출 용액에서 P3m1의 층상구조를 갖는 다양한 배합을 갖는 NCM 양극 활물질을 제조할 수 있었다.
Abstract The increase in demand for electric vehicles has demanded increased production of batteries, and securing rare metals required for battery manufacturing has become an important task. Therefore, it is necessary to develop an efficient and economical technology for recovering rare metals ...
Abstract The increase in demand for electric vehicles has demanded increased production of batteries, and securing rare metals required for battery manufacturing has become an important task. Therefore, it is necessary to develop an efficient and economical technology for recovering rare metals from waste batteries, and dry and wet recovery methods are widely used. This study is to extract the NCM-based Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 precursor used as a cathode active material by a co-precipitation synthesis method using a black powder leaching solution of a recycled lithium ion battery. The co-precipitation synthesis method is a wet recovery method in which valuable metals are recovered using a high-concentration acidic solution and a reducing agent. The metal salt produced in the previous step of solvent extraction is stirred in a reactor with various conditions, washed and dried to extract the cathode active material. Waste acid and waste water which made it possible to minimize. Precursor was prepared with variables such as co-precipitation time, NH4OH concentration, pH and stirring time, and the prepared powder was characterized through XRD, SEM, EDS-Mapping, PSA and Tap-density test, and ICP-OES analysis. Through XRD analysis, the Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 peak of the layered crystal structure of P3m1 was confirmed, and the distribution and thickness of Ni,Co,Mn acicular crystals were confirmed by SEM and EDS-Mapping. The values of NCM powder particle size and density were confirmed by PSA and Tap-density tests, and the atomic contents (%) and error rate of the metal salt solution introduced into the co-precipitation reaction of NCM precursors were confirmed by ICP-OES analysis. From the above results, it was confirmed that various combinations of NCM cathode active materials having a layered structure of P3m1 can be prepared from a black powder leaching solution of a recycled lithium ion battery using the co-precipitation synthesis method.
Abstract The increase in demand for electric vehicles has demanded increased production of batteries, and securing rare metals required for battery manufacturing has become an important task. Therefore, it is necessary to develop an efficient and economical technology for recovering rare metals from waste batteries, and dry and wet recovery methods are widely used. This study is to extract the NCM-based Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 precursor used as a cathode active material by a co-precipitation synthesis method using a black powder leaching solution of a recycled lithium ion battery. The co-precipitation synthesis method is a wet recovery method in which valuable metals are recovered using a high-concentration acidic solution and a reducing agent. The metal salt produced in the previous step of solvent extraction is stirred in a reactor with various conditions, washed and dried to extract the cathode active material. Waste acid and waste water which made it possible to minimize. Precursor was prepared with variables such as co-precipitation time, NH4OH concentration, pH and stirring time, and the prepared powder was characterized through XRD, SEM, EDS-Mapping, PSA and Tap-density test, and ICP-OES analysis. Through XRD analysis, the Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2 peak of the layered crystal structure of P3m1 was confirmed, and the distribution and thickness of Ni,Co,Mn acicular crystals were confirmed by SEM and EDS-Mapping. The values of NCM powder particle size and density were confirmed by PSA and Tap-density tests, and the atomic contents (%) and error rate of the metal salt solution introduced into the co-precipitation reaction of NCM precursors were confirmed by ICP-OES analysis. From the above results, it was confirmed that various combinations of NCM cathode active materials having a layered structure of P3m1 can be prepared from a black powder leaching solution of a recycled lithium ion battery using the co-precipitation synthesis method.
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