KR101472470B1

KR101472470B1 - 배터리의 분해 및 재활용

Info

Publication number: KR101472470B1
Application number: KR1020137009207A
Authority: KR
Inventors: 아쯔시 미즈사와
Original assignee: 엠파이어 테크놀로지 디벨롭먼트 엘엘씨
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2014-12-12
Also published as: KR20130060319A; JP5631496B2; US8615864B2; US20120060339A1; US9160043B2; WO2012036671A1; CN103098276B; CN103098276A; JP2013539897A; US20140068929A1

Abstract

배터리를 분해하기 위한 분해된 배터리 및 방법이 제공된다. 구멍은 배터리의 엔클로져에 형성되고, 유체는 배터리 내부에서 전해질을 불활성화하도록 배터리로 주입된다. 배터리의 엔클로져는 배터리 내부의 코어를 노출시키기 위하여 뒤로 벗겨질 수 있는 엔클로져 내의 스트립을 정의하도록 이후 절단된다. 코어는 추출되고 재활용될 수 있다.

Description

배터리의 분해 및 재활용{DISASSEMBLING AND RECYCLING A BATTERY}

오늘 날 사용하는 전자 장치 중 대다수는 전력을 제공하는 배터리에 의존한다. 사실, 리튬-이온 배터리를 포함한 다수의 배터리가 매년 생산된다. 이들 유형의 배터리는 고갈되고 있는 물질을 사용한다. 예를 들어, 리튬(lithum) 및 코발트(cobalt)는 리튬-이온 배터리의 제조에 사용되는 성분의 예시이다. 이들 배터리는 이러한 성분의 이용되지 않은 리소스로서 간주될 수 있다.

그 결과, 버려진 배터리로부터 이들 성분을 회수하려는 시도가 있어왔다. 불행하게도, 이들 유형의 배터리를 분해하기 위한 종래의 방법은 상당한 위험을 갖는다. 가장 심각한 문제는 분해 처리에서 발생하는 단락(short circuit)에 의해 일어난다. 그 결과, 버려진 배터리는 종종 이들 성분의 이용되지 않은 자원이 된다.

본 발명의 실시예는 배터리에 관한 것이며, 특히 배터리 분해에 더 관련된다. 분해된 배터리는 그들의 제조에서 사용되는 성분을 회수하도록 재활용될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리를 분해하기 위한 방법은 배터리 내에 구멍(hole)을 형성하는 단계를 포함한다. 배터리는 엔클로져(enclosure) 및 커버를 포함하고, 커버와 배터리의 코어(core) 사이의 배터리 내의 간극(clearance)에 구멍이 접근하는 위치에서 엔클로져 내에 그 구멍이 형성될 수 있다. 구멍이 형성된 후, 배터리의 코어 내에 포함된 전해질을 불활성화하기 위해 배터리로 유체가 주입된다. 이후, 배터리의 바깥 표면의 일부는 절단되고, 코어는 배터리의 엔클로져로부터 제거된다.

다른 실시예에서, 배터리를 분해하기 위한 시스템은 분해 동안, 배터리를 지지하도록 구성된 지지 유닛을 포함한다. 배터리는, 엔클로져 내부에 배치되고 커버로 밀봉된 코어를 포함한다. 배터리가 고정되면, 드릴 컴포넌트(drill component)가 배터리 내에 구멍을 형성하도록 사용된다. 주입 모듈이 이후 배터리 내부에 전해질을 불활성화하기 위해 구멍을 통해 유체를 주입한다. 절단 유닛이 엔클로져의 바깥 표면을 절단하도록 구성된다. 코어는 이후 엔클로져 내부로부터 제거될 수 있다.

분해된 배터리는 커버 및 엔클로져를 포함한다. 엔클로져는 이에 형성된 구멍을 가지는데, 그 구멍은 코어를 유지하도록 구성된 배터리의 공동(cavity)으로 불활성화 유체를 주입하기 위해 사용된다. 엔클로져는 절단된다. 절단은 엔클로져로부터 코어의 추출을 가능하게 하기 위해, 코어로부터 벗겨지도록 절단에 의해 정의된 스트립(strip)을 가능하게 하는 취약한 지점을 생성한다. 이하의 상세한 설명과 도면을 참조함으로써, 상기 설명된 예시적인 양태, 실시예 및 특징에 추가하여, 추가적인 양태, 실시예, 및 특징들 또한 명확해질 것이다.

도 1은 배터리의 도시적인 예시를 나타내고,
도 2는 분해를 위해 마련된 배터리의 예시적인 실시예 도시를 나타내고,
도 3은 배터리를 분해하는 동안 전해질을 비휘활성 또는 적은 휘발성으로 만드는 도시적인 예시를 나타내고,
도 4는 분해 동안 절단되는 배터리의 도시적인 예시를 나타내고,
도 5는 분해 동안의 배터리의 도시적인 예시를 나타내고,
도 6은 배터리를 분해하기 위한 도시적인 방법을 나타내고,
도 7은 배터리를 분해하기 위한 시스템의 도식적인 예시를 나타낸다.

문맥에서 달리 지시하고 있지 않은 한, 이하의 상세한 설명에서 첨부된 도면, 컴포넌트가 참조된다. 상세한 설명, 도면, 그리고 청구범위에 설명되는 실시예는 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 본 개시에서 제시되는 대상의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않으면서도 다른 예시들이 이용되거나, 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 개시에 일반적으로 설명되고, 도면들에 도시되어 있는 본 개시의 양태들이 다양한 다른 구성으로 배열, 대체, 조합, 분리 및 고안될 수 있음과 이 모두가 여기에서 명시적으로 고려됨이 기꺼이 이해될 것이다.

리튬-이온 배터리와 같은 에너지 저장 장치는, 단지 예시로써 리튬 및 코발트와 같은 다양한 성분을 사용하여 제조된다. 그러나 이러한 성분을 회수(recover)하는 능력은 대개 위험하고 값 비싼 처리이다. 본 발명의 실시예는 배터리를 분해하는 것에 관련된다. 배터리의 분해는 배터리의 제조에 사용되는 물질 또는 성분을 회수 및/또는 재활용하는 것을 포함할 수 있다.

도 1은 배터리(100)의 도시적인 예시를 나타낸다. 배터리(100)는 커버(104)와 연결된 엔클로져(102)를 포함한다. 코어(108)(예컨대, 손상된 시트 전극(sheet electrode))는 통상적으로 엔클로져(102) 내부에 포함되고 커버(104)에 의해 배터리(100)의 엔클로져(102) 내부에 커버되거나 또는 밀봉된다. 엔클로져(102)의 본체(118)는 코어(108)를 수용하기 위한 공동을 정의한다.

양의 전극(positive electrode)(120)은 양의 접점 와이어(contact wire)(114)에 의해 양의 접점(contact)(110)에 연결된다. 음의 전극(122)은 음의 접점 와이어(116)에 의해 음의 접점(112)에 연결된다.

코어(108)는 통상적으로 양극, 음극 및 전해질을 포함한다. 양극은 탄소로부터 대개 형성되고 음극은 리튬 코발트 산화물(lithium cobalt oxide), 리튬 인산화 철(lithium iron phosphate), 망간 산화물(manganese oxide), 및/또는 당 분야에 잘 알려진 다른 물질로부터 대개 형성된다. 전해질은 통상적으로 (리튬 염 유기 용매와 같은)염 용매의 일부 유형을 포함한다.

일반적으로, 분해 처리는 유기 용매의 휘발성을 제거하는 것을 포함하거나 또는 예를 들어 유기 용매를 응고시킴으로써 이온 전도성을 제거 또는 감소시키는 방법을 포함한다. 이온 전도성이 한번 감소되거나 제거되면, 엔클로져(102)는 적어도 부분적으로 제거되고, 코어(108)가 추출될 수 있다. 코어(108)는 리튬, 코발트 등과 같은 코어(108) 내에 포함되는 성분을 회수 및/또는 재활용하도록 처리될 수 있다.

도 2는 분해를 위해 준비된 배터리의 도시적인 실시예를 나타낸다. 도 2는 엔클로져(102)의 윗면에서 간극(206)을 포함하는 배터리(100)를 도시한다. 코어(108)의 윗면은 본 예시에서 간극(206)보다 아래에 있다. 도 2는 드릴 컴포넌트에 의해 엔클로져(102) 내에 형성된 구멍(202 및 204)을 도시한다. 이러한 예시에서, 구멍(202 및 204)은 코어(108) 위의 간극(206)에 접근하도록 형성된다. 더 상세하게는, 구멍(202 및 204)은 코어(108)와의 접점을 최소화하거나 피하도록 구성된다. 구멍(202 및 204)과 간극(206)의 정렬은 예를 들어 구멍(202 및 204)의 형성이 코어(108)의 전해질 또는 다른 구성요소를 피하는 것을 보장한다. 예를 들어, 구멍(202 및 204)을 형성하는 데에 사용되는 드릴촉(drill bit)은 코어(108) 속이 아닌 간극(206) 속으로 연장될 것이다.

도 2 에서 한 쌍의 구멍(202 및 204)을 도시하였으나, 엔클로져(102) 내에 형성되는 구멍의 수는 하나의 구멍만큼 적거나 두 구멍보다 더 많을 수 있다. 드릴 컴포넌트는 펀칭(punching), 드릴링(drilling), 에칭(etching), 마멸(ablating), 용융(melting), 또는 이들과 유사한 공정이거나 이들의 임의의 조합에 의해 구멍(202 및 204)을 형성할 수 있다. 따라서, 드릴 컴포넌트는 드릴촉, 레이저, 화염 등을 구멍(202 및 204)을 형성하는 데에 사용할 수 있다. 또한, 배터리(100)는 통상적으로, 엔클로져(102) 내의 임의의 유체가 구멍(202 및 204)이 형성되는 동안 엔클로져 내부에 유지되고 있도록 배향 된다. 일부 예시에서, 냉각 윤활제는 구멍(204 및 204)을 드릴링하는 동안과 같이 구멍(202 및 204)을 형성하는 동안 일어날 수도 있는 열을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 냉각 윤활제를 제공하는 것은 분해 동안 배터리(100)를 식도록 유지시켜주거나 또는 적절하게 안전한 온도로 유지시켜준다.

도 3은 배터리의 분해 동안 전해질을 비휘활성 또는 적은 휘발성으로 만드는 도시적인 예시를 나타낸다. 구멍(202 및 204)이 엔클로져(102)에 형성되면, 주입 모듈(302)은 엔클로져(102) 속으로 유체(306)를 주입하는 데에 사용된다. 주입 모듈(302)은 구멍 들 중 적어도 하나, 예컨대 구멍(204)에 대해 통상적으로 놓인다. 주입 모듈(302)의 팁(tip)(304)(주입 모듈은 다수의 구멍 과 정렬한 다수의 팁을 가질 수 있다)은 주입된 유체(306)가 구멍(204)으로부터 나오지는 않고 본체(118)에 의해 형성된 공동으로 방향을 취하도록 구멍(204) 속으로 눌러질 수 있다. 더 상세하게는, 유체(306)는 코어(108) 내에 적어도 전해질과 혼합되도록 주입된다.

또한, 팁(304)은 유체가 배터리(100) 내부에 주입되는 방향을 결정하도록 구부러질 수 있다. 예를 들어 팁(304)이 적절하게 삽입되면, 커버(104) 반대편의 배터리(100) 말단을 향해 유체가 방향을 취하도록 팁(304)은 부러지거나 또는 각질 수 있다. 일부 예시에서, 팁(304)은 구멍(204)에 대해 눌러지도록 밀봉과 함께 구성될 수 있다.

배터리(100) 속으로 주입된 유체(306)는 수분, 아크릴 단위체(acrylic monomer), 실리콘 오일, 수분흡수제(diglycidylether), 디아민(diamine), 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유체(306)는 단지 예시로써, (i) 수분 및 아크릴 단위체 또는 (ii) 실리콘 오일, 수분흡수제 및 디아민과 같은 상이한 유체의 조합을 또한 포함할 수 있다. 또한, 다수의 유체가 순차적으로 또는 동시에 주입될 수 있다.

불활성화 유체의 예시인 유체(306)는 배터리(100) 내부의 전해질을 불활성화한다. 일 예시에서, 유체(306)는 전해질을 응고시키거나 또는 부분적으로 응고시킴으로써 전해질을 불활성화한다. 유체(306)는 전해질을 비휘활성 또는 적은 휘발성이게 한다.

유체(306)가 배터리(100) 내부에 주입됨에 따라 구멍(202)으로부터 일부 유체는 배출될 수 있다. 배출된 유체(308)는 순환되어 주입 모듈(302)을 통해 배터리(100)로 되돌아갈 수 있다. 응고된 전해질은 배터리(100) 내부에 남는다. 대안적으로, 유체(306)가 주입될 수 있고 배출된 유체(308)는 후에 재순환되도록 저장된다. 배터리(100) 내부의 유체(306)의 경로는 전극의 모양, 팁(304)의 배치, 등에 의존할 수 있다. 시간에 걸쳐 주입된 유체(306)는 전해질을 불활성화하기 위해 배터리(100)의 내부에서 순환한다. 전해질이 불활성화되거나 또는 응고되면, 주입 모듈(302)은 회수될 수 있다.

도 4는 분해 동안 절단된 배터리의 도시적인 예시를 나타낸다. 전해질이 불활성화되거나 또는 응고된 후에, 엔클로져(108)는 제거를 위한 준비 중 절단되거나 스코어링( scored)된다. 엔클로져(108)를 절단하기 전에 배터리(100)는 지지 유닛(400) 내에 통상적으로 놓인다. 실제로는, 배터리는 분해 처리 중 거의 지지 유닛(400) 내에 놓일 수 있다.

지지 유닛(400)은 지지판(402 및 408) 및 지지(404 및 406)를 포함한다. 이러한 예시에서, 지지(404 및 406)는 통상 지지판(408)에 영구적으로 고정된다. 분해 동안, 배터리(100)는 지지판(408) 상에 놓이고, 지지판(402)은 이후 배터리(100)의 윗면에 놓인다. 지지판(402)은 지지판(402)을 통해 지지(404 및 406)의 삽입을 수용하는 구멍을 통상적으로 포함한다. 하나의 말단에서 나사산(thread)을 가질 수 있는 지지(404 및 406)는 연결기(416)[예컨대, 볼트(bolt) 또는 캡(cap)]를 사용하여 고정될 수 있다. 연결기(416)을 단단히 조이는 것은 지지 유닛(400)에서 배터리(100)를 안정되게 한다. 다른 예시에서, 지지판(402)은 고정기(416)에 의존하지 않고 배터리(100)를 고정하기 위해 피스톤(piston)에 의해 아래로 눌러질 수 있다.

따라서 , 배터리(100)는 지지 유닛(400)에 의해 확실히 고정된다. 게다가, 지지 유닛(400)은 추가적으로 더 큰 구조에 탑재될 수 있다. 금속의 사용이 불가능한 것은 아니지만, 지지판(402 및 408) 및 지지(404 및 406)는 세라믹 또는 플라스틱과 같은 절연 물질로 구성될 수 있다.

배터리(100)가 지지 유닛(400)에서 정지되거나 또는 고정되면, 절단 유닛(410)[ 예컨대, 분쇄기 또는 엔클로져(102)를 절단하거나 금속을 절단하는 것이 가능한 다른 장치]이 배터리(100)의 적어도 엔클로져(102) 내에 절단(412)을 만드는 데에 사용된다. 일부 실시예에서, 커버(104) 및 엔클로져(102)는 모두 절단된다. 절단(412)은 통상적으로 엔클로져(102)의 윗면으로부터 또는 커버(104)의 윗면으로부터 엔클로져(102)의 바닥까지 연장되면서 배터리(100)의 길이를 따라 수직으로 만들어진다. 대안적으로, 절단(412)은 다른 방향에서 만들어 질 수 있다.

절단하거나 또는 절단(412)을 형성할 때, 냉각수가 또한 사용될 수 있다. 절단할 때, 절단기(410)의 가장자리 또는 날이 엔클로져(102) 내부를 관통하는 것은 보통 금지된다. 따라서, 절단 유닛(410)은 엔클로져(102)의 본체(118) 끝까지 완전히 절단하지 않게 된다. 오히려 본체(118)의 일정한 두께가 남게 된다. 절단(412)에서 본체(118)의 남은 두께는 단지 예시로써 0.1 에서 3.0 마이크론과 비슷하나 이에 제한되는 것은 아니다.

도 5는 분해 동안 배터리(100)의 도시적인 예시를 나타낸다. 절단(412)이 형성된 후에 엔클로져(102)는 코어(108)가 제거될 수 있도록 재구성되거나 또는 조작될 수 있다. 예를 들어, 절단(412)에 의해 엔클로져(102) 내에 형성되는 스트립(502 및 504)은 코어(108)를 노출시키도록 뒤로 벗겨질 수 있다. 전술된 바와 같이 절단(412)에서 남아 있는 엔클로져(102)의 두께는 스트립(502 및 504)이 조작되는 것을 가능하게 한다.

이러한 예시에서, 절단(412)은 (절단(412)에 의해 정의된 스트립의 전부를 표현하며) 스트립(502 및 504)을 정의하고, 스트립(502 및 504)은 코어(108)를 노출시키도록 뒤로 벗겨질 수 있다. 절단(412)은 스트립(502 및 504)이 코어(108)로부터 뒤로 벗겨지는 것을 가능하게 하는, 엔클로져(102) 및/또는 커버(104)내에 취약한 지점을 생성한다. 스트립(502 및 504)이 뒤로 구부러지거나 또는 벗겨지면, 코어(108)는 배터리의 내부로부터 추출되거나 제거될 수 있다. 통상적으로, 엔클로져(102) 내에 형성된 절단의 수는 단지 예시로써 2와 20 사이 또는 4와 18 사이 또는 6과 12 사이일 수 있다. 절단(412)의 수는 배터리(100)의 크기에 또한 의존할 수 있다. 일부 실시예에서, 스트립(502 및 504)을 벗기는 것을 용이하게 하도록 수평 절단(506)이 엔클로져(102)의 윗면 가까이에 또한 만들어질 수 있다.

스트립(502 및 504)이 조작되고 있을 때, 예를 들어, 어떤 기계가 커버(104) 또는 스트립(502 및 504)의 윗면을 잡고 각각의 스트립을 당겨서 벗길 수 있다. 양의 접점 와이어(114)(도 1 참조)가 노출되면, 양의 접점 와이어(114)는 절단된다. 음의 접점 와이어(116)가 노출될 때, 음의 접점 와이어(116) 또한 절단된다. 코어(108)는 이후 제거될 수 있다. 코어(108)가 제거되면, 엔클로져(102)뿐만 아니라 코어(108)도 재활용될 수 있다.

도 6은 배터리를 분해하기 위한 도시적인 방법을 나타낸다. 블록(602 )에서, 구멍이 배터리 내에 형성된다. 전술한 바와 같이 일 예시에서, 코어 또는 전극이 가능한 곳에서 관통되지 않도록, 구멍은 통상적으로 배터리 내에서 형성되거나 또는 간극과 정렬된다. 배터리 내에 형성된 구멍의 크기는 간극의 크기 및/또는 배터리의 크기에 통상적으로 의존한다. 구멍은 예를 들어 드릴링에 의해 형성될 수 있다. 또한, 구멍을 형성하는 동안 냉각이 제공될 수 있다.

배터리 내에 구멍을 형성하는 것은 배터리를 지지 유닛에 고정 시킨 뒤에 행해질 수 있으며, 이는 처리 중 언제라도 일어날 수 있다.

블록(604)에서, 유체가 형성된 구멍들 중 적어도 하나로 주입되어, 전해질을 비휘발성이게 하고 및/또는 전해질을 응고시키도록 한다. 주입된 유체의 부피, 주입된 유체의 유형, 및/또는 유체가 주입되는 시간은 달라질 수 있다. 예를 들어, 구멍 중 적어도 하나에 유체를 주입하는 것은, 수분흡수제를 주입하고 이후 수분을 주입하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 수분흡수제의 주입에 수분의 주입이 선행할 수 있다.

각각의 유체 또는 모든 유체의 주입 부피는 일괄하여 10mL와 30mL 사이일 수 있다. 각각의 유체 또는 모든 유체의 주입 시간은 일괄하여 1과 30초 사이일 수 있다. 그러나, 이러한 범위는 단지 예시일 뿐이고, 다른 부피 및/또는 시간이 선택될 수 있다. 일부 예시에서, 상이한 크기의 배터리는 주입의 상이한 부피 및/또는 시간을 요구할 수 있다.

유체를 주입하는 것은 배터리로부터 주입된 유체를 흡입하는 것을 또한 포함할 수 있다. 주입 및 흡입 동작 은 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 주입 및 흡입 동작은 동시에 또한 수행될 수 있다. 예를 들어, 유체는 구멍 중 하나에 주입될 수 있고, 다른 구멍 밖으로 흡입될 수 있다.

동시에, 주입된 유체의 더 쉬운 발산을 위해 배터리는 초음파 또는 초음파의 바스(bath) 내에서 다루어질 수 있다. 초음파의 바스는 배터리 내부에서, 더 상세하게는 배터리 내부에 주입된 유체 및/또는 전해질 내에서, 교류의 고압 및 저압 웨이브(wave)를 생성하는 데에 소리를 사용한다. 이러한 웨이브는 배터리 내부의 유체 내에서 공동화(cavitaion)를 도출한다. 공동화는 주입된 유체가 전해질과 더 빠르게, 일부 예시에서는, 더 철저히 혼합되는 것을 가능하게 한다. 초음파의 바스는 전해질을 응고시키는데 요구되는 시간뿐만 아니라 주입된 유체의 양을 줄일 수 있다.

일 예시에서, 배터리 내부의 유체는 진공 처리 동안 흡입될 수 있다. 배터리로부터 흡입되거나 추출된 유체는 예를 들어 배터리와 진공 펌프 사이에 놓인 관(vessel)에 모여질 수 있다. 추출된 유체는 저장될 수 있고 이후 재활용될 수 있다. 추출된 유체가 재활용될 때, 원심 분리기(centrifugal machine) 및/또는 여과기(filtering machine)가 배터리 밖으로 흡입되었을 수 있는 임의의 고체로부터 유체를 분리하는 데에 사용될 수 있다. 다음으로, 남은 유체는 임의의 고체에서 분리되기 위해 증류될 수 있다. 일 예시에서, 증류 처리는 액체를 정제하도록 습한 대기 없이 일어날 수 있다. 증류 처리는 감소된 압력 상태에서 또한 수행될 수 있다.

유체가 주입되고 전해질이 적어도 부분적으로 응고되거나 또는 비휘발성이 된 후에, 배터리의 엔클로져는 블록(606)에서 절단된다. 일 예시에서, 커버 및/또는 엔클로져는 절단된다. 커버 및/또는 엔클로져가 절단되는 동안, 절단기는 엔클로져, 특히 코어에 근접한 엔클로져의 영역을 관통하지 않는다. 그러나, 절단기는 일부 실시예에서 엔클로져의 일부를 끝까지 및/또는 커버를 끝까지 관통할 수 있다. 예를 들어 절단기는 배터리 내부에 간극에 상응하는 부분 내에서 또는 커버에서 배터리의 본체를 완전히 관통할 수 있다. 엔클로져를 절단할 때, 절단은 스트립을 정의하도록 형성된다. 스트립은 수직으로, 나선형으로, 또는 이와 유사하게 형성될 수 있다.

블록(608)에서, 엔클로져는 코어를 노출시키도록 제거되거나 또는 조작된다. 엔클로져를 제거하는 것은 엔클로져 내 및/또는 커버 내에서 정의되는 스트립의 적어도 일부를 뒤로 벗겨내는 것을 포함할 수 있다. 양의 전극 와이어가 충분히 노출되면, 이는 절단된다. 스트립 또는 많은 스트립은 코어로부터 벗어나거나 구부러진다. 음의 전극 와이어는 노출된 후에 절단되고, 충분한 수의 스트립이 옮겨지거나 벗겨진다. 코어는 배터리로부터 제거될 수 있다.

이 시점에서, 배터리의 분해가 완성된다. 그러나 이러한 방법의 일부 예시에서는, 블록(610)에서, 배터리의 성분을 회수하는 것을 또한 포함한다. 이는 재활용을 위해 코어를 용융시키는 것, 양의 전극으로부터 리튬 및 코발트와 같은 성분을 회수하기 위해 산성분해를 수행하는 것, 리튬을 회수하기 위해 전해질을 농축하는 것, 등을 포함할 수 있다.

더 일반적으로, (손상된 시트와 같은) 코어는 전극을 분리하도록 분해된다. 코발트, 망간, 니켈, 알루미늄, 및 리튬은 양의 전극으로부터 회수된다. 리튬, 인, 붕소 및 불소는 전해질로부터 회수될 수 있다. 구리는 음의 전극으로부터 회수될 수 있고, 탄소 음의 전극 물질은 연료로서 연소될 수 있다. 엔클로져의 본체는 또한 용융되고 재활용될 수 있다.

당업자라면 , 여기에서 개시된 이러한 및 다른 처리 및 방법에 대해, 처리 및 방법에서 수행된 기능이 다른 순서로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 나아가 개략적인 단계 및 동작은 단지 예시로서 제공된 것이고, 이러한 단계 및 동작의 일부는, 개시된 실시예의 본질의 손상 없이, 선택적일 수 있고, 더 적은 단계 및 동작으로 조합될 수 있거나 추가적인 단계 및 동작으로 확장될 수 있다.

도 7은 배터리를 분해하기 위한 시스템(700)의 도시적인 예시를 나타낸다. 도 7은 배터리(100)를 분해하기 위한 컴포넌트가 자동적으로 제어될 수 있는 것을 도시한다. 제어 모듈(702)은 메모리(706)에 저장된 명령어를 실행하는 데에 프로세서(704)를 사용할 수 있다. 제어 모듈(702)은 지지 유닛(400), 절단 유닛(410) 및 아암(arm)(708)과 실시 가능하도록 연결된다. 제어 모듈(702)은 절단(412)이 지지 유닛(400)내에서 유지되는 배터리 내에 형성될 수 있도록 지지 유닛(400) 및 절단 유닛(410) 중 적어도 하나를 조작할 수 있다. 종종, 지지 유닛(400)의 너비는, 지지 유닛(400) 내에서 배터리를 방향 전환하지 않고 모든 필요한 절단이 배터리 내에서 형성될 수 있을 만큼 충분히 얇다.

제어 모듈(702)은 아암(708)을 또한 제어할 수 있다. 아암(708)은 절단에 의해 정의된 스트립을 벗기고, 접점 와이어를 절단하고, 배터리 내로부터 코어를 추출하도록 구성될 수 있다. 이러한 아암(708)은 이후에 재활용을 위한 적절한 지점에 코어를 이후 둘 수 있다. 도 7은 분해 처리가 실질적으로 자동화될 수 있다는 것을 도시한다.

본 개시는 다양한 태양의 예시로서 의도된 본 출원에 기술된 특정 실시예들에 제한되지 않을 것이다. 당업자에게 명백할 바와 같이, 많은 수정과 변형이 그 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 여기에 열거된 것들에 더하여, 본 개시의 범위 안에서 기능적으로 균등한 방법과 장치가 위의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 수정과 변형은 첨부된 청구항의 범위에 들어가도록 의도된 것이다. 본 개시는 첨부된 청구항의 용어에 의해서만, 그러한 청구항에 부여된 균등물의 전 범위와 함께, 제한될 것이다. 본 개시가 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 시약, 합성 구성 또는 생물학적 시스템에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 또한, 여기에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예들을 기술하기 위한 목적이고, 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다.

예시적인 실시예에서, 여기에서 기술된 임의의 동작, 처리 등은 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 컴퓨터-판독가능 명령어로서 구현될 수 있거나 컴퓨터-판독가능 명령어에 의해 제어될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 명령어는 모바일 유닛의 프로세서, 네트워크 구성요소, 및/또는 임의의 다른 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 수 있다.

시스템 양상들의 하드웨어와 소프트웨어 구현 사이에는 구별이 거의 없다. 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용은 일반적으로 (그러나 어떤 문맥에서 하드웨어와 소프트웨어 사이의 선택이 중요할 수 있다는 점에서 항상 그런 것은 아니지만) 비용 대비 효율의 트레이드오프(tradeoff)를 나타내는 설계상 선택(design choice)이다. 여기에서 기술된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술들이 영향 받을 수 있는 다양한 수단(vehicles)(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어)이 있으며, 선호되는 수단은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 사용되는 문맥(context)에 따라 변경될 것이다. 예를 들어 , 만약 구현자가 속도 및 정확도를 선택하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어(firmware) 수단을 선택할 것이다. 만약 적응성을 선택한다면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 것이다. 또는, 또 다른 대안으로, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 중 일부 조합을 선택할 것이다.

전술한 상세한 설명은 블록도, 흐름도, 및/또는 예를 통해 장치 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 설명하였다. 그러한 블록도, 흐름도, 및/또는 예시가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 당업자라면 그러한 블록도, 흐름도, 또는 예시 내의 각각의 기능 및/또는 동작은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 실질적으로 그들 임의의 조합의 넓은 범위에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 여기에서 기술된 대상의 몇몇 부분은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), DSP(Digital Signal Processor) 또는 다른 집적의 형태를 통해 구현될 수 있다. 그러나, 당업자라면, 여기에서 기술된 실시예의 일부 양상이, 하나 이상의 컴퓨터 상에 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템 상에 실행되는 하나 이상의 프로그램), 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램), 펌웨어 또는 실질적으로 그들의 조합으로서, 전체적으로 또는 부분적으로 균등하게 집적 회로에 구현될 수 있다는 알 수 있으며, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 위한 코드의 작성 및/또는 회로의 설계는 본 개시에 비추어 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 당업자라면, 여기에서 기술된 대상의 수단(mechanism)들이 다양한 형태의 프로그램 제품으로 분포될 수 있음을 이해할 것이며, 여기에서 기술된 대상의 실시예는, 분배를 실제로 수행하는데 사용되는 신호 베어링 매체(signal bearing medium)의 특정 유형과 무관하게 적용됨을 이해할 것이다. 신호 베어링 매체의 예시는, 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD, DVD, 디지털 테이프, 컴퓨터 메모리 등과 같은 판독가능 유형의 매체 및 디지털 및/또는 아날로그 통신 매체(예를 들어, 섬유 광학 케이블, 웨이브가이드, 유선 통신 링크, 무선 통신 링크 등)와 같은 전송 유형 매체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

당업자라면, 여기서 설명된 형식으로 장치 및/또는 프로세스를 기술하고, 이후, 공학 실무를 사용하여 그러한 기술된 장치(예를 들면, 전송기, 수신기, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 장치 등) 및/또는 방법을 데이터 처리 시스템에 통합한다는 것은 당해 분야에서는 일반적이란 것을 인식할 것이다. 즉, 여기서 기술된 장치 및/또는 방법의 적어도 일부는 합당한 실험량을 통해 데이터 처리 시스템에 통합될 수 있다. 당업자라면, 통상적인 데이터 처리 시스템은 일반적으로 하나 이상의 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 장치, 휘발성 및 불휘발성 메모리 같은 메모리, 마이크로프로세서 및 디지털 신호 프로세서 같은 프로세서, 운영 체제, 드라이버, 그래픽 사용자 인터페이스 및 애플리케이션 프로그램과 같은 컴퓨터 엔티티(computational entities), 터치 패드 또는 스크린 같은 하나 이상의 인터액션 장치, 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터(예를 들면, 위치 및/또는 속도를 감지하기 위한 피드백; 컴포넌트 및/또는 양(quantities)을 이동하고 및/또는 조정하기 위한 제어 모터)를 포함하는 제어 시스템을 일반적으로 포함한다는 것을 인식할 것이다. 통상적인 데이터 처리 시스템은 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템에서 통상적으로 발견되는 바와 같은 임의의 적절한 상업적으로 이용가능한 컴포넌트를 이용하여 구현될 수 있다.

여기서 개시된 청구 대상은 때때로 상이한 다른 컴포넌트 또는 구성요소 내에 포함되거나 접속된 상이한 컴포넌트 또는 구성요소를 도시한다. 도시된 그러한 아키텍처는 단순히 예시적인 것이고, 사실상 동일한 기능을 달성하는 다른 많은 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적으로, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는 원하는 기능이 달성되도록 유효하게 "연관"된다. 이에 따라, 특정 기능을 달성하기 위해 여기서 결합된 임의의 두 개의 컴포넌트는, 아키텍처 또는 중간 컴포넌트와는 무관하게, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"된 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 연관된 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "동작적으로 접속"되거나 또는 "동작적으로 연결"되는 것으로 간주될 수 있고, 그와 같이 연관될 수 있는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "동작적으로 연결가능"한 것으로 볼 수 있다. 동작적으로 연결가능하다는 것의 특정예는 물리적으로 양립가능(mateable)하고 및/또는 물리적으로 인터액팅하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 인터액팅이 가능하고 및/또는 무선으로 인터액팅하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 인터액팅하고 및/또는 논리적으로 인터액팅이 가능한 컴포넌트를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수의 용어의 사용에 대하여, 당업자는 맥락 및/또는 응용에 적절하도록, 복수를 단수로 및/또는 단수를 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수의 치환은 명확성을 위해 여기에서 명시적으로 기재될 수 있다.

당업자라면, 일반적으로 본 개시에 사용되며 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위)에 사용된 용어들이 일반적으로 "개방적(open)" 용어(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로, 용어 "갖는"는 "적어도 갖는"으로, 용어 "포함하다"는 "포함하지만 이에 한정되지 않는" 등으로 해석되어야 함)로 의도되었음을 이해할 것이다. 또한, 당업자라면, 도입된 청구항의 기재사항의 특정 수가 의도된 경우, 그러한 의도가 청구항에 명시적으로 기재될 것이며, 그러한 기재사항이 없는 경우, 그러한 의도가 없음을 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 이하의 첨부 청구범위는 "적어도 하나" 및 "하나 이상" 등의 도입 구절의 사용을 포함하여 청구항 기재사항을 도입할 수 있다. 그러나, 그러한 구절의 사용이, 부정관사 "하나"("a" 또는 "an")에 의한 청구항 기재사항의 도입이, 그러한 하나의 기재사항을 포함하는 실시예로, 그러한 도입된 청구항 기재사항을 포함하는 특정 청구항을 제한함을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며, 동일한 청구항이 도입 구절인 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "하나"("a" 또는 "an")과 같은 부정관사(예를 들어, "하나"는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 일반적으로 해석되어야 함)를 포함하는 경우에도 마찬가지로 해석되어야 한다. 이는 청구항 기재사항을 도입하기 위해 사용된 정관사의 경우에도 적용된다. 또한, 도입된 청구항 기재사항의 특정 수가 명시적으로 기재되는 경우에도, 당업자라면 그러한 기재가 일반적으로 적어도 기재된 수(예를 들어, 다른 수식어가 없는 "두개의 기재사항"을 단순히 기재한 것은, 일반적으로 적어도 두 개의 기재사항 또는 두 개 이상의 기재사항을 의미함)를 의미하도록 해석되어야 함을 이해할 것이다. 또한, "A, B 및 C,등 중의 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예를 들어, "A, B 및 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B, 및 C를 함께 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않음). "A, B 또는 C 중의 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예를 들어, "A, B 또는 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B, 및 C를 함께 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않음). 또한 당업자라면, 실질적으로 어떠한 이접 접속어(disjunctive word) 및/또는 두 개 이상의 대안적인 용어들을 나타내는 구절은, 그것이 상세한 설명, 청구범위 또는 도면에 있는지와 상관없이, 그 용어들 중의 하나, 그 용어들 중의 어느 하나, 또는 그 용어들 두 개 모두를 포함하는 가능성을 고려했음을 이해할 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 구절은 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.

추가적으로, 개시의 특징 또는 양태가 마쿠시(Markush) 그룹으로 기술되는 경우, 개시는 마쿠시 그룹의 임의의 개별 요소 또는 요소들의 하위 그룹 역시 포함하고 있다는 것을 당업자는 인식해야 할 것이다.

더 나아가서, 임의의 그리고 모든 목적에서든, 기술 내용을 제공하는 것 등에 있어서, 여기에 개시되어 있는 모든 범위는 임의의 그리고 모든 가능한 하위범위와 그러한 하위범위의 조합을 포함함이 당업자에게 이해되어야 한다. 임의의 열거된 범위는 적어도 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 나누어지는 동일한 범위를 충분히 설명하고 실시가능하게 하는 것으로서 쉽게 인식될 수 있다. 제한하지 않는 예시로서, 여기서 논의되는 각각의 범위는 하위 1/3, 중앙 1/3, 상위 1/3 등으로 나누어질 수 있다. 또한, "까지", "적어도" 등과 같은 언어는 기재된 수를 포함하며, 전술한 하위범위로 후속적으로 나누어질 수 있는 범위를 지칭함이 당업자에게 이해되어야 한다. 마지막으로, 범위는 각각의 개별 요소를 포함함이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 1-3개의 셀을 갖는 그룹은 1, 2 또는 3개의 셀을 갖는 그룹들을 의미한다. 유사하게, 1-5개의 셀을 갖는 그룹은 1, 2, 3, 4 또는 5개의 셀을 갖는 그룹을 의미한다.

앞서 말한 바로부터 본 개시의 다양한 실시예가 예시의 목적을 위해 여기에서 기술되었고, 다양한 수정은 본 개시의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 여기에서 기술된 다양한 실시예는 제한하려고 의도된 것은 아니며 진정한 범위 밈 사상은 이하 청구항에 의해 나타낸다.

Claims

배터리를 분해하기 위한 방법으로서,
커버(cover) 및 엔클로져(enclosure)를 포함하는 상기 배터리에 적어도 하나의 구멍을 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 구멍을 통해 유체를 주입하는 단계;
상기 엔클로져 내부에 배치된 상기 배터리의 코어에 포함된 전해질을 상기 유체가 불활성화하는 단계;
상기 배터리의 바깥 표면을 절단하는 단계; 및
상기 엔클로져로부터 상기 코어를 제거하는 단계
를 포함하고,
상기 유체는 상기 배터리 내부의 상기 전해질을 응고시키도록 구성되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구멍은 엔클로져 속으로 상기 코어 위의 간극(clearance) 내로 드릴링(drilling)되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 배터리 밖으로 상기 전해질의 불활성화에 의해 형성된 열을 전달하기 위해 상기 적어도 하나의 구멍을 통해 또는 상기 바깥 표면으로 냉각용 제2 유체를 제공하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 유체는 제1 유체 및 제2 유체를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 유체는 물, 아크릴 단위체(acrylic monomer), 실리콘 오일, 수분흡수제(diglycidylether), 디아민(diamine) 및 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유체는 상기 배터리 내부의 전해질을 비휘발성이게 하도록 구성되는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 순차적으로 주입되는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 동시에 주입되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 엔클로져의 상기 바깥 표면을 절단하는 단계는 수직 또는 나선형의 절단을 사용하여 상기 엔클로져를 적어도 절단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제10항에 있어서,
상기 엔클로져의 상기 바깥 표면을 절단하는 단계는 상기 엔클로져를 끝까지 관통하지 않는 깊이로 상기 엔클로져를 절단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 코어를 노출시키기 위해 상기 엔클로져에서 상기 절단에 의해 정의된 하나 이상의 스트립을 벗기는 단계
를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
양의 전극 접점(positive electrode contact) 또는 음의 전극 접점(negative electrode contact 중 하나 또는 모두를 분리하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
리튬, 코발트, 마그네슘 및 구리 중 적어도 하나를 회수(recover)하기 위해 상기 배터리의 상기 엔클로져로부터 제거된 상기 코어의 적어도 일부를 재활용하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 배터리의 상기 코어에서 포함된 상기 전해질을 불활성화하기 위해 상기 적어도 하나의 구멍을 통해 액체를 주입하는 단계는, 상기 유체가 상기 전해질과 혼합되도록 적어도 상기 유체 및 상기 전해질을 초음파 바스(ultrasonic bath)에 투입(subjecting)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
배터리를 분해하기 위한 시스템으로서,
엔클로져를 포함하는 상기 배터리의 분해 동안 상기 배터리를 지지하도록 구성된 지지 유닛;
상기 배터리 내에 적어도 하나의 구멍을 형성하도록 구성된 드릴 컴포넌트(drill component);
상기 적어도 하나의 구멍을 통해, 상기 엔클로저 내부에 배치된 상기 배터리의 코어에 포함된 전해질을 불활성화하는 유체를 주입하도록 구성된 주입 모듈; 및
상기 배터리의 상기 엔클로져의 바깥 표면을 절단하도록 구성된 절단 유닛
을 포함하며,
상기 절단은 상기 엔클로져로부터 상기 배터리의 상기 코어를 제거하기 위해 상기 엔클로져의 조작을 가능하게 하고,
상기 유체는 상기 배터리 내부의 상기 전해질을 응고시키도록 구성되는, 시스템.
제16항에 있어서,
상기 절단 유닛은 절연 물질 또는 금속을 포함하는, 시스템.
제16항에 있어서,
상기 지지 유닛은 상기 배터리를 고정된 지점에서 유지하도록 구성된 적어도 하나의 가압 부재 (pressing member)을 포함하는, 시스템.
제16항에 있어서,
상기 드릴 컴포넌트는 상기 배터리의 커버와 상기 엔클로져 사이에서 상기 배터리 내에 적어도 하나의 구멍을 드릴링하도록 구성되는, 시스템.
제16항에 있어서,
상기 절단 유닛은 수직 또는 나선형으로 상기 엔클로져의 상기 바깥 표면을 절단하도록 구성되는, 시스템.
제16항에 있어서,
상기 드릴 컴포넌트, 상기 주입 모듈 및 상기 절단 유닛을 자동적으로 제어하도록 구성되는 제어 모듈
을 더 포함하는 시스템.
제16항에 있어서,
상기 절단 유닛은 상기 엔클로져를 완전히 끝까지 관통하지 않는 깊이로 상기 엔클로져의 상기 바깥 표면 끝까지 절단하도록 구성되는, 시스템.
분해된 배터리로서,
커버;
코어를 유지하도록 구성된 공동을 가지는 엔클로져; 및
적어도 상기 엔클로져에 형성된 절단
을 포함하고,
상기 엔클로져는 그 윗면 가까이에 형성되는 적어도 하나의 구멍을 가지며, 상기 적어도 하나의 구멍을 통해 유체가 주입되어 상기 엔클로져 내부의 전해질을 불활성화시키고,
상기 절단은 이 절단에 의해 정의된 스트립이 상기 코어로부터 벗겨지는 것을 가능하게 하는 상기 엔클로져 내의 취약한 지점을 생성하고,
상기 유체는 상기 배터리 내부의 상기 전해질을 응고시키도록 구성되는, 배터리.
제23항에 있어서,
상기 절단은 상기 커버에서 생성되는, 배터리.
제1항에 있어서,
상기 배터리는 리튬-이온 배터리인, 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 유체는 물을 포함하고, 상기 제2 유체는 시아노아크릴레이트를 포함하는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 유체는 물을 포함하고, 상기 제2 유체는 아크릴 단위체를 포함하는, 방법.