[논문]폐리튬이차전지 스크랩 재활용을 통한 양극활물질 전구체 합성 연구

김보람; 김대원; 김태헌; 이재원; 정항철; 한덕현; 정수훈; 양대훈

doi:10.6111/jkcgct.2022.32.2.061

폐리튬이차전지 스크랩 재활용을 통한 양극활물질 전구체 합성 연구
A study on the synthesis of a cathode active material precursor from a waste lithium secondary battery 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.32 no.2, 2022년, pp.61 - 67

김보람 (고등기술연구원 신소재공정센터) , 김대원 (고등기술연구원 신소재공정센터) , 김태헌 (단국대학교 에너지공학과) , 이재원 (단국대학교 에너지공학과) , 정항철 (고등기술연구원 신소재공정센터) , 한덕현 (고등기술연구원 신소재공정센터) , 정수훈 ((주)지엠텍) , 양대훈 ((주)지엠텍)

초록
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폐리튬이차전지 스크랩으로부터 회수한 유가금속인 니켈, 코발트, 망간을 정제하여 제조한 리튬이차전지 전구체 금속염 용액으로 테일러반응을 통해 NCM 811 전구체를 제조하였다. 반응 시간에 따른 전구체 형태 변화를 SEM, PSA, ICP 분석 결과를 기반으로 합성 조건을 확립하였다. 이에 상업용 전구체와 재활용하여 합성한 전구체의 전기 화학적 특성인 충·방전 특성, 율특성, 수명특성 등을 평가하여 비교 연구하였으며, 상업용 전구체와 비교 시 큰 차이가 없거나 일부 특성에서는 우수한 특성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

A metal salt solution was prepared from valuable metals (Ni, Co, Mn) recovered from a scrap of waste lithium secondary batteries, and an NCM811 precursor was synthesized from the solution. The effect on precursor formation according to reaction time was confirmed by SEM, PSA, and ICP analysis. Based on the analysis results, the electrochemical properties of the synthesized NCM811 precursor and the commercial NCM811 precursor were investigated. The Galvano charge-discharge cycle, rate performance, and Cycle performance were compared, and as a result, there was no significant difference from commercial precursors.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Global Li-ion Battery Market Forecast [1].
그림 Fig. 2. The Taylor reactor and fluid flow diagram used in the experiment.
표 Table 1 Experimental conditions for continuous reaction using Taylor fluid flow
그림 Fig. 3. SEM images of NCM precursors synthesized with reaction time.
그림 Fig. 4. Chemical composition changes of Ni, Co and Mn in the NCM powder with reaction time.
표 Table 2 Circularity of NCM precursors synthesized by reaction time
그림 Fig. 5. Particle size distribution of the NCM powder with reaction time.
그림 Fig. 6. Galvano charge discharge graph of bare NCM811 and recycle NCM811.
표 Table 3 Particle size (μm) and span value of the NCM powder with reaction time
표 Table 4 Chemical composition of NCM811 precursor reacted with Taylor reaction for 28 hours (ppm)
그림 Fig. 7. Galvano charge discharge cycle performance of bare NCM811 and recycle NCM811 at 5, 10, 50, 100, 200^th cycle.
그림 Fig. 8. Rate performance of bare NCM811 and recycle NCM811.
그림 Fig. 9. Cycle performance of bare NCM811 and recycle NCM811.

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