KR102378528B1

KR102378528B1 - 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법

Info

Publication number: KR102378528B1
Application number: KR1020190172466A
Authority: KR
Inventors: 한기천; 김상원; 이상길; 정우철; 김승구; 김기영; 고영선
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-03-23
Also published as: CN115066402A; CN115066402B; WO2021125633A2; WO2021125633A3; KR20210080078A

Abstract

본 발명은 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법은, 폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계; 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계; pH 조절된 침출액에서 유가금속과 폐수로 분리하는 단계; 및 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;를 포함한다.

Description

폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법{TREATMENT METHOD OF WASTEWATER OF SPENT LITHIUM ION BATTERY}

본 발명은 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 폐리튬이온배터리로부터 유가금속을 회수한 후 발생하는 폐수를 효율적으로 처리하는 방법에 관한 것이다.

포터블 배터리뿐만 아니라 전기차, 에너지 저장 등 친환경적인 기술을 적용한 제품 수요가 높아짐에 따라 리튬이온배터리 수요가 급증하고 있다.

리튬이온배터리의 수명은 수일에서 수십년으로, 그 종류, 충방전 주기, 사용환경 등에 따라 다양하다.

수명이 다한 폐리튬이온배터리는 매립 시 환경적인 문제를 일으킬 수 있고, 코발트, 니켈, 망간, 리튬 등 고가의 금속이 포함되어 있다. 따라서, 재활용을 통해 환경부하를 저감하고 유가금속을 회수하고 있는데, 그 함유량이 많고 고가인 코발트, 니켈, 망간 등이 주로 회수되고 있다.

일반적으로 폐리튬이온배터리로부터 유가금속을 회수하는 방법은 주로 습식법이 사용되는데, 해체한 배터리에서 양극재 분말을 분리한 후 황산에 의해 금속이온으로 침출시킨 후 알카리를 사용한 침전, 용매추출 등을 통해 코발트, 니켈, 망간의 황산염 또는 수산화물을 얻는다.

이러한 방법으로 코발트, 니켈, 망간을 회수하면 필연적으로 다량의 폐수가 발생하며, 그 폐수에는 주로 리튬, 나트륨, 황산 이온이 함유되어 있다. 폐수는 다량의 염류가 포함되어 있어 방류를 위해서는 처리가 필요하며, 리튬은 배터리 제조를 위한 주요 원료 중 하나로 그 회수 기술이 필요하다.

본 발명은 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 폐리튬이온배터리로부터 유가금속을 회수한 후 발생하는 폐수를 효율적으로 처리하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법은, 폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계; 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계; pH 조절된 침출액에서 유가금속과 폐수로 분리하는 단계; 및 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;를 포함한다.

침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;에서, 알칼리 물질은 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 1수화물(LiOH·H₂O), 또는 이들의 수용액인 것일 수 있다.

알칼리물질인 수산화리튬은, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 리튬이 리사이클된 형태인 것일 수 있다.

알칼리물질인 수산화리튬은, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 리튬 100 중량% 중 10 내지 90 중량%가 상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;로 리사이클되는 것일 수 있다.

폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서, 리튬은 수산화리튬 수용액 형태로 회수되고, 회수된 수산화리튬 수용액을 탄산화하여 탄산리튬을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서, 리튬은 수산화리튬 수용액 형태로 회수되고, 회수된 수산화리튬 수용액을 농축하여 고상의 수산화리튬을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 산을, 폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계;의 산으로 재사용하는 것일 수 있다.

폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계;에서, 산은 황산일 수 있다.

한편, 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;에서, 알칼리 물질은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 수용액 일 수 있다.

폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서, 수산화나트륨 수용액이 회수될 수 있다.

회수된 수산화나트륨 수용액을, 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;의 알칼리 물질로 재사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법은, 폐리튬이온배터리로부터 유가금속을 회수하면서 발생하는 페수로부터 자원을 회수하고, 폐수 발생량을 최소화하여 환경부하를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법은, 폐수 중 리튬을 회수하고 산 및 알칼리 용액을 제조할 수 있으며, 제조된 산 및 알칼리 용액은 폐리튬이온배터리로부터 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속을 회수하는 데 원료로 사용될 수 있다. 즉, 재활용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법에서 제조된 알칼리 용액에 탄산이온을 주입하여 탄산리튬을 제조하거나, 증발시켜 수산화리튬 또는 수산화리튬 1수화물을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 개략적인 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 개략적인 공정도이다.

본 명세서에서, 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본 명세서에서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.

본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

하기는 각 단계에 대하여 설명한다.

먼저, 폐리튬이온 배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조한다.

이 단계에서의 산은 강산일 수 있고, 보다 구체적으로 황산일 수 있다.

이 단계에서 침출된 원소는 코발트, 니켈, 망간, 리튬, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

그 후, 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절한다.

이 단계에서의 알칼리 물질은 수산화리튬(LiOH)을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 1수화물(LiOH·H₂O), 또는 이들의 수용액일 수 있다.

이때, 알칼리 물질인 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 1수화물(LiOH·H₂O), 또는 이들의 수용액은, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 리튬이 리사이클된 형태일 수 있다.

또한, 이 알칼리 물질인 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 1수화물(LiOH·H₂O), 또는 이들의 수용액은, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 리튬 100 중량% 중 10 내지 90 중량%가 상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;로 리사이클되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 30 내지 80 중량%가 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;로 리사이클되는 것일 수 있다. 회수된 리튬 중 pH 조절하는 단계로 리사이클되는 양이 많으면 공정비가 상승하며, 적으면 공정비가 낮아질 수 있다.

한편, 이 단계에서의 알칼리 물질은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 수용액일 수 있다.

그 후, pH 조절된 침출액에서 유가금속과 폐수로 분리한다.

이 단계는, 폐리튬이온배터리의 양극재 등을 산과 반응시켜 코발트, 니켈, 망간, 리튬 등을 침출한 침출물을, 침전, 용매추출 등으로 유가금속을 회수하는 것일 수 있다. 유가금속을 회수한 후 발생한 폐수는 주로 Na⁺, Li⁺, SO₄ ^-2이 주된 이온이며, 미량의 다른 이온들이 존재할 수 있다.

이때, 리튬을 함유하는 폐수에서 상기 Li⁺ 농도는 1.5g/L 이상일 수 있다.

그 후, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수한다.

보다 구체적으로, 이 단계는 폐수를 바이폴라 전기투석하여 Na⁺, Li⁺과 SO₄ ^-2을 분리하는 것일 수 있다. 바이폴라 전기투석은 OH^- 와 H⁺을 발생시키는데, Na⁺, Li⁺은 OH^-이 생성되는 chamber로, SO₄ ^-2은 H⁺이 생성되는 chamber로 이동시킴으로써 NaOH, LiOH 수용액과 H₂SO₄ 용액을 제조할 수 있다. 이 때, 폐수는 희석하거나 농축, 이온교환 등 전처리를 통해 바이폴라 전기투석의 효율을 높일 수 있다.

상기와 같이 폐수를 전기투석함으로써 알칼리 및 산성 용액을 제조할 수 있으며, 이는 폐리튬이온배터리를 처리할 때, 침출, pH 조절 또는 코발트, 니켈, 망간의 염 회수 시 사용되는 침전제 등의 산과 알칼리 원료로서 사용할 수 있다. 이 때, 용액을 증발시켜 산 또는 알칼리 농도를 높일 수 있다.

폐수는 바이폴라 전기투석에 의해 주요 이온인 Na⁺, Li⁺, SO₄ ^-2이 대부분 NaOH, LiOH, H₂SO₄ 용액이 생성되는 chamber로 이동하였기 때문에 전해질 농도가 매우 낮은 상태로 다음의 침출액을 바이폴라 전기투석할 때의 용수로 사용할 수 있다. 또한, 전기투석에 의해 전해질 농도를 더욱 낮춘 용액을 제조할 수 있다.

먼저, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서, 수산화나트륨(NaOH) 수용액 또는 수산화리튬(LiOH) 수용액이 회수되는 것일 수 있다. 이때 회수된 수산화나트륨(NaOH) 수용액 또는 수산화리튬(LiOH) 수용액을, 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;의 알칼리 물질로 재사용하는 것일 수 있다. 특히 알칼리 물질인 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 1수화물(LiOH·H₂O), 또는 이들의 수용액일 때, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 리튬이 리사이클된 형태일 수 있다.

또한, 회수된 수산화리튬(LiOH) 수용액을 탄산화하여 탄산리튬을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 탄산리튬의 제조는 NaOH, LiOH 수용액에서 CO₂(g) 또는 Na₂CO₃와 같은 탄산이온을 투입하여 할 수 있다.

또한, 회수된 수산화리튬(LiOH) 수용액을 농축하여 고상의 수산화리튬을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

즉, 전기투석에 의해 제조된 NaOH, LiOH 수용액에 CO₂(g) 또는 Na₂CO₃와 같은 탄산이온을 투입함으로써 탄산리튬을 제조할 수 있고, 농축하면 수산화리튬(또는 1수화물)을 얻을 수 있다. 탄산리튬의 경우, Na₂CO₃ 또는 NaHCO₃의 용해도가 Li₂CO₃ 또는 LiHCO₃의 용해도보다 높기 때문에 Na 이온이 침전하지 않아 순도가 높은 탄산리튬을 제조할 수 있다. 탄산리튬 회수율을 높이는 방법으로 반응온도를 높이거나 증발시키는 방법이 있다.

또한, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 산을, 폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계;의 산으로 재사용하는 것일 수 있다.

한편, 폐리튬이온배터리를 황산으로 침출하여 침전, 용매추출 등으로 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속 회수 시, pH 조절 또는 침전제로서 NaOH 등 알칼리 물질을 사용할 수 있다. 알칼리 물질로서 LiOH 또는 LiOH·H₂O를 사용하거나 그 수용액을 사용하면 침출액으로부터 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속을 회수하고 발생하는 폐수는 주로 Li⁺, SO₄ ^-2이 주된 이온으로, 바이폴라 전기투석하여 고농도의 LiOH 수용액과 H₂SO₄ 용액을 제조할 수 있다. 이를 탄산화하여 탄산리튬을 얻을 수 있다.

한편, 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계 이전에, 사용할 폐수를 희석하거나 농축, 이온교환 등으로 전처리할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예

[실시예 1]

1. 폐수의 분리

폐리튬이온배터리로부터 분리된 양극재 등의 분말을 원료로 하여 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속을 회수하고 발생하는 폐수는 일반적으로 아래와 같은 공정을 거쳐 발생한다.

먼저, 양극재 등의 분말을 황산 등 무기산과 반응시켜 침출시킨다. 이때, 코발트, 니켈, 망간, 리튬 등의 유가금속을 포함하여 여러 불순물이 이온화하여 용액 중에 존재하게 된다.

그 후, 침출액을 분리하여 산/알칼리 물질을 사용, 그 pH를 조정하거나, 용매추출법, 침전법을 사용하여 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속을 황산염 또는 수산화물 형태로 침출액으로부터 분리한다.

본 발명의 실시예 1에서는 pH를 조정하는 알칼리 물질로서 NaOH를 사용하였다.

상기 공정들을 거치면 침출액으로부터 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속이 회수되고 남은 폐수가 발생하는데, 그 화학조성을 표 1과 같았다. 즉, 하기 표 1은 폐리튬이온배터리 재활용 시 발생하는 폐수의 조성을 의미하고, 각 원소의 농도 단위는 g/L이다.

시료	Li	SO₄	Ca	Na	K
폐수	2.35	69.08	0.02	21.18	0.04

2. 폐수로부터 리튬 회수

상기 용액을 바이폴라 전기투석기에 투입하였다.

하기 표 2에는 그 결과로서, 폐수를 바이폴라 전기투석한 후의 각 용액의 이온 농도를 보여준다. 이때 각 원소의 농도 단위는 g/L이다.

표 2의 결과를 보면, 폐수인 탈염수의 Li⁺농도는 0.21g/L까지 낮아졌으며, SO₄ ^-2은 3.51g/L, Na⁺는 0.31g/L로 낮아지는 등 폐수의 분석된 총이온은 초기 90.32g/L에서 4.03g/L까지 낮아져 95.5% 이상 제거할 수 있다.

염기실(Base chamber)의 주요 이온 농도는 Li⁺은 5.35g/L, Na⁺는 69.17g/L으로 LiOH, NaOH 수용액이 제조되는 것을 확인할 수 있으며, 산실(Acid chamber)의 SO₄ ^-2농도는 119.32g/L로 약 12%의 황산이 제조되었다.

이와 같은 결과는 폐수를 바이폴라 전기투석함으로써 알칼리 및 산 용액을 효과적으로 제조할 수 있음을 나타낸다.

시료	Li	SO₄	Ca	Na	K
탈염수	0.21	3.51	-	0.31	-
Base chamber	5.35	2.00	0.04	69.17	0.11
Acid chamber	0.10	119.32	0.02	1.06	-

도 1에는 알칼리 원료로 NaOH를 사용하였을 경우인 실시예 1의 개략적인 공정도를 나타내었다. 바이폴라 전기투석으로 분리된 황산과 NaOH는 재활용될 수 있으며, 분리된 수산화리튬은 탄산화하여 탄산리튬으로, 결정화하여 고상의 수산화리튬으로 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

1. 폐수의 분리

폐리튬이온배터리로부터 분리된 양극재 등의 분말을 원료로 하여 코발트, 니켈, 망간 등의 유가금속 회수 시 pH 조절, 침전 등에 사용하는 알칼리 원료를 NaOH 대신에 LiOH·H₂O를 사용하였다.

그 외의 실험 공정은 실시예 1과 동일하였다.

이때 발생하는 폐수의 화학조성은 표 3과 같다. 이때의 각 원료의 농도 단위는 g/L이다.

발생 폐수의 Li⁺농도가 높아졌으며, Na⁺ 농도는 0.10g/L로 매우 낮은 값을 나타내었다.

시료	Li	SO₄	Ca	Na	K
폐수	8.74	69.08	0.02	0.10	0.04

2. 폐수로부터 리튬 회수

상기 용액을 바이폴라 전기투석기에 투입하였다.

하기 표 4에는 그 결과로서, 폐수를 바이폴라 전기투석한 후의 각 용액의 이온 농도를 보여준다. 이때 각 원소의 농도 단위는 g/L이다.

폐수인 탈염수의 Li⁺농도는 0.78g/L까지 낮아졌으며, SO₄ ^-2은 3.53g/L, 기타 이온은 검출되지 않았다. 폐수의 분석된 총이온은 초기 78.00g/L에서 4.31g/L까지 낮아져 94.5% 이상 제거할 수 있다.

염기실(Base chamber)의 Li⁺농도는 19.90g/L, Na⁺는 0.32g/L으로 주로 LiOH 수용액이 제조되는 것을 확인할 수 있으며, 산실(Acid chamber)의 SO₄ ^-2은 119.5g/L로 약 12%의 황산이 제조되었다.

특히, 염기실(Base chamber)에서 Na 함유량이 낮은 LiOH 수용액이 제조되기 때문에 탄산이온을 공급하면 고순도의 탄산리튬을 제조할 수 있고, 농축하면 고순도의 수산화리튬(또는 1수화물)을 제조할 수 있다.

시료	Li	SO₄	Ca	Na	K
탈염수	0.78	3.53	-	-	-
Base chamber	19.9	2.00	0.04	0.32	0.10
Acid chamber	0.37	119.50	0.02	0.01	-

도 2에는 알칼리 원료로 LiOH를 사용하였을 경우인 실시예 2의 개략적인 공정도를 나타내었다. 바이폴라 전기투석으로 분리된 황산과 LiOH는 재활용(리사이클)될 수 있으며, 분리된 수산화리튬은 탄산화하여 탄산리튬으로, 결정화하여 고상의 수산화리튬으로 얻을 수 있었다.

이때, 회수된 리튬을 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계로 리사이클 하였다. 리사이클된 양은 10 내지 90 중량% 였다.

표 5는 회수된 리튬(수산화리튬) 중 pH 조절 단계로 리사이클된 양에 따른 리튬 회수율의 효과를 보여준다. 표 5의 결과에 따르면 리사이클된 양은 30 내지 80 중량%일 때 리튬회수율 50 중량% 이상의 효과를 보일 수 있었다.

리사이클된 리튬의 양	리튬 회수율
10 중량%	45 중량%
30 중량%	55 중량%
70 중량%	95 중량%
80 중량%	69 중량%
90 중량%	33 중량%

본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계;
상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;
상기 pH 조절된 침출액에서 유가금속과 폐수로 분리하는 단계; 및
상기 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;
를 포함하고,
상기 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 리튬이 리사이클된 형태이고,
상기 회수된 리튬 100 중량% 중 30 내지 80 중량%가 상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;로 리사이클되는 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;에서,
상기 알칼리 물질은 수산화리튬(LiOH), 수산화리튬 1수화물(LiOH·H₂O), 또는 이들의 수용액인 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서,
상기 리튬은 수산화리튬 수용액 형태로 회수되고,
상기 회수된 수산화리튬 수용액을 탄산화하여 탄산리튬을 제조하는 단계;를 더 포함하는 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서,
상기 리튬은 수산화리튬 수용액 형태로 회수되고,
상기 회수된 수산화리튬 수용액을 농축하여 고상의 수산화리튬을 제조하는 단계;를 더 포함하는 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서 회수된 산을,
상기 폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계;의 산으로 재사용하는 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 폐리튬이온배터리의 양극재를 산으로 침출하여 침출액을 제조하는 단계;에서,
상기 산은 황산인 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;에서,
상기 알칼리 물질은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 수용액인 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제9항에 있어서,
상기 폐수를 바이폴라 전기투석하여 리튬 및 산을 회수하는 단계;에서,
상기 수산화나트륨 수용액이 회수되는 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.
제10항에 있어서,
상기 회수된 수산화나트륨 수용액을,
상기 침출액을 알칼리 물질로 pH 조절하는 단계;의 알칼리 물질로 재사용하는 것인 폐리튬이온배터리의 폐수 처리방법.