초록 ▼

연구개요
○ 전구체별 공정부산물로부터 건식 열반응을 통한 리튬 및 유가금속(Li, Ni, Co, Mn) 분리 및 2N 급 탄산리튬(Li₂CO₃) 선택적 회수를 위한 친환경 침출 공정 개발
· 1차년도
: 소형 리튬이온배터리 양극활물질(LCO, LNO)로부터 Li₂CO₃ 및 Co, Ni 분리기술 및 선택적 회수 기술 개발
· 2차년도
: 전기차용 대형 리튬이온배터리 양극활물질(NMC, NCA)로부터 Li₂CO<

연구개요
○ 전구체별 공정부산물로부터 건식 열반응을 통한 리튬 및 유가금속(Li, Ni, Co, Mn) 분리 및 2N 급 탄산리튬(Li₂CO₃) 선택적 회수를 위한 친환경 침출 공정 개발
· 1차년도
: 소형 리튬이온배터리 양극활물질(LCO, LNO)로부터 Li₂CO₃ 및 Co, Ni 분리기술 및 선택적 회수 기술 개발
· 2차년도
: 전기차용 대형 리튬이온배터리 양극활물질(NMC, NCA)로부터 Li₂CO₃ 및 Co, Ni, Mn 분리 및 선택적 회수 기술 개발
· 3차년도
: 전기차용 중, 대형 리튬배터리 양극활물질(LMO)로부터 Li 및 Mn 분리 회수

연구 목표대비 연구결과
○ 1차년도 연구결과
- CO₂ 분위기에서 LCO의 경우 700℃, LNO의 경우 800℃에서 Li₂CO₃와 CoO/NiO로 분리됨
- 반응 후 산물은 탄산리튬과 금속산화물의 물에 대한 용해도 차이를 이용하여 수침출 진행
- 수침출 후 분리된 CoO 및 NiO의 환원을 위해 H₂ 분위기에서 환원 실험을 진행하였으며, CoO는 700℃, NiO는 800℃에서 환원반응을 확인
- 최종적으로 LCO 및 LNO로부터 Li₂CO₃ 및 Co, Ni 분리 회수함
○ 2차년도 연구결과
- CO₂ 분위기에서 NCM의 경우 800℃에서 Li₂CO₃와 금속산화물(NiO, CoO, MnO)으로 상변화가 일어났으며, NCA의 경우 700℃에서 Li₂CO₃ 및 CoO, NiO로 분리됨
- 반응 후 산물은 탄산리튬과 금속산화물의 물에 대한 용해도 차이를 이용하여 수침출 진행
- 수침출 후 최종적으로 Li₂CO₃와 유가금속을 분리 회수함
○ 3차년도 연구결과
- LMO의 상을 산화리튬 및 유가금속 산화물 상으로 분리하기 위해 H₂ 분위기, 1050℃에서 진행
- 상분리된 Li₂O 및 MnO를 분리하기 위해 물에 대한 용해도 차이를 이용하여 수침출 진행하였으며 최종적으로 Li₂O와 MnO를 분리회수함

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
○ 기술적 측면
- 기존의 습식공정의 경우 리튬을 선택적 추출할 시 공정이 복잡하며, 탄산리튬이 아닌 인산리튬 형태로 추출됨
- 전구체별 공정부산물로부터 유가금속 회수에 관한 기술들은 습식공정이 대부분임.
- 습식공정의 대부분 공정이 복잡하기 때문에 건식을 통한 유가금속 회수 기술 개발시 습식공정보다 단순한 환원열처리를 통한 유가금속 회수가 가능
- 연구의 목적 물질이 리튬이온2차전지에 사용하는 대부분의 양극활물질이기 때문에, 발생하는 대부분의 폐 양극활물질에 및 전구체별 공정부산물에 적용 가능한 기술임
○ 경제적, 산업적 측면
- 물에 대한 용해도 차이로 Li과 다른 유가금속산화물 상의 분리가 가능하기 때문에 습식 공정과 달리 유해한 물질을 사용하지 않아 공정비용 저감 및 공정 중 발생하는 폐기물이 발생하지 않기 때문에 폐기물처리비용이 발생하지 않는 경제적 측면에서 유리한 공정
- 혼합금속분말로부터 특정 유가금속의 선택적 회수를 위한 친환경 건식 공정 개발을 통해 기존의 습식공정과 달리 공정비용 저감, 폐기물처리비용 저감 등 단가 절감 가능
- 배터리로부터 리튬 회수 및 유가금속 회수에 관한 건식 열처리 기술로 리튬 배터리 및 양극활물질 재활용에 관한 새로운 산업 발달에 영향 가능

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ◻ 최종연구목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• ◻ 1차년도 ... 4
• ◻ 2차년도 ... 5
• ◻ 3차년도 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• ◻ 기술적 측면 ... 12
• ◻ 경제적, 산업적 측면 ... 13
• ◻ 사회적 측면 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• ◻ 금속 및 재활용 산업 경쟁력 강화 ... 13
• ◻ 친환경 건식 공정 도입을 통한 환경산업 예산 절감 ... 13
• ◻ 추가 연구의 필요성 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 31