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리튬이온전지 양극제조 공정에서 사용된 NMP를 회수하기 위한 하이브리드형 NMP 회수시스템 개발에 관한 연구

Study on the Development of Hybrid NMP Recovery System for Recovering the Used NMP in Lithium Ion Battery Cathode Manufacturing Process

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B v.40 no.5 = no.368 , 2016년, pp.289 - 296  
황순호 ((주)신성이엔지 ) ;  남승백 ( (주)신성이엔지 ) ;  김동권 ( 성균관대학교 ) ;  김양준 ( (주)신성이엔지 ) ;  강성은 ( (주)신성이엔지)
초록

리튬이온전지 양극활물질 제조공정의 용제로 사용되는 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidinone)는 전량수입에 의존하고 있으며 BASF와 ISP의 독과점에 따라 높은 가격을 유지하고 있다. 이로 인해 대부분의 리튬이온전지 제조업체들은 건조과정에서 배기되는 공기 중에서 NMP를 회수한 후 재사용하는 방식을 이용하고 있다. 국내에서는 주로 NMP의 친수성을 이용해 흡수탑에서 회수하는 흡수법을 사용한다. 이 방식으로 회수된 NMP의 순도는 80% 수준이며, 처리된 가스의 수분 함유량이 높아 100% 배기할 수밖에 없는 문제점이 있다. 본 연구에서는 냉각응축법과 농축법을 복합 구성하여 NMP 회수율이 99.6%, 회수된 NMP 순도가 96.1%인 하이브리드형 NMP 회수시스템을 개발하였다.

Abstract

The availability of NMP, a solvent used in the manufacturing process of cathode material for lithium ion battery, depends on importation, and the price remains high because of the monopoly of BASF and ISP. For these reasons, most Lithium ion battery manufacturers reuse NMP after recovering it from the exhaust air in the drying process. In Korea, absorption method is mainly used for recovering NMP from the absorption tower using the hydrophilicity of NMP. However, this system has a few disadvantages, such as low purity (80％) of the recovered NMP and 100％ emission due to high water content of the treated gas. In this study, we develop a hybrid NMP recovery system by combining cooling condensation method with concentration method, by which it is possible to obtain an NMP recovery rate of 99.6％, and a high purity (96.1％) of the recovered NMP.

주제어

#엔엠피   #휘발성유기화합물   #냉각응축   #농축   #회수   #리튬이온전지  

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ESS 산업
ESS 산업이 각광받는 이유 무엇인가?
화석연료의 감소, 환경문제 대두에 따른 전기차, 태양광, 풍력 발전 등 친환경적 에너지 사용이 주요 관심사로 발전함에 따라 생산한 에너지를 저장할 수 있는 ESS 산업이 각광받고 있다.

화석연료의 감소, 환경문제 대두에 따른 전기차, 태양광, 풍력 발전 등 친환경적 에너지 사용이 주요 관심사로 발전함에 따라 생산한 에너지를 저장할 수 있는 ESS 산업이 각광받고 있다. 이러한 기술의 핵심요소인 리튬이온 이차전지 시장이 확대되고 있으며, 이에 따라 양극제조에 사용되는 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidinone)의 사용량이 증가하는 있는 추세이다.

리튬이온 이차전지 시장
리튬이온 이차전지 시장이 확대됨에 따라 증가하는 것은 무엇인가?
양극제조에 사용되는 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidinone)의 사용량이 증가하는 있는 추세이다

화석연료의 감소, 환경문제 대두에 따른 전기차, 태양광, 풍력 발전 등 친환경적 에너지 사용이 주요 관심사로 발전함에 따라 생산한 에너지를 저장할 수 있는 ESS 산업이 각광받고 있다. 이러한 기술의 핵심요소인 리튬이온 이차전지 시장이 확대되고 있으며, 이에 따라 양극제조에 사용되는 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidinone)의 사용량이 증가하는 있는 추세이다.

NMP 용제
NMP 용제의 가격이 비싸기 때문에 어떤 노력이 이루어지고 있는가?
일반적인 VOCs 처리 방법인 연소 방식 대신 냉각응축법이나 흡수법 등으로 회수하여 재사용하기 위한 노력이 이루어지고 있다

국내 NMP 용제 시장은 BASF와 ISP 등의 외국계 업체가 과점하고 있으며, NMP 용제는 일반적인 용제와 비교하여 가격이 비싼 용제이다. (2) 이로 인해 일반적인 VOCs 처리 방법인 연소 방식 대신 냉각응축법이나 흡수법 등으로 회수하여 재사용하기 위한 노력이 이루어지고 있다.

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참고문헌 (9)

  1. 1. Sea, B., Na, Y. S. and Song, S.-K., 2003, "Technologies for Volatile Organic Compounds (VOCs) Treatment," J. of the Environmental Sciences, Vol. 12, No. 7, pp. 825-833. 
  2. 2. Korea Chemical Market Research Inc., 2008, "Market Analysis of Electrical Solvents." 
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  4. 4. Seo, J., Choi, H. C. and Jeong, W. S., 2009, "Device and Method for Recovering NMP from Exhaust Gas," 10-2010-0113438. 
  5. 5. Sa, J. H., Jeon, E. -C., Kim, S. J. and Han, J. H., 2013, "Removal of VOCs from Gasoline Reservoir at Gas Station using Cooled Condensing Unit," J. Korea Society of Environmental Administration, Vol. 19, No. 1, pp. 299-302. 
  6. 6. Kim, H. S., Yoo, Y. J., Ahn, Y. S., Chue, K. T., Shul, Y. G. and Han, M. H., 2001, "Design and Operation of VOC Concentrator for VOC Abatement," Journal of Theoretical and Applied Mechanics, pp. 299-302. 
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  9. 9. Kim, D. J., Oh, H. S., Kim, J. K., Park, M. J., Lee, M. and Koo, K. K., 2007, "Reclamation of High Purity Organic Solvents from Waste Photoresist Stripper," Clean Technology, Vol. 13, No. 4, pp. 257-265. 

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