KR101438272B1 - 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법 - Google Patents

전극재료로부터 금속을 회수하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101438272B1
KR101438272B1 KR20120088792A KR20120088792A KR101438272B1 KR 101438272 B1 KR101438272 B1 KR 101438272B1 KR 20120088792 A KR20120088792 A KR 20120088792A KR 20120088792 A KR20120088792 A KR 20120088792A KR 101438272 B1 KR101438272 B1 KR 101438272B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manganese
lithium
electrode material
precipitate
recovering
Prior art date
Application number
KR20120088792A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140023461A (ko
Inventor
이현우
박성국
박광석
이하영
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
포스코신기술연구조합
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원, 포스코신기술연구조합 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR20120088792A priority Critical patent/KR101438272B1/ko
Publication of KR20140023461A publication Critical patent/KR20140023461A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101438272B1 publication Critical patent/KR101438272B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10Obtaining alkali metals
    • C22B26/12Obtaining lithium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B47/00Obtaining manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006Wet processes
    • C22B7/007Wet processes by acid leaching
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

본 발명은 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법에 관한 것으로, 리튬과 망간을 포함하는 전극재료 및 약산 용액을 혼합하여 리튬이 용해된 용액 및 망간 침전물을 형성하는 단계; 상기 망간 침전물을 여과하여 분리하는 단계; 상기 리튬이 용해된 용액 및 칼슘 화합물을 혼합하여 수산화리튬 용액 및 약산 칼슘 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 수산화리튬 용액 및 탄소 화합물을 혼합하여 탄산리튬을 형성하는 단계를 포함하는, 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법을 제공한다.

Description

전극재료로부터 금속을 회수하는 방법{Method for recovering metal from electrode material}
본 발명은 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법에 관한 것으로, 특히 리튬 이차전지 양극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 우수한 충방전 성능을 갖고, 니켈 전지 등의 다른 이차전지에 비해 에너지밀도가 높기 때문에, 소형 전자제품뿐만 아니라 근래에는 전기자동차용 동력원으로 각광을 받고 있다. 현재 리튬 이차전지 산업은 한국, 일본, 중국을 중심으로 전개되고 있으며, 그 사용량이 증가함에 따라 전지 제조공정 중 발생하는 양극재료 스크랩 및 사용 후 폐기되는 리튬 이차전지의 양 또한 증가하고 있는 추세이다. 리튬 이차전지에 사용되는 양극재료에는 리튬(Li), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn) 등의 유가금속이 포함되어 있기 때문에, 우리나라와 같이 부존자원이 없어 상기 금속들을 전량 수입해야 하는 상황에서는, 양극재료를 회수하여 상기 유가금속을 분리, 정제, 회수하는 기술을 통해 재사용하는 것이 매우 필요하다.
양극재료로부터 유가금속을 회수하는 종래기술로는, 먼저 황산(H2SO4), 염산(HCl), 질산(HNO3) 등의 강산과 과산화수소 등의 환원제를 이용하여 상기 양극재의 유가금속을 침출시키는 방법이 있다. 이후 코발트, 니켈, 망간 등은 수산화물(Hydroxide)을 이용하여 유가금속을 침전시켜 회수하거나, 용매추출 등을 이용하여 분리한 후 전해채취 등을 통해 금속으로 회수하거나 원하는 금속화합물로 회수하게 된다. 리튬의 경우는 상기 공정 후 남은 용액을 농축시킨 후, 탄산나트륨(Na2CO3) 혹은 pH를 9 이상으로 유지시키면서 이산화탄소(CO2)를 첨가하여 탄산리튬 침전으로 회수한다.
종래기술에서는 주로 상대적으로 가격이 높은 코발트, 니켈 등의 유가금속 회수가 주 목적이었기 때문에, 코발트, 니켈 등을 함유한 양극재료를 대상으로 이를 처리하는 방법이 주로 개발되어 왔다. 하지만 전기 자동차, 전력 저장용 등에 필요한 대용량 리튬 이차전지에는, 상대적으로 안정성이 우수하고 가격이 저렴한 LiMn2O4 등과 같은 스피넬계 망간 산화물이 양극재료로 사용될 가능성이 높으며, 현재 이를 채용한 대용량 리튬 이차전지가 상용화되고 있다.
또한 종래기술에서는 상대적으로 가격이 낮은 리튬을 회수하는 것에 대해서 관심이 적었기 때문에, 상기 공정과 같이 코발트, 니켈, 망간 등을 회수한 후 리튬을 회수할 경우, 여러 공정 상에서 리튬 손실이 발생하여 리튬 회수율이 낮다. 향후 전기 자동차의 상용화에 따른 리튬 이차전지의 사용량이 폭발적으로 증가함에 따라, 리튬 사용량도 증가하여 향후 가격이 매우 상승할 것으로 예상되기 때문에, 보다 리튬 회수율을 높일 수 있는 기술이 필요하다.
또한 종래기술에서는 황산, 염산, 질산 등과 같은 강산의 사용으로 환경오염이 발생하며, 강산에 대한 부식 방지 등을 위한 설비가 추가로 필요하다. 그리고 강산을 중화하기 위한 수산화나트륨(NaOH)과 같은 중화제의 사용량이 증가하여 약품 비용이 증가하고, 용매추출법과 같은 분리공정에서는 폐수처리 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 리튬 및 망간을 포함하는 전극재료를 대상으로 환경오염을 최소화하고 공정을 단순화시키면서 사용약품을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있는 금속 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 리튬과 망간을 포함하는 전극재료 및 약산 용액을 혼합하여 리튬이 용해된 용액 및 망간 침전물을 형성하는 단계; 상기 망간 침전물을 여과하여 분리하는 단계; 상기 리튬이 용해된 용액 및 칼슘 화합물을 혼합하여 수산화리튬 용액 및 약산 칼슘 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 수산화리튬 용액 및 탄소 화합물을 혼합하여 탄산리튬을 형성하는 단계를 포함하는, 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 약산은 옥살산일 수 있으며, 상기 약산의 농도는 1.0 내지 1.5 mol/L일 수 있다.
본 발명에서 상기 칼슘 화합물은 생석회일 수 있으며, 상기 칼슘 화합물의 농도는 0.05 내지 0.15 mol/L일 수 있다.
본 발명에서 상기 탄소 화합물은 이산화탄소일 수 있으며, 특히 100% 액화 이산화탄소일 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법은 상기 탄소 화합물을 혼합하기 전에 상기 수산화리튬 용액을 농축하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법 중 탄산리튬을 형성하는 단계에서 또는 탄산리튬을 형성하는 단계 이후에 온도를 70 내지 90℃로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법은 상기 분리된 망간 침전물을 하소하여 사산화삼망간을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 상기 하소는 1,000 내지 1,100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법은 상기 약산 칼슘 침전물을 여과하여 분리하는 단계; 및 상기 분리된 약산 칼슘 침전물 및 강산 용액을 혼합하여 약산 용액 및 강산 칼슘 침전물을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 상기 강산은 황산일 수 있다.
본 발명에서 상기 전극재료는 리튬 이차전지 양극재료일 수 있고, 상기 전극재료는 전지 제조공정 중 발생한 전극재료 스크랩, 폐기된 전지의 양극재료, 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 상기 전극재료는 LiMn2O4, Li2MnO3 및/또는 Li4Mn5O12를 포함할 수 있다.
본 발명은 종래기술에 대비하여 다음의 효과를 갖는다.
첫째, 옥살산 수용액과 같은 약산을 사용하기 때문에, 강산 사용으로 인한 환경오염을 최소화하고 중화제 사용량을 줄일 수 있다.
둘째, 망간의 경우 용매추출이나 화학적 침전과 같은 별도의 분리공정이 없기 때문에 공정이 단순화되고, 하소를 통해 순도나 가격이 높은 사산화삼망간을 얻을 수 있다.
셋째, 별도의 음이온 성분(황산염, 염화 이온 등)이 포함되지 않는 수산화리튬 용액을 얻을 수 있기 때문에, 탄산리튬 제조시 탄산리튬 순도 및 회수율이 매우 향상된다.
상기와 같은 개선효과로 인해 리튬 및 망간을 회수하여 고순도 탄산리튬 및 사산화망간을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 리튬 이차전지 양극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 실시예에서의 XRD(X선 회절) 분석결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법에 관한 것으로, 특히 리튬 이차전지 양극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법은 리튬과 망간을 포함하는 전극재료 및 약산 용액을 혼합하여 리튬이 용해된 용액 및 망간 침전물을 형성하는 단계; 상기 망간 침전물을 여과하여 분리하는 단계; 상기 리튬이 용해된 용액 및 칼슘 화합물을 혼합하여 수산화리튬 용액 및 약산 칼슘 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 수산화리튬 용액 및 탄소 화합물을 혼합하여 탄산리튬을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 약산(weak acid)은 보통 농도(~mol/ℓ)의 수용액으로 하였을 때에 전리도가 현저하게 작은 산을 말한다. 예를 들어, 옥살산(수산, H2C2O4), 탄산(H2CO3), 초산(CH3COOH), 붕산(H3BO3), 아황산(H2SO3), 황화수소(H2S), 시안화수소(HCN) 등이 약산이다. 이들 약산의 산해리상수(전리정수, K)는 1×10-3 이하 또는 pK(-logK)값은 3 이상이다. 예컨대, 아세트산의 K는 1.8×10-5이고, 황화수소의 K는 1×10-7이며, 시안화수소의 K는 7×10-10이다. 인산(H3PO4)은 제1해리상수 K1이 7.52×10-3로 비교적 강한 산이지만 강산은 아니다. 산의 강약은 그것의 짝지은 염기와 상대적 관계에 있고, 짝지은 염기가 염기로서 강할수록 산은 약해진다.
본 발명에서는 상기 약산으로서 옥살산을 바람직하게 사용할 수 있으며, 상기 약산의 농도는 1.0 내지 1.5 mol/L일 수 있다. 약산 용액은 수용액일 수 있다.
본 발명에서는 옥살산 수용액과 같은 약산을 사용하기 때문에, 강산 사용으로 인한 환경오염을 최소화하고 중화제 사용량을 줄일 수 있다.
본 발명에서 상기 칼슘 화합물로는 생석회(산화칼슘, CaO), 소석회(수산화칼슘, Ca(OH)2), 석회석(탄산칼슘, CaCO3) 등을 사용할 수 있으며, 특히 생석회를 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 칼슘 화합물의 농도는 0.05 내지 0.15 mol/L일 수 있다.
본 발명에서는 별도의 음이온 성분(황산염, 염화 이온 등)이 포함되지 않는 수산화리튬 용액을 얻을 수 있기 때문에, 탄산리튬 제조시 탄산리튬 순도 및 회수율을 매우 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 탄소 화합물로는 이산화탄소(CO2), 탄산(H2CO3) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이산화탄소를 사용할 수 있는데, 특히 경제성 및 효율성을 고려하여 100% 액화 이산화탄소를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법은 상기 탄소 화합물을 혼합하기 전에 상기 수산화리튬 용액을 농축하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 농축을 통해 탄산리튬의 회수율을 높일 수 있다. 농축방법으로는 예를 들어 감압증발과 같은 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법 중 탄산리튬을 형성하는 단계에서 또는 탄산리튬을 형성하는 단계 이후에 온도를 70 내지 90℃로 유지할 수 있으며, 이에 따라 탄산리튬의 회수율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법은 상기 분리된 망간 침전물을 하소하여 사산화삼망간을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 하소(calcine)란 어떤 물질을 고온으로 가열하여 그 휘발성분의 일부 또는 전부를 제거하는 조작을 의미한다. 예를 들어 탄산마그네슘은 그 함유 탄산기가 800 내지 900℃에서 제거되며, 비중이 매우 작은 하소 마그네시아를 얻을 수 있게 된다. 그 구성물질이 보다 고온 때문에 소결하면 하소라고 하지 않으며, 그 이하 온도로 휘발물을 제거하는 경우를 말한다.
본 발명에서 상기 하소는 1,000℃ 이상, 바람직하게는 1,000 내지 1,100℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에서는 망간의 경우 용매추출이나 화학적 침전과 같은 별도의 분리공정이 없기 때문에 공정이 단순화되고, 하소를 통해 순도나 가격이 높은 사산화삼망간을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 금속 회수방법은 상기 약산 칼슘(옥살산 칼슘 등) 침전물을 여과하여 분리하는 단계; 및 상기 분리된 약산 칼슘 침전물 및 강산 용액을 혼합하여 약산 용액 및 강산 칼슘 침전물을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 강산으로는 황산, 염산, 질산 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 황산을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 중간에 생성되는 약산 칼슘 침전물을 여과하여 분리한 후, 강산 용액으로 처리하여 약산 용액을 회수할 수 있으며, 회수된 약산용액을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 전극재료는 전지 제조공정 중 발생한 전극재료 스크랩을 사용할 수 있고, 폐기된 전지를 회수하여 사용할 수 있으며, 또한 상기 스크랩과 폐기물을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서 상기 전극재료는 리튬 이차전지 양극재료일 수 있는데, 이 경우 리튬 이차전지 양극재료는 스피넬계 리튬망간 산화물, 예를 들어 LiMn2O4, Li2MnO3 및/또는 Li4Mn5O12 등을 포함할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이 실시형태는 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 권리범위는 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 리튬 이차전지 양극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 1에서 제시하는 금속 회수방법은 본 발명의 일 구현예에 따른 것으로, (a) 리튬 및 망간을 포함하는 양극재료를 옥살산 수용액에 용해시켜 리튬이 용해된 용액과 옥살산 망간 침전물을 얻는 단계; (b) 상기 리튬이 용해된 용액에 생석회(CaO)를 첨가하여 수산화리튬 용액과 옥살산 칼슘을 얻는 단계; (c) 상기 수산화리튬 용액을 이산화탄소로 처리하여 탄산리튬을 얻는 단계를 포함하여 이루어진다. 또한 (a) 단계 이후 얻어진 옥살산 망간 침전물을 1,000℃ 이상에서 하소하여 탄소를 제거한 후 사산화삼망간을 얻는 단계를 포함한다.
단계 (a)는 리튬 및 망간을 포함하는 스피넬계 양극재료를 옥살산 수용액에 넣고 교반하면서 용해시키는 공정이다. 이 단계에서 하기 반응식 1과 같은 반응에 의해 리튬이 용해된 용액과 옥살산 망간 침전물을 얻을 수 있다.
[반응식 1]
2LiMn2O4 + 13H2C2O4 → 2Li+ + C2O4 2 - + 4MnC2O4 + 8H2O + 16CO2 + 5H2
옥살산은 환원제로 작용하여 양극재료에 포함된 망간 및 산소를 환원시킬 수 있으며, 따라서 반응식 1의 경우 망간은 각각 3가와 4가 형태로 양극재료에 포함되어 있는데, 옥살산에 의해 2가로 환원된다. 그리고 산소는 물로 환원되고, 또한 여분의 수소이온은 수소가스로 환원된다.
한편 옥살산 리튬과 옥살산 망간의 용해도 차이는 수백 배이기 때문에, 망간의 경우 쉽게 불용성 화합물이 형성되어 침전물로 떨어진다. 따라서 침출과 분리 공정이 동시에 이루어지기 때문에 후속공정이 간단해지는 장점이 있다.
단계 (a)에서 스피넬계 양극재료는 LiMn2O4, Li2MnO3, Li4Mn5O12 등의 리튬 및 망간으로 이루어진 산화물을 포함하는 것일 수 있다.
단계 (a)에서 옥살산의 농도는 1.0 내지 1.5 mol/L일 수 있고, 스피넬계 양극재료의 농도는 10 내지 30 g/L가 되도록 할 수 있다. 다만 양극재료의 농도의 경우 이에 한정되는 것은 아니고, 종류에 따라 그 농도가 변할 수 있다.
단계 (a)에서 반응은 상온 또는 50℃ 이하에서 이루어질 수 있으며, 이때 반응시간은 1시간 내지 3시간 이내로 실시할 수 있다.
단계 (a)의 용해 공정이 끝나면, 여과를 통해 리튬이 용해된 용액과 옥살산 망간 침전물을 분리시킨다.
단계 (b)는 상기 리튬이 용해된 용액에 생석회를 첨가하여 수산화리튬과 옥살산 칼슘을 얻는 단계이다. 이 단계에서 하기 반응식 2와 같은 반응에 의해 수산화리튬과 불용성의 옥살산 칼슘 침전물을 얻을 수 있다.
[반응식 2]
2Li+ + C2O4 2 - + CaO + H2O → 2Li+ + 2OH- + CaC2O4
단계 (b)에서 CaO의 농도는 0.05 내지 0.15 mol/L일 수 있다.
단계 (b)에서 반응은 상온 또는 50℃ 이하에서 이루어질 수 있으며, 이때 반응시간은 1시간 내지 3시간 이내로 실시할 수 있다.
단계 (b)의 공정이 끝나면, 여과를 통해 리튬이 용해된 용액과 옥살산 칼슘 침전물을 분리시킨다.
단계 (c)는 단계 (b)로부터 얻어진 수산화리튬 용액을 이산화탄소 혹은 탄산으로 처리하여 탄산리튬을 얻는 단계이다. 이 단계에서 하기 반응식 3과 같은 반응에 의해 탄산리튬을 결정 또는 침전물 형태로 얻을 수 있다.
[반응식 3]
2Li+ + 2OH- + CO2 → Li2CO3 + H2O
단계 (c)에서 이산화탄소를 첨가하기 전에, 탄산리튬 결정으로의 회수율을 높이기 위해, 용액을 감압증발과 같은 방법을 통해 농축하여 리튬의 농도를 2 내지 4 wt%로 높일 수 있다.
단계 (c)에서 이산화탄소로는 경제성 및 효율성을 고려하여 100% 액화 이산화탄소를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
단계 (c)에서 반응은 상온 또는 90℃ 이하에서 이루어질 수 있으며, 이때 반응시간은 1 내지 3시간 이내로 실시할 수 있다. 다만 생성된 탄산리튬의 용해를 낮추어 회수율을 향상시키기 위해, 온도를 70 내지 90℃로 유지할 수 있다.
한편, 단계 (a) 이후에 얻어진 옥살산 망간 침전물은 공기를 차단시킨 상태 그리고 1,000 내지 1,100℃의 온도에서 하소시켜 사산화삼망간을 얻을 수 있다. 이때 반응시간은 3시간 내지 5시간 이내로 실시할 수 있다.
또한, 단계 (b) 이후에 얻어진 옥살산 칼슘 침전물은 황산과 같은 강산으로 처리하여 옥살산 수용액과 황산칼슘을 얻을 수 있다. 여과를 통해 황산칼슘 침전물을 분리한 후, 옥살산 수용액은 다시 단계 (a)에서 재사용할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
(a) 스피넬계 산화물인 LiMn2O4 스크랩 25 g을 1.5 M 옥살산 용액에 넣고 약 40℃에서 약 2시간 동안 교반시키면서 침출시켰다. 침출 결과 침출액의 성분은 리튬 약 1.3 g/L, Mn 10 ppm 이하로서, 스크랩 중 리튬 대비 93.6%의 회수율을 나타내었고, 망간은 옥살산 망간으로 침전되었다(도 2 참조).
(b) 상기 리튬 용액에 생석회 0.15 M을 투입하고 약 40℃에서 약 2시간 동안 교반시킨 결과, 수산화리튬 용액과 옥살산 칼슘 침전물이 생성되었으며, 상기 침출액 중 리튬 대비 94%의 회수율을 나타내었다.
(c) 상기 수산화리튬 용액을 감압증발로 10배 농축시킨 후, 100% 이산화탄소 가스를 투입하고 약 80℃에서 약 2시간 동안 반응시킨 결과 탄산리튬이 생성되었으며, 상기 수산화리튬 용액 중 리튬 대비 91%의 회수율을 나타내었다.
상기 단계 (a) 이후 옥살산 망간 침전물은 여과를 통해 분리한 후, 공기를 차단시킨 상태에서 약 4시간 동안 약 1,000℃에서 하소시켜 사산화삼망간을 얻었다.
상기 단계 (b) 이후 옥살산 칼슘 침전물은 여과를 통해 분리한 후, 황산으로 처리하여 옥살산 수용액과 황산칼슘을 얻었고, 여과를 통해 황산칼슘 침전물을 분리한 후, 옥살산 수용액은 다시 단계 (a)에서 재사용하였다.
본 발명은 상기 구현예 또는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서, 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

  1. 리튬과 망간을 포함하는 전극재료 및 약산 용액을 혼합하여 리튬이 용해된 용액 및 망간 침전물을 형성하는 단계;
    상기 망간 침전물을 여과하여 분리하는 단계;
    상기 분리된 망간 침전물을 1,000 내지 1,100℃에서 하소하여 사산화삼망간을 형성하는 단계;
    상기 리튬이 용해된 용액 및 칼슘 화합물을 혼합하여 수산화리튬 용액 및 약산 칼슘 침전물을 형성하는 단계; 및
    상기 수산화리튬 용액 및 탄소 화합물을 혼합하여 탄산리튬을 형성하는 단계를 포함하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약산은 옥살산인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 약산의 농도는 1.0 내지 1.5 mol/L인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 화합물은 생석회인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 칼슘 화합물의 농도는 0.05 내지 0.15 mol/L인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 화합물은 이산화탄소인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 탄소 화합물은 100% 액화 이산화탄소인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 화합물을 혼합하기 전에 상기 수산화리튬 용액을 농축하는 단계를 추가로 포함하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    탄산리튬을 형성하는 단계에서 또는 탄산리튬을 형성하는 단계 이후에 온도를 70 내지 90℃로 유지하는 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 약산 칼슘 침전물을 여과하여 분리하는 단계; 및
    상기 분리된 약산 칼슘 침전물 및 강산 용액을 혼합하여 약산 용액 및 강산 칼슘 침전물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 강산은 황산인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극재료는 리튬 이차전지 양극재료인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전극재료는 전지 제조공정 중 발생한 전극재료 스크랩, 폐기된 전지의 양극재료, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전극재료는 LiMn2O4, Li2MnO3, Li4Mn5O12 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전극재료로부터 리튬 및 망간을 회수하는 방법.
KR20120088792A 2012-08-14 2012-08-14 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법 KR101438272B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120088792A KR101438272B1 (ko) 2012-08-14 2012-08-14 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120088792A KR101438272B1 (ko) 2012-08-14 2012-08-14 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140023461A KR20140023461A (ko) 2014-02-27
KR101438272B1 true KR101438272B1 (ko) 2014-09-15

Family

ID=50268832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120088792A KR101438272B1 (ko) 2012-08-14 2012-08-14 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101438272B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101974589B1 (ko) 2017-11-07 2019-05-02 한국생산기술연구원 리튬 회수 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101713600B1 (ko) * 2016-03-04 2017-03-09 재단법인 포항산업과학연구원 폐리튬전지 재활용 공정의 폐액에 포함된 리튬 회수 방법
CN107634218B (zh) * 2017-08-30 2020-01-07 山东理工大学 利用电容型镍氢动力电池正负极材料制备三元材料前驱体的方法
CN109719117B (zh) * 2018-12-30 2021-10-01 沈阳化工研究院有限公司 一种回收处理废旧锂电池过程中热解的方法
KR102554756B1 (ko) * 2021-03-31 2023-07-12 고등기술연구원연구조합 리튬 폐액의 처리 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030004657A (ko) * 2001-07-06 2003-01-15 한국원자력연구소 LiCoO₂를 함유하는 유기성 폐슬러지로부터 코발트및 리튬 회수방법
KR20070033440A (ko) * 2004-06-21 2007-03-26 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 리튬 전지의 처리 방법
KR20120031831A (ko) * 2010-09-27 2012-04-04 한국과학기술연구원 리튬전지 양극활물질로부터의 리튬 회수 방법
JP2012126988A (ja) 2010-11-25 2012-07-05 Hitachi Ltd 滲出液および金属回収方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030004657A (ko) * 2001-07-06 2003-01-15 한국원자력연구소 LiCoO₂를 함유하는 유기성 폐슬러지로부터 코발트및 리튬 회수방법
KR20070033440A (ko) * 2004-06-21 2007-03-26 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 리튬 전지의 처리 방법
KR20120031831A (ko) * 2010-09-27 2012-04-04 한국과학기술연구원 리튬전지 양극활물질로부터의 리튬 회수 방법
JP2012126988A (ja) 2010-11-25 2012-07-05 Hitachi Ltd 滲出液および金属回収方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101974589B1 (ko) 2017-11-07 2019-05-02 한국생산기술연구원 리튬 회수 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140023461A (ko) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11508999B2 (en) Lithium-ion batteries recycling process
CN109075407B (zh) 再循环锂电池电极材料的方法
KR102246670B1 (ko) 코발트 공급원에서 유래된 제1코발트 술페이트/디티오네이트액의 처리
JP6314814B2 (ja) 廃リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法
KR101438272B1 (ko) 전극재료로부터 금속을 회수하는 방법
KR101823952B1 (ko) 리튬이온 2차전지의 폐 양극재로부터 리튬을 회수하여 탄산리튬을 제조하는 방법
KR101325176B1 (ko) 삼원계 양극활물질로부터 화학이산화망간의 제조방법, 그 제조방법에 의하여 제조된 화학이산화망간 및 화학이산화망간을 포함하는 이차전지
KR101713600B1 (ko) 폐리튬전지 재활용 공정의 폐액에 포함된 리튬 회수 방법
KR102313447B1 (ko) 이차전지로부터 금속 회수 방법
KR101944519B1 (ko) 리튬 용액으로부터 고효율 리튬 회수 방법
US20220402773A1 (en) Process for the purification of lithium salts
WO2023229045A1 (ja) 廃リチウムイオン電池からリチウムを回収する方法
CN113278805A (zh) 一种从废旧锂离子电池正极材料中回收锂的方法
KR101944518B1 (ko) 탄산리튬으로부터 고농도 리튬 수용액 제조방법
KR102165275B1 (ko) 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치
KR101944522B1 (ko) 인산리튬으로부터 고농도 리튬 수용액 제조 방법
KR20210017064A (ko) 리튬 함유 폐액으로부터 리튬 성분을 회수하는 방법
WO2023195533A1 (ja) 廃リチウムイオン電池からリチウムを回収する方法
CN103221557B (zh) 含镍酸性溶液的制造方法
CN114585756A (zh) 用于回收锂电池的方法
KR102606229B1 (ko) 삼원계 폐양극활물질로부터 리튬의 선택적 회수방법
KR101553388B1 (ko) 양극재 스크랩으로부터 유용 금속의 회수 방법
KR20130094978A (ko) 리튬 용액으로부터 리튬의 회수 방법
KR102313962B1 (ko) 폐리튬이차전지로부터의 양극활물질 전구체의 제조방법
KR102054344B1 (ko) 리튬 용액으로부터 알루미늄과 황산염 공급원 첨가를 통한 리튬 농축방법 및 알루미늄 산화물 회수방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170830

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180831

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190830

Year of fee payment: 6