KR102191858B1 - 폐리튬이온전지의 원료 회수방법 및 회수시스템 - Google Patents
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Abstract
폐리튬이온전지의 원료 회수방법 및 회수시스템에 관한 발명이다. 본 발명의 폐리튬이온전지의 원료 회수방법은, 폐리튬이온전지를 소정의 염수조에 침전시키는 폐리튬이온전지 염수 침전단계; 상기 폐리튬이온전지 염수 침전단계를 소정의 공정시간 동안 진행해서 상기 폐리튬이온전지를 방전시키는 폐리튬이온전지 방전단계; 방전이 완료된 상기 폐리튬이온전지를 절단기를 이용해서 소정의 크기로 절단하는 폐리튬이온전지 절단단계; 소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 건조기에 투입해서 소정의 건조 공정조건에서 건조하는 절단 폐리튬이온전지 건조단계; 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄기에 투입해서 분쇄하는 절단 폐리튬이온전지 분쇄단계; 및 상기 분쇄기에 의해 분쇄된 가루를 선별기에 투입해서 분쇄 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하는 원료 선별단계를 포함한다.
Description
본 발명은, 폐리튬이온전지의 원료 회수방법 및 회수시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 폐리튬이온전지에 포함된 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 종래보다 더 효과적으로 회수할 수 있으며, 이로 인해 자원 절약과 환경 보전에 이바지할 수 있는 폐리튬이온전지의 원료 회수방법 및 회수시스템에 관한 것이다.
리튬이온전지(lithium-ion battery)는 리튬이온을 이용하여 충전과 방전을 반복하여 사용할 수 있는 2차 전지이다.
2차 전지 중에서 에너지 용량 대비 무게가 가장 가벼워 휴대전화, 노트북 컴퓨터 등의 휴대기기에 널리 사용되고 있다. 이러한 리튬이온전지는 음극, 양극, 전해질, 분리막 등으로 이루어져 있으며, 1차 전지와 달리, 가역적 산화 및 환원 반응으로 재충전할 수 있다.
리튬이온전지에는 전기적 활물질인 흑연, 코발트, 니켈, 망간 등의 원료 외에도 전극 원료인 구리와 알루미늄 등이 함유되어 있다.
따라서, 수명이 완료된 리튬이온전지 즉 폐리튬이온전지를 그대로 방치하거나 폐기하는 것은 큰 낭비이다.
최근, 리튬이온전지의 사용이 급증함에 따라 폐리튬이온전지 역시, 수량이 급증하는 추세인데, 이러한 폐리튬이온전지로부터 원료를 회수하는 기술은 자원 절약과 환경 보전 측면에서 더욱 중요해지고 있다.
한편, 일반적으로 알려진 폐리튬이온전지의 처리방법은 전지를 해체하여 코발트를 회수하는 공정이 주된 공정으로, 폐리튬이온전지를 파쇄한 후 자력선별로 철 성분을 제거하고, 코발트 성분이 농축된 파쇄산물을 대상으로 산 침출공정을 거쳐 침전법, 전해채취법, 용매추출법 등으로 코발트를 회수하는 공정이다.
이러한 공정은 물리적 분리방법과 습식 농축방법의 두 가지 단계로 나눌 수 있는데, 물리적인 분리 시에 공정이 복잡하여 코발트(Co)의 손실 가능성이 크며, 습식 농축공정은 일반적으로 저온공정으로 고순도화에 유리하지만, 대량 처리가 곤란하고 늦은 반응속도가 단점으로 지적되고 있다.
이러한 단점을 해소하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-0717389호에서는 도 1에 도시한 것처럼 고온 소성법을 이용하여 코발트, 리튬 등의 유가금속을 회수하는 방법을 제안한 바 있다.
그뿐만 아니라 대한민국 등록특허 제10-0637680호에서는 도 2에 도시한 것처럼 2차 전지를 파쇄하고, 소성하여 괴상의 덩어리를 형성한 후, 이를 분쇄, 선별 및 분급하여 분말 상의 코발트를 습득하는 방법을 제안하였다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1368216호에서는 도 3에 도시한 것처럼 이차전지의 양극활물질인 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)의 환원 반응을 통해 코발트(Co)를 회수한 다음, 상기 공정을 통해 생성된 산화리튬(Li2O)을 용융염인 염화리튬 내에서 전기 분해함으로써 리튬(Li)을 회수하는 방법을 제안하였다.
그러나 이러한 선등록 특허들은 모두 고가의 코발트, 리튬만을 분리, 회수할 뿐, 기타의 활물질은 물론, 전극으로 사용되는 구리, 알루미늄, 분리막으로 사용되는 합성수지 등을 분리 회수하지 않는 단점이 있었다. 또한, 분리 회수비용이 증가하여 경제적인 이점이 없었다.
이에, 본 출원인은 상기 문헌의 기술에서 벗어나 폐리튬이온전지로부터 원료를 회수하기 위한 기술을 특허청에 출원한 바 있으며, 대한민국특허청 등록특허공보 제10-2096341호로서 등록받은 바 있다. 다만, 이번에는 지난번 등록 기술을 좀 더 개선해서 더욱 효과적으로 폐리튬이온전지로부터 원료를 회수하기 위한 방안을 제안하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은, 폐리튬이온전지에 포함된 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 종래보다 더 효과적으로 회수할 수 있으며, 이로 인해 자원 절약과 환경 보전에 이바지할 수 있는, 폐리튬이온전지의 원료 회수방법 및 회수시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 폐리튬이온전지를 소정의 염수조에 침전시키는 폐리튬이온전지 염수 침전단계; 상기 폐리튬이온전지 염수 침전단계를 소정의 공정시간 동안 진행해서 상기 폐리튬이온전지를 방전시키는 폐리튬이온전지 방전단계; 방전이 완료된 상기 폐리튬이온전지를 절단기를 이용해서 소정의 크기로 절단하는 폐리튬이온전지 절단단계; 소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 건조기에 투입해서 소정의 건조 공정조건에서 건조하는 절단 폐리튬이온전지 건조단계; 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄기에 투입해서 분쇄하는 절단 폐리튬이온전지 분쇄단계; 및 상기 분쇄기에 의해 분쇄된 가루를 선별기에 투입해서 분쇄 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하는 원료 선별단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 원료 회수방법에 의해 달성된다.
상기 폐리튬이온전지 절단단계에서 상기 폐리튬이온전지는 염수에 묻어 젖은 상태이며, 상기 절단 폐리튬이온전지의 크기가 3mm에서 7mm이며, 상기 절단 폐리튬이온전지 건조단계에서 건조 공정조건은 290℃에서 300℃의 건조온도에서 3시간에서 5시간 동안 진행될 수 있다.
상기 원료 선별단계에서 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리될 수 있다.
상기 목적은, 폐리튬이온전지가 침전되어 방전되게 하는 염수조; 상기 염수조의 후공정을 이루되 방전이 완료된 상기 폐리튬이온전지를 소정의 크기로 절단하는 절단기; 상기 절단기의 후공정을 이루되 소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 소정의 건조 공정조건에서 건조하는 건조기; 상기 건조기의 후공정을 이루되 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄하는 분쇄기; 및 상기 분쇄기의 후공정을 이루되 상기 분쇄기로 분쇄된 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하되 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리되게 하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 원료 회수시스템에 의해서도 달성된다.
상기 절단 폐리튬이온전지의 크기가 3mm에서 7mm이며, 상기 건조기의 건조 공정조건은 290℃에서 300℃의 건조온도에서 3시간에서 5시간 동안 진행될 수 있다.
상기 염수조의 작용으로 상기 폐리튬이온전지의 침전에 의한 방전 시간을 측정하는 방전 시간 측정기; 상기 방전 시간 측정기의 신호를 출력하는 신호 출력부; 및 상기 방전 시간 측정기의 신호에 기초하여 상기 신호 출력부의 동작을 컨트롤하는 한편 상기 절단기, 상기 건조기, 상기 분쇄기 및 상기 선별기를 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 폐리튬이온전지에 포함된 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 종래보다 더 효과적으로 회수할 수 있으며, 이로 인해 자원 절약과 환경 보전에 이바지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 일반적인 폐리튬이온전지의 유가금속 회수방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법의 순서도이다.
도 5는 도 4의 방법을 수행하기 위한 폐리튬이온전지의 원료 회수시스템의 개략적인 구성도이다.
도 6은 도 5의 회수시스템에 대한 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법의 순서도이다.
도 5는 도 4의 방법을 수행하기 위한 폐리튬이온전지의 원료 회수시스템의 개략적인 구성도이다.
도 6은 도 5의 회수시스템에 대한 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적이나 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있어서 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 같은 구성에 대해서는 같은 참조부호를 부여하도록 하며, 때에 따라 같은 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.
(제1 실시예)
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법의 순서도, 도 5는 도 4의 방법을 수행하기 위한 폐리튬이온전지의 원료 회수시스템의 개략적인 구성도, 도 6은 도 5의 회수시스템에 대한 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명은 폐리튬이온전지에 포함된 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 종래보다 더 효과적으로 회수할 수 있으며, 이로 인해 자원 절약과 환경 보전에 이바지할 수 있도록 한다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 발명은 도 1과 같은 원료 회수방법 외에도 도 2와 같은 회수시스템에 그 권리범위가 적용될 수 있다.
도 1을 먼저 참조하면, 본 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법은 폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10), 폐리튬이온전지 방전단계(S20), 폐리튬이온전지 절단단계(S30), 절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40), 절단 폐리튬이온전지 분쇄단계(S50), 원료 선별단계(S60)를 포함할 수 있다.
폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10)는 폐리튬이온전지를 소정의 염수조(110)에 침전시키는 과정이다.
폐리튬이온전지 방전단계(S20)는 폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10)를 소정의 공정시간, 예컨대 24시간 이상 진행해서 폐리튬이온전지를 방전시키는 과정이다.
폐리튬이온전지 절단단계(S30)는 방전이 완료된 폐리튬이온전지를 절단기(120)를 이용해서 소정의 크기로 절단하는 과정이다. 이 단계에서 폐리튬이온전지는 염수에 묻어 젖은 상태이며, 절단 폐리튬이온전지의 크기가 3mm에서 7mm이다.
절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40)는 소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 건조기(130)에 투입해서 소정의 건조 공정조건에서 건조하는 과정이다.
이때, 건조 공정조건은 290℃에서 300℃의 건조온도에서 3시간에서 5시간 동안 진행될 수 있다. 부연하면, 온도를 300℃ 정도 유지하여 건조하는 이유는 리튬이온전지의 구성품 중 분리막을 탄화시켜 분쇄과정 중 미립자로 분쇄 가능하게 하는 데 있다. 일반적으로 수분만 건조시켜 분쇄과정을 진행시키면 분리막이 가벼워 후공정이 집집 과정에서 집진기가 막히는 원인이 된다. 또한, 온도 300℃를 초과해서 장기간 건조하면 분리막 자체에서 발화가 일어나 화재 발생의 우려가 있다. 때문에, 발화가 일어나지 않고 탄화할 수 있는 온도와 시간이 필요한 것이다.
절단 폐리튬이온전지 분쇄단계(S50)는 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄기(140)에 투입해서 분쇄하는 과정이다.
원료 선별단계(S60)는 분쇄기(140)에 의해 분쇄된 가루를 선별기(150)에 투입해서 분쇄 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하는 과정이다.
이러한 원료 선별단계(S60)에서 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리될 수 있다.
한편, 이러한 방법을 수행할 수 있는 본 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수시스템은 염수조(110), 절단기(120), 건조기(130), 분쇄기(140) 및 선별기(150)를 포함할 수 있다.
염수조(110)는 폐리튬이온전지가 침전되어 방전되게 하는 장소를 이룬다. 염수조(110) 내에 일정한 염분을 함유한 물이 충전된다.
절단기(120)는 염수조(110)의 후공정을 이루되 방전이 완료된 폐리튬이온전지를 소정의 크기로 절단하는 역할을 한다.
절단기(120)는 절단 다이(121)와, 커터(122)를 포함할 수 있다. 이에, 절단 다이(121) 상에 놓인 폐리튬이온전지가 3mm에서 7mm의 크기로 절단될 수 있다.
건조기(130)는 절단기(120)의 후공정을 이루되 소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 소정의 건조 공정조건에서 건조하는 역할을 한다.
자세히 도시하지는 않았으나 건조기(130)는 건조 공간(131)이 내부에 형성되는 건조 챔버(132)와, 건조 챔버(132) 내의 중앙에 배치되는 공용 샤프트(133)와, 공용 샤프트(133)의 길이 방향을 따라 공용 샤프트(133)에 배치되는 복수 개의 건조용 열판(134)과, 건조용 열판(134) 상에 마련되고 건조용 열판(134)에 올려진 절단 폐리튬이온전지를 이동시키는 스크래퍼(135)와, 건조용 열판(134)의 일측에 형성되는 배출부(136)를 포함할 수 있다.
이에, 건조용 열판(134)에 올려진 절단 폐리튬이온전지가 스크래퍼(135)의 작용으로 이동되면서 건조용 열판(134)에 의해 290℃에서 300℃의 건조온도에서 3시간에서 5시간 동안 진행되어 건조될 수 있으며, 건조가 완료된 이후에는 배출부(136)로 배출될 수 있다.
분쇄기(140)는 건조기(130)의 후공정을 이루되 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄하는 역할을 한다. 분쇄기(140)는 한 쌍의 분쇄용 롤러(141,142)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 분쇄용 롤러(141,142) 사이에 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지가 삽입되면서 분쇄될 수 있다.
선별기(150)는 분쇄기(140)의 후공정을 이루되 분쇄기(140)로 분쇄된 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하는 역할을 한다. 선별기(150)가 전동식 선별기(150)일 수 있다.
이러한 전동식 선별기(150)의 작용으로 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 원료 회수시스템에는 시스템의 컨트롤을 위해 방전 시간 측정기(161), 신호 출력부(162) 및 컨트롤러(170)가 더 갖춰질 수 있다.
방전 시간 측정기(161)는 염수조(110)의 작용으로 폐리튬이온전지의 침전에 의한 방전 시간을 측정하는 역할을 한다.
그리고, 신호 출력부(162)는 방전 시간 측정기(161)의 신호를 출력한다. 출력의 방식은 램프 혹은 부저일 수 있다.
컨트롤러(170)는 방전 시간 측정기(161)의 신호에 기초하여 신호 출력부(162)의 동작을 컨트롤하는 한편 절단기(120), 건조기(130), 분쇄기(140) 및 선별기(150)를 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(170)는 중앙처리장치(171, CPU), 메모리(172, MEMORY), 그리고 서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(171)는 본 실시예에서 방전 시간 측정기(161)의 신호에 기초하여 신호 출력부(162)의 동작을 컨트롤하는 한편 절단기(120), 건조기(130), 분쇄기(140) 및 선별기(150)를 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(172, MEMORY)는 중앙처리장치(171)과 연결된다. 메모리(172)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(171)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(173)은 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(170)는 방전 시간 측정기(161)의 신호에 기초하여 신호 출력부(162)의 동작을 컨트롤하는 한편 절단기(120), 건조기(130), 분쇄기(140) 및 선별기(150)를 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(172)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(172)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 폐리튬이온전지에 포함된 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 종래보다 더 효과적으로 회수할 수 있으며, 이로 인해 자원 절약과 환경 보전에 이바지할 수 있게 된다.
(제2 실시예)
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법의 순서도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 폐리튬이온전지의 원료 회수방법은 폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10), 폐리튬이온전지 방전단계(S20), 폐리튬이온전지 절단단계(S30), 절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40a), 절단 폐리튬이온전지 분쇄단계(S50), 원료 선별단계(S60)를 포함할 수 있다.
폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10)는 폐리튬이온전지를 소정의 염수조(110)에 침전시키는 과정이다.
폐리튬이온전지 방전단계(S20)는 폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10)를 소정의 공정시간, 예컨대 24시간 이상 진행해서 폐리튬이온전지를 방전시키는 과정이다.
폐리튬이온전지 절단단계(S30)는 방전이 완료된 폐리튬이온전지를 절단기(120)를 이용해서 소정의 크기로 절단하는 과정이다. 이 단계에서 폐리튬이온전지는 염수에 묻어 젖은 상태이며, 절단 폐리튬이온전지의 크기가 3mm에서 7mm이다.
한편, 절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40a)는 본 실시예에서 마이크로웨이브에 의한 절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40a)이다. 이처럼 마이크로웨이브에 의해 절단 폐리튬이온전지를 건조할 경우, 건조시간이 빠르고 완전 건조가 가능해지는 장점이 있다.
절단 폐리튬이온전지 분쇄단계(S50)는 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄기(140)에 투입해서 분쇄하는 과정이다.
원료 선별단계(S60)는 분쇄기(140)에 의해 분쇄된 가루를 선별기(150)에 투입해서 분쇄 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하는 과정이다.
이러한 원료 선별단계(S60)에서 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리될 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 폐리튬이온전지에 포함된 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 종래보다 더 효과적으로 회수할 수 있으며, 이로 인해 자원 절약과 환경 보전에 이바지할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
110 : 염수조 120 : 절단기
130 : 건조기 140 : 분쇄기
150 : 선별기 161 : 방전 시간 측정기
162 : 신호 출력부 170 : 컨트롤러
130 : 건조기 140 : 분쇄기
150 : 선별기 161 : 방전 시간 측정기
162 : 신호 출력부 170 : 컨트롤러
Claims (6)
- 폐리튬이온전지를 소정의 염수조(110)에 침전시키는 폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10);
상기 폐리튬이온전지 염수 침전단계(S10)를 소정의 공정시간 동안 진행해서 상기 폐리튬이온전지를 방전시키는 폐리튬이온전지 방전단계(S20);
방전이 완료된 상기 폐리튬이온전지를 절단기(120)를 이용해서 소정의 크기로 절단하는 폐리튬이온전지 절단단계(S30);
소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 건조기(130)에 투입해서 소정의 건조 공정조건에서 건조하는 절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40);
건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄기(140)에 투입해서 분쇄하는 절단 폐리튬이온전지 분쇄단계(S50); 및
상기 분쇄기(140)에 의해 분쇄된 가루를 선별기(150)에 투입해서 분쇄 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하는 원료 선별단계(S60)를 포함하되,
상기 폐리튬이온전지 절단단계(S30)에서 상기 폐리튬이온전지는 염수에 묻어 젖은 상태이며,
상기 절단 폐리튬이온전지의 크기가 3mm에서 7mm이며,
상기 절단 폐리튬이온전지 건조단계(S40)에서 건조 공정조건은 290℃에서 300℃의 건조온도에서 3시간에서 5시간 동안 진행되며,
상기 원료 선별단계(S60)에서 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리되는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 원료 회수방법.
- 폐리튬이온전지가 침전되어 방전되게 하는 염수조(110);
상기 염수조(110)의 후공정을 이루되 방전이 완료된 상기 폐리튬이온전지를 소정의 크기로 절단하는 절단기(120);
상기 절단기(120)의 후공정을 이루되 소정의 크기로 절단된 절단 폐리튬이온전지를 소정의 건조 공정조건에서 건조하도록 건조 공간(131)이 내부에 형성되는 건조 챔버(132)와, 건조 챔버(132) 내의 중앙에 배치되는 공용 샤프트(133)와, 공용 샤프트(133)의 길이 방향을 따라 공용 샤프트(133)에 배치되는 복수 개의 건조용 열판(134)과, 건조용 열판(134) 상에 마련되고 건조용 열판(134)에 올려진 절단 폐리튬이온전지를 이동시키는 스크래퍼(135)와, 건조용 열판(134)의 일측에 형성되는 배출부(136)를 구비하는 건조기(130);
상기 건조기(130)의 후공정을 이루되 건조가 완료된 절단 폐리튬이온전지를 분쇄하는 분쇄기(140); 및
상기 분쇄기(140)의 후공정을 이루되 상기 분쇄기(140)로 분쇄된 가루로부터 활물질인 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 원료를 선별하되 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C)는 한 번에 함께 선별 분리되고, 구리(Cu), 알루미늄(Al)은 각각 개별적으로 선별 분리되게 하는 선별기(150)를 포함하되,
상기 절단 폐리튬이온전지의 크기가 3mm에서 7mm이며,
상기 건조기(130)의 건조 공정조건은 290℃에서 300℃의 건조온도에서 3시간에서 5시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 원료 회수시스템. - 삭제
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