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NTIS 바로가기한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.21 no.4, 2014년, pp.286 - 293
곽용규 (경상대학교 나노신소재융합공학과 & 그린에너지 융합연구소) , 김미소 (경상대학교 나노신소재융합공학과 & 그린에너지 융합연구소) , 김유영 (경남과학기술대학교 기계공학과) , 최임식 (메탈화학(주) 기술연구소) , 박동규 (링크사업단 & 경상대학교 나노신소재공학부) , 안인섭 (경상대학교 나노신소재융합공학과 & 그린에너지 융합연구소) , 조권구 (경상대학교 나노신소재융합공학과 & 그린에너지 융합연구소)
The electrochemical properties of cells assembled with the
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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리튬이차전지는 금속염의 구성 성분에 따라 어떻게 구분되는가? | 리튬이차전지에서 양극활물질은 핵심소재로 금속염의 구성 성분에 따라 LCO(LiCoO2), NCM(Li[Ni,Co,Mn]O2), NCA(Li[Ni,Co,Al]O2), LMO(LiMn2O4) 및 LFP(LiFePO4)등으로 구분한다. LCO는 에너지용량과 사이클수명특성이 우수하여 상업화 초기부터 광범위하게 사용되어 왔으며 현재도 많이 사용되고 있으나, 2007년부터 원가절감과 안전성 강화를 위해 고가인 LCO의 코발트(Co)성분 일부를 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)으로 대체하는 삼원합금 물질인 NCM과 NCA로 대체되는 추세이다. | |
니켈황화물을 회수하는 공정을 4가지 공정으로 정리하면? | 우선 니켈황화물을 회수하는 공정은 크게 4가지 공정으로 정리할 수 있다. 첫 번째 공정은 원료를 얻는 단계로써 폐 리튬이차전지의 집전체에서 양극물질을 분리한 다음, 물리적인 방법으로 양극물질을 집전체로부터 탈리시키고, 탈리된 양극물질을 분쇄 및 진동을 통해 분말형태로 얻는 것이다. 두 번째 공정은 침출단계로 황산과 과산화수소를 투입하여 원료분말에 포함되어 있는 양극물질인 금속산화물을 모두 용해시켜 금속황화물을 만드는 공정이다. 이때 황산농도, 반응시간, 과산화수소(H2O2)의 농도 그리고 황산과 과산화수소의 투입 시점을 변수로 하여 금속산화물의 최적 침출조건을 도출하였다. 세 번째 공정은 중화공정으로써 얻고자 하는 니켈황화물을 제외한 불순물을 제거하는 과정으로, 침출단계가 끝난 금속황화물에 가성소다(NaOH)로 pH를 조절하여 금속황화물 중에서 니켈황화물을 제외한 불순물을 침전시켜 제거하는 것이다. 네 번째 공정은 용매추출과정으로 D2EHPA(Di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid; C16H35O4P)와 CYTEC사의 CYANEX®272(bis-(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid; C16H35O2P) 추출용 용제를 차례로 사용하여 불순물을 침전시켜 제거하는 공정이다. 이 네 번째까지의 공정을 통해 순수한 니켈황화물 용액을 얻게 된다. | |
LMO는 LCO에 비하여 어떤 장점이 있는가? | LCO는 에너지용량과 사이클수명특성이 우수하여 상업화 초기부터 광범위하게 사용되어 왔으며 현재도 많이 사용되고 있으나, 2007년부터 원가절감과 안전성 강화를 위해 고가인 LCO의 코발트(Co)성분 일부를 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)으로 대체하는 삼원합금 물질인 NCM과 NCA로 대체되는 추세이다. LMO와 LFP는 경제성과 안정성이 우수하여 전기차용 리튬전지에 일부 적용 중이나, LMO는 LCO 대비 에너지 용량이 낮고 LFP는 원재료가 가장 저렴하고 안전성이 우수하지만 순도 및 전기전도도가 낮은 문제점을 가지고 있다. 위에 제시된 양극활물질에 대해 가격 및 성능 등을 고려하였을 때 앞으로 NCM과 LMO가 양극활물질로 크게 각광받을 것으로 예상되며, 주요 조사 기관에서의 예측도 NCM과 LMO의 수요가 앞으로 연평균 50% 정도의 증가를 예상하고 있다. |
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