KR101663481B1 - 회수 n-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 폴리비닐리덴- 다이플루오라이드 용액 제조방법 - Google Patents

회수 n-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 폴리비닐리덴- 다이플루오라이드 용액 제조방법 Download PDF

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Abstract

이온교환수지 칼럼을 이용하여 회수 NMP 혼합액의 pH를 낮춤으로써 불순물을 정제하는 회수 NMP 혼합액의 정제 방법이 개시된다. 이러한 본 발명에 의해 회수 NMP 혼합액에 존재하는 색소유발 불물질을 제거할 수 있아 리튬이온 이차전지 재료로 재사용이 가능한 정제 NMP 및 NMP-PVDF 용액을 제조할 수 있다.

Description

회수 N-메틸-2-피롤리돈 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 폴리비닐리덴- 다이플루오라이드 용액 제조방법{METHOD FOR PURYFING COLLECTED NMP SOLUTION AND MANUFACTURING PVDF-NMP SOLUTION USING IT}
본 발명은 회수 NMP 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 PVDF-NMP 용액 제조방법에 관한 것으로, 이온교환수지를 이용하여 회수된 N-메틸-2-피롤리돈을 정제하고, 이러한 정제된 회수 NMP 혼합액을 이용하여 PVDF(Polyvinylidene difluoride)-NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
유기용매인 N-메틸-2-피롤리돈(이하, NMP로 약기함)은 비점이 약 202℃이며, 화학적인 안정성, 저 휘발성 및 다양한 물질을 용해할 수 있는 성질 때문에 석유화학, 플라스틱 및 제약 등의 산업에서 용매로서 대량 사용되고 있다.
한편, 최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지의 제조시 전극재료를 기재에 도포하고, 이것을 건조 및 압연하여 전극을 제조하는 공정에서, NMP는 리튬 화합물 등의 활물질, 폴리플루오르화 비닐리덴 등의 바인더 및 용매로 사용되고 있다.
이때, 이차전지 제조 후 사용이 끝난 NMP를 회수하여 공정에 재사용할 경우, 경제적 효과뿐 아니라 환경 오염원 배출을 감소시키는 효과가 크다. 따라서, 사용이 끝난 다른 불순물을 함유한 회수된 NMP를 정제 공정을 거쳐서 고순도의 NMP를 정제하고, 이 정제된 NMP를 리튬이온 전지의 제조에 재사용하는 방법에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다.
한국 공개특허 10-2015-0113367에는 이차전지 공정에서 배출된 배기가스에 포함된 NMP의 회수 및 정제에 관한 '엔엠피 회수 정제 시스템'이 개시되어 있다. 또한, 한국 공개특허 10-2012-0093826에는 리튬 이온 이차전지의 전극 제조 공정 등으로부터 회수된 NMP를 재생하는 증류장치를 제공하고 있으며, 한국 공개특허 10-2015-0085065에는 정제할 N-알킬피롤리돈에 염기성 화합물을 첨가하고 증류하는 정제 및 재사용하는 방법에 관한 것이 개시되어 있다.
하지만, 회수된 NMP를 리튬이온전지 공정에 재사용하기 위해서는 NMP의 순도뿐만 아니라 파티클(Particle)의 크기, 금속이온의 농도 및 색도와 같은 물성 등이 적합한 기준치를 유지해야 하는데, 이들 선행문헌에 개시된 방법으로는 요구되는 순도 및 물성 등을 유지하기 어렵다. 따라서, 리튬이온전지 공정시 요구되는 기준치에 부합하는 순도 및 물성 등을 유지할 수 있는 회수 NMP 정제방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 리튬이온전지 공정 시 재사용되는 회수 NMP의 순도, 색도 등과 같은 물성이 리튬이온전지 공정에 적합한 기준치를 유지할 수 있는 회수 NMP의 정제방법 및 이를 이용한 PVDF-NMP 용액의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, 이온교환수지 칼럼을 이용하여 회수 NMP 혼합액의 pH를 낮춤으로써 불순물을 정제하는 회수 NMP 혼합액의 정제 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 회수 NMP 혼합액을 분별증류 등과 같은 방법을 통해 1차 정제한 NMP를 상기 이온교환수지 칼럼에 통과시켜 pH를 감소시키는 방법으로 불순물을 제거할 수 있다. 이때, 회수 NMP 혼합액에 함유된 불순물은 색소유발 물질로서 염기성이거나 강한 이온성 물질일 수 있고, pH 6.6-13.0인 1차 정제 NMP를 이온교환수지 컬럼에 통과시켜 pH 6.5 이하인 2차 정제 NMP를 수득할 수 있다.
상기 이온교환수지는 강산성이온교환수지, 양이온음이온복합이온교환수지 및 약산성이온교환수지 중 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 정제방법에 의해 회수 NMP 혼합액을 정제하는 단계와, 상기 정제된 회수 NMP 혼합액에 PVDF를 용해시켜 PVDF-NMP 용액을 제조하는 단계를 포함하는 PVDF-NMP 용액 제조방법을 제공한다.
상기 PVDF-NMP 용액 제조단계에서 사용되는 정제된 회수 NMP 혼합액의 pH는 6.5이하인 것이 바람직하다.
상기 정제된 회수 NMP 혼합액에 4-10 w/v%의 PVDF를 용해시켜 상기 PVDF-NMP 용액을 제조할 수 있으며, 제조된 PVDF-NMP의 APHA 40 이하를 유지하며, 이러한 용액은 리튬이온전지의 전극재료로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 회수 NMP 용액의 순도, 파티클, 금속이온 및 색도 등과 같은 물성이 리튬이온전지 공정에 적합한 기준치를 유지할 수 있도록 회수 NMP 용액을 정제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사용이 끝난 회수 NMP 혼합액을 정제하여 재사용함으로써, 경제적 효과는 물론 환경 오염원의 배출을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회수 NMP 혼합액 정제 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회수 NMP 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 PVDF-NMP 용액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 용어는, 본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한, 하기와 같은 의미로 사용된다.
본 명세서에서 사용된 용어 '회수 NMP'란 리튬이온전지 제조에서 사용이 끝난 후, 회수된 저비점 및 고비점 성분의 불순물을 함유하는 NMP 혼합액을 지칭하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어 '1차 정제 NMP'란 상기 회수 NMP를 1차 정제한 것을 의미하는 것으로, 예컨대, 증류법을 통하여 저비점 및 고비점 성분의 불순물을 제거한 고순도의 NMP를 의미하는 것일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어 '2차 정제 NMP'란 상기 1차 정제 NMP를 다시 정제한 것으로, 예컨대 이온교환수지 등과 같은 것을 이용하여 1차 정제 NMP의 불순물을 정제한 NMP를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 'PVDF-NMP 용액'은 NMP에 PVDF를 용해한 용액으로서, 이때 사용되는 NMP는 회수된 NMP 혼합액, 1차 정제 NMP 또는 2차 정제 NMP 등일 수 있다.
이하, 본 발명의 회수 NMP의 정제방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회수 NMP 혼합액 정제 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회수 NMP 혼합액을 정제하기 위한 시스템은 증류탑(100)과 이온교환수지 컬럼(110)을 포함한다. 도 1에서는 증류탑 및 이온교환수지 컬럼을 1개씩만 예시하였지만, 증류탑의 개수 및 이온교환수지 컬럼의 개수에 의해 본 발명의 권리가 제한되는 것은 아니다.
상기 증류탑(100)은 회수 NMP 용액을 분별증류에 의해 저비점과 고비점 물질로 분리하기 위하여 사용된다. 이때, 증류탑(100)으로 공급되는 회수 NMP는 리튬이온전지 전극 제조시 이미 사용된 것을 회수한 것으로, 여기에는 다양한 불순물이 혼합되어 있다. 따라서, 리튬이온전지 전극 제조시 이를 재사용하기 위해서는 1차적으로 분별증류 등과 같은 방법에 의해 회수 NMP 혼합액을 정제할 필요가 있다. 바람직하게는, 증류탑(100)을 이용하여 저비점 및 고비점의 불순물을 걸러낼 수 있다.
한편, PVDF를 NMP에 용해시킨 PVDF-NMP 용액이 리튬이온전지 전극 재료로 사용되는데, 이러한 PVDF-NMP 용액을 리튬이온전지에 적용하기 위해서는 육안으로 관찰시 색상을 거의 띠지 않아야 한다. 즉, APHA(American Public Health Association) 수치가 40 이하를 유지하는 것이 적합하다. 여기서, APHA(American Public Health Association)란 미국 보건 협회에서 음식물 및 폐수 등에 대한 색도기준을 선정하여 작성한 기준으로서, APHA 값이 클수록 더 짙은색을 보이게 된다.
하지만, 증류탑(100)에서 분별증류하여 얻은 1차 정제 NMP를 이용하여 PVDF-NMP 용액을 제조하면, 옅은 노란색을 띠게 되고, 이를 색도계(Tintometer)로 측정하면 APHA(American Public Health Association) 40-200 정도에 해당하게 된다.
따라서, 1차 정제 NMP를 리튬이온전지 전극 재료로 바로 사용할 수 없기 때문에, 이를 다시 정제할 필요가 있다.
한편, 본 발명자는 연구를 거듭한 결과, NMP의 pH가 6.6~13.0인 경우, 이를 이용하여 제조한 PVDF-NMP 용액이 노란색을 띠고, pH가 6.5 이하인 NMP를 이용하여 제조한 PVDF-NMP 용액은 거의 무색을 보인다는 점과, pH가 6.6~13.0인 NMP를 이용하여 제조된 PVDF-NMP 용액에서 색소를 유발하는 요인은 회수 NMP 혼합액에 함유된 이온결합성 및 비이온결합성의 색소 유발 염기성 불순물이라는 점을 발견하였다.
따라서, 본 발명자는 1차 정제 NMP의 pH를 낮춤으로써 리튬이온전지 전극 재료로 재사용이 가능한 고순도의 정제 NMP를 얻을 수 있다는 점에 착안하여, 회수 NMP 혼합액의 정제방법인 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 증류탑(100)을 거쳐 수득한 1차 정제 NMP에서 색소 유발 불순물 등을 제거하여 pH가 6.5 이하로 유지할 경우 리튬이온전지용 NMP로서 중요한 물성인 순도, 파티클, 금속이온 및 색도 등을 규정치 이하로 유지할 수 있다.
예시적으로, 도 1에서와 같이, 1차 정제 NMP를 이온교환수지가 충진된 이온교환수지 칼럼(110)에 통과시킴으로써 pH 6.5 이하인 2차 정제 NMP를 얻을 수 있다. 이때, 1차 정제 NMP의 pH를 6.5 이하로 낮추기 위하여 이온교환수지를 사용하는 것이므로, 색소 유발 염기성 물질 등이 흡착될 수 있는 강산성이온교환수지, 양이온음이온복합이온교환수지 및 약산성이온교환수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 1차 정제 NMP를 이온교환수지 칼럼에 통과시켜 2차 정제할 경우, PVDF-NMP 용액 제조시 노란색을 띠게 하는 금속이온이나 이온성 불순물 등을 제거할 수 있고, 따라서 2차 정제된 NMP 용액을 리튬이온전지전극 재료로 재사용할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회수 NMP 혼합액의 정제 방법 및 이를 이용한 PVDF-NMP 용액 제조방법에 대하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 먼저 리튬이온 이차전지의 제조에서 사용이 끝난 회수 NMP를 준비한다(S200).
다음으로, 상기 준비된 회수 NMP를 증류하여 정제하기 위한 장치를 셋업하고, 증류 장치 안에 회수 NMP를 넣고 증류한다(S210).
분별증류과정에서 저비점의 불순물을 먼저 휘발시켜 제거하고, 고순도의 NMP를 수득한 후 고비점의 불순물을 제거하여 1차 정제 NMP를 수득할 수 있다(S220).
물론, 이때 여러 개의 증류탑을 적용하여 첫번째 증류탑에서는 증류탑 상부로 저비점의 불순물을 제거하고, 증류탑의 하부로 유출된 고비점 불순물과 NMP는 두번째 증류탑에서 다시 정제되는데, NMP는 증류탑의 상부에서 수득되고 고비점 불순물은 증류탑 하부에서 제거되도록 적용할 수도 있다. 이처럼 고순도의 정제된 NMP를 수득하기 위하여 사용되는 증류탑은 필요에 따라 변형 및 개선하여 다양하게 실시할 수 있다.
다음으로, 유리관에 50w%의 물을 함유한 이온교환 수지를 충진하여 이온교환수지 컬럼을 만들고, 컬럼 정제를 실시한다(S230). 이때, 삼양사의 TRILITE SCR-BH, DIAION WK10, TRILITE SM-210, 롬앤드하스사의 Amberlite IR-120H, Purolite사의 MB35 등의 컬럼을 이용할 수 있을 것이다.
다음으로, 컬럼 위에 가액할 수 있는 퍼널을 장치하고 가액 퍼널 안에 1차 정제 NMP를 채워 넣은 후, 가액 퍼널에 있는 1차 정제된 NMP를 이온교환수지 컬럼의 상부에서 서서히 가액하여 컬럼을 통과시켜, 2차 정제 NMP를 수득한다(S240). 이때, 1차 정제 NMP의 pH가 6.6-13인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 pH 범위 내의 정제 NMP에는, PVDF-NMP 용액 제조시 노란색을 유발하는 불순물이 함유되어 있기 때문이다.
상기 1차 정제 NMP를 이온교환수지 칼럼에 통과시킬 때, 공급속도 및 공급량에 따라 불순물의 제거 효율에 영향을 미치게 되는데, 바람직하게는, 시간당 유출량이 이온교환수지 충진 부피의 1-30배, 보다 바람직하게는 5-15배가 되도록 1차 정제 NMP를 칼럼에 통과시킨다.
다음으로, 상기 2차 정제 NMP를 이용하여 리튬이온전지 제조시 사용가능한 PVDF-NMP 용액을 제조할 수 있다(S250). 바람직하게는, 이온교환수지를 통과한 2차 정제 NMP에 4-10 w/v%의 PVDF 그래뉼을 넣고 교반하여 PVDF-NMP 용액을 제조한다.이때, 사용되는 2차 정제 NMP는 pH가 6.5 이하, 바람직하게는 4.0-6.0인 것을 사용할 수 있을 것이다.
상기에서 제조된 PVDF-NMP 용액은 고순도이며 색소유발 불순물, 이온결합성 불순물 및 금속 이온이 제거된 무색의 APHA 40 이하인, 리튬이온전지의 전극 제조시 요구되는 기준치를 유지하므로, 리튬이온 전지 전극 제조에 재사용할 수 있다(S260). 나아가, PVDF-NMP 용액을 리튬이온이차전지 전극 제조에 사용한 이후, 다시 NMP 혼합액을 회수 및 정제하여 재사용할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예를 따르면, 사용이 끝난 회수 NMP를 증류공정을 통하여 고순도의 1차 정제 NMP를 수득할 수 있고, 또한 이온교환수지 컬럼 정제 공정을 통하여 색소 유발 불순물 및 염기성 또는 이온결합성 불순물이 제거된 2차 정제 NMP를 얻을 수 있으며, 이 2차 정제 NMP는 리튬이온전지의 전극 제조에 재사용이 가능할 뿐 아니라 경제적 효과를 높이고 환경오염원의 배출량을 현격히 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 회수 NMP의 정제방법에 대한 실시예를 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시에 불과한 것일 뿐이며, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
하기 표 1에서와 같이, 먼저 pH 8.7, APHA 89인 1차 정제 NMP를 준비한다.
다음으로, 약 50wt% 정도의 수분을 포함하고 있는 이온교환수지(TRILITE SCR-BH) 10mL를 내경 2.5cm, 길이 40cm인 유리 칼럼 (Column)에 충진하여 이온교환수지 컬럼을 만들고, 컬럼 위에 가액 퍼널 (Addition Funnel)을 설치하여 상기 1차 정제 NMP를 충진하여 이온교환수지 칼럼에 통과시켰다. 이때, 칼럼으로부터 수분이 먼저 유출되므로, 칼럼 내의 수분을 모두 유출시키고, 이후 1차 정제 NMP를 시간당 100ml의 유속으로 5시간 동안 통과시켰다. 수득한 2차 정제 NMP의 용액을 pH를 측정하였다.
이어서, 수득한 2차 정제 NMP에 PVDF를 용해할 경우 색상을 확인하기 위하여, 500mL 둥근 바닥 플라스크에 200mL의 2차 정제 NMP와 12g의 PVDF 그래뉼(Granule)을 투입한 후, PVDF 그래뉼이 모두 용해될 때까지 상온에서 교반하여 PVDF-NMP 용액을 제조하였다(6w/v % of PVDF in NMP). 다음으로, 색도계를 이용하여 상기 제조된 PVDF-NMP 용액의 APHA 값을 측정하였다.
<실시예 2 내지 7>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 1차 정제 NMP를 정제하여 2차 정제 NMP를 얻고, 수득한 2차 정제 NMP를 이용하여 PVDF-NMP용액을 제조한 이후, 색도계를 이용하여 APHA 값을 측정하였다.
실시예 1 내지 7에서 사용한 1차 정제 NMP 및 1차 정제 NMP를 이온교환수지를 이용하여 2차 정제한 NMP의 pH 및 APHA값과, 2차 정제 후 NMP의 pH 및 APHA감소율은 하기 표 1에 기재된 것과 같다.
Figure 112015114759535-pat00001
상기 표 1을 통해, 본 발명의 정제방법을 적용하여 2차 정제된 NMP는 리튬이온전지의 전극 제조시 사용이 적합한 물성을 보임을 확인할 수 있다. 즉, 색소 유발 불순물이 포함된 회수 NMP 혼합액을 본 발명의 정제방법에 따라 정제하면, pH를 14-44% 감소시켜 pH 6.5 이하의 정제 NMP를 얻을 수 있고, 이러한 정제 NMP를 이용하여 제조한 PVDV-NMP 용액의 APAH 값이 60-74% 감소되어 40 이하의 값을 유지하므로, 리튬이온 전지의 전극 재료로 사용할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 5 및 6을 통해 동일한 1차 정제 NMP를 사용하더라도 적용 이온교환수지를 달리할 경우 pH 및 APHA 값의 감소율이 상이하다는 것을 확인할 수 있고, 또한 pH 감소율이 상대적으로 낮은 실시예 6 및 7의 경우 APHA 감소율 또한 상대적으로 낮다는 사실로부터 pH의 변화율과 APHA의 감소율 간에는 상관관계가 있음을 확인할 수 있다. 즉, 이온교환수지 컬럼을 통과시켜 NMP의 pH 감소율을 증가시면 APHA 감소율 또한 증가한다는 사실로부터, 색소를 유발하는 물질이 강한 이온 결합성 및 비이온결합성의 염기성 물질이라는 것을 알 수 있으며, 또한 이온교환수지 컬럼을 이용하여 1차 정제 NMP의 pH값을 낮춤으로써 색소 유발 불순물을 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않은 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 증류탑 110 : 이온교환수지 컬럼

Claims (11)

  1. 리튬이온 전지 재료로 사용된 이후 회수된 회수 N-메틸-2-피롤리돈(이하, NMP라 함) 혼합액을 정제하는 방법으로서,
    상기 회수 NMP 혼합액을 분별증류하여 1차 정제 NMP를 수득하는 단계;
    상기 1차 정제 NMP를 강산성이온교환수지, 양이온음이온복합이온교환수지 또는 약산성이온교환수지에 통과시켜서 색소 유발 물질을 제거하는 단계; 및
    상기 색소 유발 물질을 제거하여 pH 6.5 이하인 2차 정제 NMP를 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회수 NMP 혼합액의 정제 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 정제 NMP는, 상기 회수 NMP 혼합액을 1차 분별증류하거나, 1차 분별증류 후 추가적 분별증류를 더 실시하여 수득한 것임을 특징으로 하는 회수 NMP 혼합액의 정제 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 색소 유발 물질은 이온결합성 또는 비이온결합성의 염기성 불순물인 것을 특징으로 하는 회수 NMP 혼합액의 정제 방법.
  7. 리튬이온 전지 재료로 사용된 이후 회수된 회수 NMP 혼합액을 분별증류하여 1차 정제 NMP를 수득하는 단계;
    상기 1차 정제 NMP를 강산성이온교환수지, 양이온음이온복합이온교환수지 또는 약산성이온교환수지에 통과시킨 후 pH 6.5이하인 2차 정제 NMP를 수득하는 단계; 및
    상기 2차 정제 NMP에 폴리비닐리덴-다이플루오라이드(이하, PVDF라 함)를 용해시켜 PVDF-NMP 용액을 제조하는 단계;를 포함하는 PVDF-NMP 용액 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 2차 정제 NMP에 PVDF 4-10 w/v%를 용해시켜 상기 PVDF-NMP 용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 PVDF-NMP 용액 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 2차 정제 NMP에 PVDF를 용해시켜 APHA 40 이하인 PVDF-NMP 용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 PVDF-NMP 용액 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 PVDF-NMP 용액은 리튬이온전지의 전극재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 PVDF-NMP 용액 제조방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108336429A (zh) * 2018-01-26 2018-07-27 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种失效锂离子电池正极活性物质的再生方法
KR20210024777A (ko) 2019-08-26 2021-03-08 호서대학교 산학협력단 N-메틸-2-피롤리돈의 초고순도 정제 방법
CN115477603A (zh) * 2021-11-12 2022-12-16 金为环保科技(常州)有限公司 一种提高回收nmp稳定性的方法及其制品
KR102649566B1 (ko) * 2023-11-20 2024-03-20 이수산업(주) 폐점토 및/또는 도석을 포함하는 시멘트 치환재, 이의 제조방법, 이를 포함하는 시멘트 조성물, 모르타르 및 콘크리트

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013018748A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Japan Organo Co Ltd 電極製造工程におけるnmp精製システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013018748A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Japan Organo Co Ltd 電極製造工程におけるnmp精製システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108336429A (zh) * 2018-01-26 2018-07-27 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种失效锂离子电池正极活性物质的再生方法
KR20210024777A (ko) 2019-08-26 2021-03-08 호서대학교 산학협력단 N-메틸-2-피롤리돈의 초고순도 정제 방법
CN115477603A (zh) * 2021-11-12 2022-12-16 金为环保科技(常州)有限公司 一种提高回收nmp稳定性的方法及其制品
KR102649566B1 (ko) * 2023-11-20 2024-03-20 이수산업(주) 폐점토 및/또는 도석을 포함하는 시멘트 치환재, 이의 제조방법, 이를 포함하는 시멘트 조성물, 모르타르 및 콘크리트

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