KR102383123B1 - Method for separating and recovering materials from battery - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for separating and recovering materials in a battery, and the method includes: a crushing step of obtaining battery shredded bodies; a step of removing the electrolyte solution by applying heat to the battery pulverized bodies; a magnetic separation step of separating positive electrode pulverized bodies from the battery pulverized bodies by adjusting the magnetic force applied to the battery pulverized bodies; a first gravity separation step of mixing the positive electrode pulverized bodies with a first separation solution and dividing the positive electrode into a first precipitate and a first slurry using specific gravity; and a first electrochemical separation step of separating metal components from the first slurry. Therefore, the metal material constituting the positive electrode active material is separated and recovered for each component.

Description

배터리 내 소재의 분리 회수 방법 {METHOD FOR SEPARATING AND RECOVERING MATERIALS FROM BATTERY}How to separate and recover materials in the battery {METHOD FOR SEPARATING AND RECOVERING MATERIALS FROM BATTERY}

본 발명은 폐배터리의 재활용 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐배터리를 구성하는 소재를 분리하여 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a recycling technique for a waste battery, and more particularly, to a method for separating and recovering materials constituting a waste battery.

리튬이온전지는 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 이차전지이다. 리튬이온전지는 일반적으로 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 세퍼레이터(분리막) 및 전해질로 구성된다. 리튬이온전지는 소재비의 35%를 차지하는 양극 활물질에 따라 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM), 리튬니켈코발트알루미늄 산화물(NCA), 리튬코발트산화물(LCO), 리튬망간 산화물(LMO) 및 리튬철인산화물(LFP) 전지 등으로 분류될 수 있으며, 이들 중 주로 사용되는 NCM 전지는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)의 삼원합금 물질을, NCA 전지는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 알루미늄(Al)의 삼원합금 물질을, LCO 전지는 리튬(Li) 및 코발트(Co) 산화물을 양극재로 각각 사용한다. 양극 활물질에 사용되는 리튬과 코발트 등은 비교적 고가의 금속이므로, 폐배터리를 포함된 소재를 효율적으로 회수할 수 있는 기술이 요구되고 있다.A lithium ion battery is a secondary battery in which lithium ions move from the negative electrode to the positive electrode during the discharge process. A lithium ion battery is generally composed of a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator (separator), and an electrolyte. Lithium-ion batteries, depending on the cathode active material accounting for 35% of the material cost, are lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM), lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA), lithium cobalt oxide (LCO), lithium manganese oxide (LMO), and lithium iron phosphate. It can be classified into (LFP) batteries and the like. Among them, NCM batteries mainly used are nickel (Ni), cobalt (Co) and manganese (Mn) ternary alloy materials, and NCA batteries are nickel (Ni) and cobalt (Co). ) and a ternary alloy material of aluminum (Al), and the LCO battery uses lithium (Li) and cobalt (Co) oxides as cathode materials, respectively. Since lithium and cobalt used in the cathode active material are relatively expensive metals, a technology capable of efficiently recovering materials including waste batteries is required.

본 발명과 관련된 선행특허문헌으로서 등록특허 제10-1328585호에는, 리튬이온 이차전지용 양극 스크랩을 열처리하여 리튬이온 이차전지용 양극 스크랩 내에 존재하는 결착재를 탄화시킨 후, 열처리 리튬 이온 이차전지용 양극 스크랩으로부터 양극 활물질을 회수하는 구성이 기재되어 있다. As a prior patent document related to the present invention, Patent Registration No. 10-1328585 discloses that the cathode scrap for lithium ion secondary batteries is heat-treated to carbonize the binder present in the cathode scrap for lithium ion secondary batteries, and then from the heat-treated cathode scrap for lithium ion secondary batteries. A configuration for recovering the positive active material is described.

대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1328585 (2013.11.12)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1328585 (2013.11.12)

본 발명의 목적은 배터리 내 소재를 효율적으로 분리 회수 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for efficiently separating and recovering materials in a battery.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치, 양극 집전체와 상기 양극 집전체에 결합되는 양극 활물질을 구비하고 상기 파우치에 수용되는 양극과, 음극 집전체와 상기 음극 집전체에 결합되는 음극 활물질을 구비하고 상기 파우치에 수용되는 음극과, 상기 양극과 상기 음극의 사이에 배치되고 상기 파우치에 수용되는 세퍼레이터와, 상기 양극 집전체와 전기적으로 연결되는 양극 탭과, 상기 음극 집전체와 전기적으로 연결되는 음극 탭을 포함하는 배터리 셀을 전체적으로 분쇄하여, 상기 파우치가 분쇄되어서 형성되는 파우치 분쇄체, 상기 양극이 분쇄되어서 형성되는 양극 분쇄체, 상기 음극이 분쇄되어서 형성되는 음극 분쇄체, 상기 세퍼레이터가 분쇄되어서 형성되는 세퍼레이터 분쇄체, 상기 양극 탭이 분쇄되어서 형성되는 양극 탭 분쇄체, 상기 음극 탭이 분쇄되어서 형성되는 음극 탭 분쇄체를 포함하는 배터리 분쇄체들을 얻는 분쇄 단계; 상기 배터리 분쇄체들에 열을 가하여 전해용액을 분리하는 단계; 상기 배터리 분쇄체들에 가해지는 자력을 조절하여 상기 배터리 분쇄체들로부터 상기 양극 분쇄체를 분리하는 자력 분리 단계; 상기 양극 분쇄체를 제1 분리 용액에 혼합하여 상기 양극 분쇄체의 양극 집전체 분쇄물과 양극 활물질 분쇄물을 분리하고, 비중을 이용하여 제1 침전물과 제1 슬러리로 나누는 제1 비중 분리 단계; 상기 제1 슬러리로부터 금속 성분을 분리하는 제1 전기화학적 분리 단계를 포함하며, 상기 제1 전기화학적 분리 단계는 탄산리튬(Li2CO3) 용액과 상기 제1 슬러리를 포함하는 용융액을 (+)극인 제1 전극과 (-)극인 제2 전극을 이용하여 전기분해함으로써 수행되는, 배터리 내 소재의 분리 회수 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention in order to achieve the above object of the present invention, a positive electrode including a pouch, a positive electrode current collector, and a positive electrode active material coupled to the positive electrode current collector and accommodated in the pouch, a negative electrode current collector and the negative electrode A negative electrode having a negative active material coupled to the current collector and accommodated in the pouch; a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode and accommodated in the pouch; a positive electrode tab electrically connected to the positive electrode current collector; A pouch pulverized body formed by pulverizing the pouch, a cathode pulverized body formed by pulverizing the positive electrode, and a negative electrode formed by pulverizing the anode by pulverizing the battery cell as a whole including a negative electrode tab electrically connected to the anode current collector a pulverization step of obtaining pulverized battery bodies including a pulverized body, a separator pulverized body formed by pulverizing the separator, a pulverized cathode tab pulverized formed by pulverizing the positive electrode tab, and a pulverized negative electrode tab pulverized formed by pulverizing the negative electrode tab; separating the electrolyte solution by applying heat to the battery crushed bodies; a magnetic separation step of controlling the magnetic force applied to the battery crushed bodies to separate the positive electrode crushed body from the battery crushed bodies; a first specific gravity separation step of separating the pulverized cathode current collector and pulverized cathode active material of the pulverized cathode body by mixing the pulverized positive electrode with a first separation solution, and dividing the pulverized product into a first precipitate and a first slurry using specific gravity; a first electrochemical separation step of separating a metal component from the first slurry, wherein the first electrochemical separation step is a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) solution and a melt including the first slurry (+) There is provided a method for separating and recovering materials in a battery, which is performed by electrolysis using a first electrode that is a pole and a second electrode that is a negative pole.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀이 분쇄된 후 양극 활물질을 포함하는 분쇄체가 자력을 이용하여 분리되고, 양극 활물질을 포함하는 분쇄체로부터 양극 활물질이 분리되어서 슬러리를 형성하며, 양극 활물질을 포함하는 슬러리에 대한 전기분해가 수행되어서 양극 활물질을 구성하는 금속재가 성분 별로 분리되어서 회수될 수 있다.According to the present invention, all of the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, after the battery cell is pulverized, the pulverized body including the cathode active material is separated using magnetic force, the cathode active material is separated from the pulverized body comprising the cathode active material to form a slurry, and electricity for the slurry comprising the cathode active material The decomposition may be performed so that the metal material constituting the positive active material may be separated and recovered for each component.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 내 소재의 분리 회수 방법이 적용될 수 있는 파우치형 배터리 셀의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 내 소재의 분리 회수 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 순서도에서 비중 분리 단계가 수행되는 상태를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 순서도에서 전기화학적 분리 단계가 수행되는 상태를 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating a schematic structure of a pouch-type battery cell to which a method for separating and collecting materials in a battery according to the present invention can be applied.
2 is a flowchart schematically illustrating a method for separating and collecting materials in a battery according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 show a state in which the specific gravity separation step is performed in the flowchart shown in FIG. 2 .
5 and 6 show a state in which the electrochemical separation step is performed in the flowchart shown in FIG. 2 .

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 내 소재의 분리 회수 방법이 적용될 수 있는 파우치형 배터리 셀의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 파우치형 배터리 셀(100)은 파우치(110)와, 파우치(110) 내에 수용되는 발전소자(120)와, 파우치(110) 내에 채워지는 전해액(미도시)와, 발전소자(120)와 전기적으로 연결되고 일부가 파우치(110) 밖으로 노출되는 양극 탭(130)과, 발전소자(120)와 전기적으로 연결되고 일부가 파우치(110) 밖으로 노출되는 음극 탭(140)을 포함한다.1 is a view showing a schematic structure of a pouch-type battery cell to which a method for separating and collecting materials in a battery according to the present invention can be applied. Referring to FIG. 1 , the pouch-type battery cell 100 includes a pouch 110 , a power generating element 120 accommodated in the pouch 110 , an electrolyte (not shown) filled in the pouch 110 , and a power generating element. It includes a positive electrode tab 130 electrically connected to 120 and partially exposed outside the pouch 110 , and a negative electrode tab 140 electrically connected to the power generator 120 and partially exposed outside the pouch 110 . do.

파우치(110)는 알루미늄을 포함하는 금속재이며, 전기 절연을 위해 전기절연성의 고분자 소재의 필름 코팅층을 구비한다. 파우치(110)는 내부에 발전소자(120)를 수용하고 전해액(미도시)으로 채워지는 수용 공간(112)을 제공한다.The pouch 110 is a metal material including aluminum, and includes a film coating layer of an electrically insulating polymer material for electrical insulation. The pouch 110 accommodates the power generating element 120 therein and provides an accommodating space 112 filled with an electrolyte (not shown).

발전소자(120)는 복수개의 양극(121)들과, 복수개의 음극(124)들과, 양극(121)과 음극(124)의 사이에 배치되는 복수개의 세퍼레이터(분리막)(128)들을 구비하며, 복수개의 양극(121)들, 복수개의 음극(124)들 및 복수개의 세퍼레이터(128)들이 적층되어서 형성되는 적층 구조를 갖는다. 발전소자(120)는 파우치(110)가 제공하는 수용 공간(112)에 수용된다.The power generating element 120 includes a plurality of positive electrodes 121 , a plurality of negative electrodes 124 , and a plurality of separators (separators) 128 disposed between the positive electrode 121 and the negative electrode 124 , , a plurality of anodes 121 , a plurality of cathodes 124 , and a plurality of separators 128 are stacked to have a stacked structure. The power generating element 120 is accommodated in the accommodation space 112 provided by the pouch 110 .

양극(121)은 대체로 판상의 양극 집전체(122)와, 양극 집전체(122)의 일면 또는 양면에 도포되는 양극 활물질(123)과, 양극 집전체(122)와 양극 활물질(123)을 결합시키는 바인더(미도시)를 구비한다.The positive electrode 121 is a plate-shaped positive electrode current collector 122, a positive electrode active material 123 applied to one or both surfaces of the positive electrode current collector 122, and the positive electrode current collector 122 and the positive electrode active material 123 are combined. A binder (not shown) is provided.

양극 집전체(122)는 전기전도성 재질로 이루어지는데, 본 실시예에서는 알루미늄(Al) 재질인 것으로 설명한다. 양극 집전체(122)에는 양극 탭(130)이 용접 등의 방식으로 결합되어서 전기적으로 연결된다.The positive electrode current collector 122 is made of an electrically conductive material, and in this embodiment, it will be described as being made of an aluminum (Al) material. The positive electrode current collector 122 is electrically connected to the positive electrode tab 130 by being coupled to the positive electrode current collector 122 by welding or the like.

양극 활물질(123)은 양극 집전체(122)의 일면 또는 양면에 도포되어서 형성된다. 양극 활물질(123)은 바인더(미도시)에 의해 양극 집전체(122)에 결합된다. 양극 활물질(123)은 통상적으로 사용되는 것일 수 있는데, 본 실시예에서는 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM)인 것으로 설명한다.The positive electrode active material 123 is formed by being coated on one or both surfaces of the positive electrode current collector 122 . The positive electrode active material 123 is coupled to the positive electrode current collector 122 by a binder (not shown). The positive active material 123 may be a commonly used one, and in this embodiment, it will be described as lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM).

바인더(미도시)는 양극 활물질(123)을 양극 집전체(122)에 결합시킨다.A binder (not shown) bonds the positive electrode active material 123 to the positive electrode current collector 122 .

음극(124)은 대체로 판상의 음극 집전체(125)와, 음극 집전체(125)의 일면 또는 양면에 도포되는 음극 활물질(126)과, 음극 집전체(125)와 음극 활물질(126)을 결합시키는 바인더(미도시)를 구비한다.The negative electrode 124 is a plate-shaped negative electrode current collector 125, a negative electrode active material 126 applied to one or both surfaces of the negative electrode collector 125, and the negative electrode collector 125 and the negative electrode active material 126 are combined. A binder (not shown) is provided.

음극 집전체(125)는 전기전도성 재질로 이루어지는데, 본 실시예에서는 구리(Cu) 재질인 것으로 설명한다. 음극 집전체(125)에는 음극 탭(140)이 용접 등의 방식으로 결합되어서 전기적으로 연결된다.The negative electrode current collector 125 is made of an electrically conductive material, and in this embodiment, it will be described as being made of copper (Cu) material. The negative electrode tab 140 is electrically connected to the negative electrode current collector 125 by being coupled to the negative electrode current collector 125 by welding or the like.

음극 활물질(126)은 음극 집전체(125)의 일면 또는 양면에 도포되어서 형성된다. 음극 활물질(126)은 바인더(미도시)에 의해 음극 집전체(125)에 결합된다. 음극 활물질(126)은 통상적으로 사용되는 것일 수 있는데, 본 실시예에서는 그래파이트(graphite)와 같은 탄소재인 것으로 설명한다.The anode active material 126 is formed by being coated on one or both surfaces of the anode current collector 125 . The anode active material 126 is coupled to the anode current collector 125 by a binder (not shown). The negative active material 126 may be a conventionally used one, and in the present embodiment, it will be described as a carbon material such as graphite.

바인더(미도시)는 음극 활물질(126)을 음극 집전체(125)에 결합시킨다.A binder (not shown) bonds the anode active material 126 to the anode current collector 125 .

세퍼레이터(128)는 양극(121)과 음극(124)의 사이에 배치되어서 양극(121)과 음극(124)을 전기적으로 분리시킨다. 세퍼레이터(128)로는 통상적인 구성의 것이 사용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The separator 128 is disposed between the positive electrode 121 and the negative electrode 124 to electrically separate the positive electrode 121 and the negative electrode 124 . As the separator 128, a conventional structure may be used, and thus a detailed description thereof will be omitted.

전해액(미도시)은 파우치(110)의 수용 공간(112)에 채워진다. 전해액(미도시)으로는 통상적인 전해액이 사용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The electrolyte (not shown) is filled in the accommodation space 112 of the pouch 110 . As the electrolyte (not shown), a conventional electrolyte may be used, and a detailed description thereof will be omitted.

양극 탭(130)은 발전소자(120)의 양극 집전체(122)에 용접과 같은 방식으로 결합되어서 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서 양극 탭(130)은 양극 집전체(122)와 동일한 재질로서 알루미늄 재질인 것으로 설명한다. 복수개의 양극 집전체(122)들 각각에 대응하여 복수개의 양극 탭(130)들이 구비되며, 각각의 끝단부가 파우치(110)의 밖으로 노출되고 용접되어서 일체화된 하나의 양극 탭 리드를 형성한다. The positive electrode tab 130 is electrically connected to the positive electrode current collector 122 of the power generating element 120 by welding or the like. In this embodiment, the positive electrode tab 130 is the same material as the positive electrode current collector 122 and will be described as being made of aluminum. A plurality of positive electrode tabs 130 are provided to correspond to each of the plurality of positive electrode current collectors 122 , and each end is exposed and welded to the outside of the pouch 110 to form one integrated positive electrode tab lead.

음극 탭(140)은 발전소자(120)의 음극 집전체(125)에 용접과 같은 방식으로 결합되어서 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서 음극 탭(140)은 음극 집전체(125)와 동일한 재질로서 구리 재질인 것으로 설명한다. 복수개의 음극 집전체(125)들 각각에 대응하여 복수개의 음극 탭(140)들이 구비되며, 각각의 끝단부가 파우치(110)의 밖으로 노출되고 용접되어서 일체화된 하나의 양극 탭 리드를 형성한다.The negative electrode tab 140 is electrically connected to the negative electrode current collector 125 of the power generating element 120 by being coupled to the negative electrode current collector 125 in a welding-like manner. In the present embodiment, the negative electrode tab 140 is the same material as the negative electrode current collector 125 and will be described as being made of copper. A plurality of negative electrode tabs 140 are provided to correspond to each of the plurality of negative electrode current collectors 125 , and each end is exposed and welded to the outside of the pouch 110 to form one integrated positive electrode tab lead.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 내 소재의 분리 회수 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 내 소재의 분리 회수 방법은, 배터리 어셈블리를 분해하여 배터리 셀을 얻는 분해 단계(S10)와, 분해 단계(S10)를 통해 얻은 배터리 셀을 분쇄하여 배터리 분쇄체들을 얻는 분쇄 단계(S20)와, 분쇄 단계(S20)를 통해 얻은 배터리 분쇄체들을 가열하여 전해액을 제거하는 가열 단계(S30)와, 가열 단계(S30)를 거쳐서 전해액이 제거된 가열 처리 배터리 분쇄체들에 풍압을 가하여 고분자 성분을 제거하는 블로잉 단계(S40)와, 블로잉 단계(S40)를 거쳐서 고분자 성분이 제거된 블로잉 처리 배터리 분쇄체들에 자력을 가하여 배터리 분쇄체들을 분류하는 자력 분리 단계(S50)와, 자력 분리 단계(S50)를 통해 분류된 복수의 배터리 분쇄체 분류물들 각각을 비중을 이용하여 분리하는 비중 분리 단계(S60)와, 비중 분리 단계(S60)를 통해 분리된 분리물을 전기화학적으로 분리하는 전기화학적 분리 단계(S70)를 포함한다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for separating and collecting materials in a battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , in the method for separating and collecting materials in a battery according to an embodiment of the present invention, a disassembly step (S10) of disassembling a battery assembly to obtain a battery cell, and a battery cell obtained through the disassembly step (S10) A grinding step (S20) of pulverizing to obtain pulverized battery bodies, a heating step (S30) of removing the electrolyte by heating the pulverized battery bodies obtained through the pulverization step (S20), and a heating step (S30) to remove the electrolyte Blowing step (S40) of removing the polymer component by applying wind pressure to the heat-treated battery pulverized bodies, and applying magnetic force to the blowing-treated battery pulverized bodies from which the polymer component has been removed through the blowing step (S40) to classify the battery pulverized bodies Separation through a specific gravity separation step (S60) and specific gravity separation step (S60) of separating each of the plurality of crushed battery fractions classified through the magnetic separation step (S50) and the magnetic separation step (S50) using specific gravity and an electrochemical separation step (S70) of electrochemically separating the separated material.

분해 단계(S10)에서는 배터리 어셈블리가 분해되어서 배터리 셀이 얻어진다. 배터리 어셈블리는 복수개의 배터리 셀들로 구성되는 폐배터리 모듈 및 복수개의 배터리 모듈들로 구성되는 폐배터리팩 등을 의미한다. 본 실시예에서 분해 단계를 통해 얻어지는 배터리 셀은 도 1에 도시된 바와 같은 구성의 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM)을 양극 활물질로 이용하는 리튬이온전지의 파우치형 배터리 셀(100)인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 분해 단계(S10)를 통해 배터리 셀(100)을 얻은 후에는 분쇄 단계(S20)가 수행된다.In the disassembly step ( S10 ), the battery assembly is disassembled to obtain a battery cell. The battery assembly refers to a waste battery module including a plurality of battery cells and a waste battery pack including a plurality of battery modules. In this embodiment, the battery cell obtained through the decomposition step is described as a pouch-type battery cell 100 of a lithium ion battery using lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM) having the configuration as shown in FIG. 1 as a positive electrode active material, The present invention is not limited thereto. After obtaining the battery cell 100 through the decomposition step (S10), the pulverization step (S20) is performed.

분쇄 단계(S20)에서는 분해 단계(S10)를 통해 얻은 배터리 셀(100)을 분쇄하여 배터리 분쇄체들을 얻는다. 분쇄 단계(S20)는 배터리 셀(100) 자체를 분쇄장치를 이용하여 분쇄함으로써 수행된다. 그에 따라, 분쇄 단계(S20)를 통해 얻어지는 배터리 분쇄체들은, 파우치 분쇄체, 양극 분쇄체, 음극 분쇄체, 세퍼레이터 분쇄체, 양극 탭 분쇄체, 음극 탭 분쇄체를 포함한다. 또한, 배터리 분쇄체들에는 전해액에 의한 액체 성분도 포함하게 된다.In the crushing step (S20), the battery cells 100 obtained through the decomposition step (S10) are crushed to obtain crushed batteries. The pulverization step S20 is performed by pulverizing the battery cell 100 itself using a pulverizer. Accordingly, the battery pulverized bodies obtained through the pulverization step S20 include a pouch pulverized body, a positive electrode pulverized body, a negative electrode pulverized body, a separator pulverized body, a positive electrode tab pulverized body, and a negative electrode tab pulverized body. In addition, the battery pulverized bodies also include a liquid component by the electrolyte.

파우치 분쇄체는 배터리 셀(100)의 파우치(110)가 분쇄되어서 형성되는 것으로서, 알루미늄과 알루미늄에 코팅된 고분자 필름을 포함할 수 있다.The pouch pulverized body is formed by pulverizing the pouch 110 of the battery cell 100 and may include aluminum and a polymer film coated on aluminum.

양극 분쇄체는 배터리 셀(100)의 양극(121)이 분쇄되어서 형성되는 것으로서, 양극 집전체(122)에 의한 알루미늄, 양극 활물질(123)에 의한 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM), 바인더(미도시)를 포함할 수 있다.The positive electrode pulverized body is formed by crushing the positive electrode 121 of the battery cell 100, and includes aluminum by the positive electrode current collector 122, lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM) by the positive electrode active material 123, and a binder (not shown). city) may be included.

음극 분쇄체는 배터리 셀(100)의 음극(124)이 분쇄되어서 형성되는 것으로서, 음극 집전체(125)에 의한 구리, 음극 활물질(126)에 의한 탄소, 바인더(미도시)를 포함할 수 있다.The anode pulverized body is formed by pulverizing the anode 124 of the battery cell 100 , and may include copper by the anode current collector 125 , carbon by the anode active material 126 , and a binder (not shown). .

세퍼레이터 분쇄체는 배터리 셀(100)의 세퍼레이터(128)가 분쇄되어서 형성되는 것으로서, 세퍼레이터(128)의 재질인 고분자 소재으로 이루질 수 있다.The separator pulverized body is formed by pulverizing the separator 128 of the battery cell 100 , and may be made of a polymer material, which is a material of the separator 128 .

양극 탭 분쇄체는 배터리 셀(100)의 양극 탭(130)이 분쇄되어서 형성되는 것으로서 양극 탭(130)의 재질인 알루미늄으로 이루어질 수 있다.The positive electrode tab crushed body is formed by crushing the positive electrode tab 130 of the battery cell 100 and may be made of aluminum, which is a material of the positive electrode tab 130 .

음극 탭 분쇄체는 배터리 셀(100)의 음극 탭(140)이 분쇄되어서 형성되는 것으로서 음극 탭(140)의 재질인 구리로 이루어질 수 있다.The negative electrode tab pulverized body is formed by crushing the negative electrode tab 140 of the battery cell 100 and may be made of copper, which is a material of the negative electrode tab 140 .

가열 단계(S30)에서는 분쇄 단계(S20)를 통해 얻은 배터리 분쇄체들을 가열하여 배터리 분쇄체들에 남아있는 전해액에 의한 액체 성분이 제거된다. 가열 단계(S30)를 통해 액체 성분이 제거된 배터리 분쇄체를 가열 처리 배터리 분쇄체라 한다. 가열 단계(S30)를 통해 파우치 분쇄체에 존재하는 고분자 필름 성분이 제거되거나 알루미늄으로부터 분리될 수 있다. 가열 단계(S30)가 수행된 후에는 블로잉 단계(S40)가 수행된다.In the heating step (S30), the battery crushed bodies obtained through the crushing step (S20) are heated to remove the liquid component due to the electrolyte remaining in the battery crushed bodies. The pulverized battery body from which the liquid component is removed through the heating step S30 is referred to as a heat-treated battery pulverized body. Through the heating step (S30), the polymer film component present in the pulverized pouch may be removed or separated from aluminum. After the heating step (S30) is performed, the blowing step (S40) is performed.

블로잉 단계(S40)에서는 가열 단계(S30)를 거쳐서 액체 성분이 제거된 가열 처리 배터리 분쇄체들에 풍압을 가하여 다른 성분에 비해 상대적으로 가벼운 고분자 성분인 세퍼레이터 분쇄체와 필름이 제거된다. 블로잉 단계(S40)에서 가해지는 풍압은 적절히 조절될 수 있다. 블로잉 단계(S40)를 통해 고분자 성분이 제거된 배터리 분쇄체를 블로잉 처리 배터리 분쇄체라 한다. 블로잉 처리 배터리 분쇄체에는 파우치 분쇄체의 알루미늄 분쇄물, 양극 분쇄체, 음극 분쇄체, 양극 탭 분쇄체 및 음극 탭 분쇄체만 남는다.In the blowing step (S40), wind pressure is applied to the heat-treated battery pulverized bodies from which the liquid component has been removed through the heating step (S30), so that the separator pulverized body and film, which are relatively light polymer components compared to other components, are removed. The wind pressure applied in the blowing step (S40) may be appropriately adjusted. The battery pulverized body from which the polymer component is removed through the blowing step (S40) is referred to as a blow-treated battery pulverized body. In the blow-treated battery pulverized body, only the aluminum pulverized product of the pouch pulverized body, the positive electrode pulverized body, the negative electrode pulverized body, the positive electrode tab pulverized body and the negative electrode tab pulverized body remain.

자력 분리 단계(S50)에서는 블로잉 단계(S40)를 거쳐서 고분자 성분이 제거된 블로잉 처리 배터리 분쇄체들에 자력을 가하여 배터리 분쇄체들이 분류된다. 자력 분리 단계(S50)에서는 전자석을 이용하여 자력을 단계적으로 미세하게 조절하여 블로잉 처리 배터리 분쇄체들에 가한다. 자력 분리 단계(S50)에서 자력의 크기가 4단계로 조절되어서 가해지는데, 높아지는 순서대로 제1 단계, 제2 단계, 제3 단계, 제4 단계로 조절된다.In the magnetic separation step (S50), the battery crushed bodies are classified by applying a magnetic force to the blow-treated battery crushed bodies from which the polymer component has been removed through the blowing step (S40). In the magnetic separation step (S50), the magnetic force is finely adjusted step by step using an electromagnet and applied to the blow-treated battery crushed bodies. In the magnetic force separation step (S50), the magnitude of the magnetic force is adjusted in four steps and applied, and the first step, the second step, the third step, and the fourth step are adjusted in the increasing order.

자력의 크기가 가장 작은 제1 단계에서는 구리 재질의 음극 탭 분쇄체들이 전자석에 붙어서 다른 분쇄체들로부터 분리된다.In the first stage, where the magnitude of the magnetic force is smallest, the crushed copper negative electrode tabs are attached to the electromagnet and separated from the other crushed bodies.

제1 단계의 다음으로 큰 자력을 이용하는 제2 단계에서는 알루미늄 재질의 양극 탭 분쇄체들과 파우치 분쇄체의 알루미늄 분쇄물이 전자석에 붙어서 다른 분쇄체들로부터 분리된다.In the second step using the next largest magnetic force after the first step, the aluminum pulverized positive electrode tab pulverized materials and the aluminum pulverized pouch pulverized body are attached to the electromagnet and separated from the other pulverized bodies.

제2 단계의 다음으로 큰 자력을 이용하는 제3 단계에서는 구리, 음극 활물질 및 바인더를 포함하는 음극 분쇄체들이 전자석에 붙어서 다른 분쇄체들과 분리된다.In the third step using the next largest magnetic force after the second step, the anode pulverized bodies including copper, an anode active material and a binder are attached to the electromagnet and separated from the other pulverized bodies.

자력의 크기가 가장 큰 제4 단계에서는 알루미늄, 양극 활물질 및 바인더를 포함하는 양극 분쇄체들이 전자석에 붙어서 다른 분쇄체들로부터 분리된다.In the fourth step, where the magnitude of the magnetic force is greatest, the positive electrode pulverized bodies including aluminum, the positive electrode active material and the binder are attached to the electromagnet and separated from the other pulverized bodies.

자력 분리 단계(S50)를 통해서 분리된 음극 분쇄체들과 양극 분쇄체들은 비중 분리 단계(S60)를 거치게 된다. 도시되지는 않았으나, 자력 분리 단계(S50)를 통해 분리된 음극 분쇄체들과 양극 분쇄체들에 대한 비중 분리 단계(S60)가 수행되기 전에 열처리 공정이 수행되어서 음극 분쇄체에 포함된 바인더와 양극 분쇄체에 포함된 바인더가 제거될 수 있다.The anode pulverized bodies and the anode pulverized bodies separated through the magnetic separation step (S50) are subjected to a specific gravity separation step (S60). Although not shown, a heat treatment process is performed before the specific gravity separation step (S60) for the anode pulverized bodies and the anode pulverized bodies separated through the magnetic separation step (S50), so that the binder and the positive electrode contained in the anode pulverized body are performed. The binder included in the pulverized body may be removed.

비중 분리 단계(S60)에서는 자력 분리 단계(S50)를 통해 분리된 양극 분쇄체들과 음극 분쇄체에 대한 비중 분리가 수행된다.In the specific gravity separation step (S60), specific gravity separation is performed on the anode pulverized bodies and the anode pulverized bodies separated through the magnetic separation step (S50).

먼저, 양극 분쇄체들에 대한 비중 분리 과정인 제1 비중 분리 단계를 설명하면 다음과 같다. 양극 분쇄체들은 양극 분쇄체에 포함된 바인더를 녹이는 바인더 용해 용액에 혼합된다. 바인더를 녹이는 용액에 의해 양극 분쇄체에서 바인더가 녹음으로써, 양극 분쇄체의 알루미늄 분쇄물과 양극 활물질 분쇄물이 분리되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 비중이 높은 알루미늄 분쇄물은 분리조(E) 내에서 제1 침전물(A1)을 형성하고, 비중이 낮은 양극 활물질 분쇄물은 분리조(E) 내에서 제1 슬러리(S1)를 형성한다. 제1 슬러리(S1)에는 일부 알루미늄 분쇄물도 포함될 수 있다. 제1 슬러리(S1)에 대해서는 전기화학적 분리 단계(S70)가 수행된다.First, the first specific gravity separation step, which is a specific gravity separation process for the positive electrode pulverized bodies, will be described as follows. The positive electrode pulverized bodies are mixed with a binder dissolving solution that dissolves the binder contained in the positive electrode pulverized body. As the binder is dissolved in the pulverized positive electrode by the solution dissolving the binder, the pulverized aluminum of the pulverized positive electrode and pulverized material of the cathode active material are separated, and as shown in FIG. 3 , the pulverized aluminum having high specific gravity is separated in a separation tank (E ) to form a first precipitate (A1), and the pulverized material of the cathode active material having a low specific gravity forms a first slurry (S1) in the separation tank (E). The first slurry S1 may also include some aluminum pulverized material. An electrochemical separation step (S70) is performed on the first slurry (S1).

다음, 음극 분쇄체들에 대한 비중 분리 과정인 제2 비중 분리 단계를 설명하면 다음과 같다. 음극 분쇄체들은 음극 분쇄체에 포함된 바인더를 녹이는 바인더 용해 용액에 혼합된다. 바인더를 녹이는 용액에 의해 음극 분쇄체에서 바인더가 녹음으로써, 음극 분쇄체의 구리 분쇄물과 음극 활물질 분쇄물이 분리되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 비중이 높은 구리 분쇄물은 분리조(E) 내에서 제2 침전물(A2)을 형성하고, 비중이 낮은 음극 활물질 분쇄물은 분리조(E) 내에서 제2 슬러리(S2)를 형성한다. 제2 슬러리(S)에는 일부 구리 분쇄물도 포함될 수 있다. 제2 슬러리(S)에 대해서는 전기화학적 분리 단계(S70)가 수행된다.Next, the second specific gravity separation step, which is a specific gravity separation process for the anode pulverized bodies, will be described as follows. The anode pulverized bodies are mixed with a binder dissolving solution that dissolves the binder contained in the anode pulverized body. As the binder is dissolved in the anode pulverized body by the solution dissolving the binder, the pulverized copper of the pulverized negative electrode and pulverized anode active material are separated, and as shown in FIG. 4, the pulverized copper with high specific gravity is separated in a separation tank (E ) to form a second precipitate (A2), and the pulverized anode active material having a low specific gravity forms a second slurry (S2) in the separation tank (E). The second slurry (S) may also contain some copper pulverized material. For the second slurry (S), an electrochemical separation step (S70) is performed.

상기 실시예에서는 양극 분쇄체들과 음극 분쇄체들에 대한 비중 분리가 구분되어서 수행되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 양극 분쇄체들과 음극 분쇄체들이 함께 바인더 용해 용액에 혼합되어서 수행될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.In the above embodiment, it is described that the specific gravity separation for the positive electrode crushed bodies and the negative electrode crushed bodies is separately performed, but otherwise, the positive electrode crushed bodies and the negative electrode crushed bodies may be mixed together in a binder dissolving solution. It is also within the scope of the present invention.

전기화학적 분리 단계(S70)에서는 비중 분리 단계(S60)를 통해 형성된 슬러리(S)에 대한 전기화학적 분리가 수행된다. 전기화학적 분리 단계(S70)는 용융염욕 전기분해를 이용하여 수행하는 것으로 이해될 수 있다.In the electrochemical separation step (S70), electrochemical separation is performed on the slurry (S) formed through the specific gravity separation step (S60). The electrochemical separation step ( S70 ) may be understood to be performed using molten salt bath electrolysis.

도 5 및 도 6에는 전기화학적 분리 단계(S70)를 수행하는 분리 장치가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 분리 장치는 반응 용기(F)와, 용융액(L+S1)과, 용융액(L+S1)(L+S2)에 적어도 일부가 잠기는 제1 전극(G)과, 용융액(L+S1)(L+S2)에 적어도 일부가 잠기는 제2 전극(H)을 구비한다. 반응 용기(F)는 내부에 반응 공간을 제공한다. 용융액(L+S1)(L+S2)은 반응 용기(F)가 제공하는 반응 공간에 수용된다. 본 실시예에서 용융액(L+S1)(L+S2)은 탄산리튬(Li2CO3) 용액(L)에 비중 분리 단계(S60)를 통해 형성된 제1 슬러리(S1) 또는 제2 슬러리(S2)가 혼합된 것이다. 본 실시예에서 전기화학적 분리 단계(S70)가 수행되는 과정에서 용융액(L+S1)(L+S2)은 700 ~ 800℃의 고온으로 유지된다. 제1 전극(G)은 용융액(L+S1)(L+S2)에 적어도 일부가 잠기며 (+)극이 된다. 제2 전극(H)은 용융액(L+S1)(L+S2)에 적어도 일부가 잠기며 (-)극이 된다.5 and 6 show a separation device for performing the electrochemical separation step (S70). 5 and 6, the separation device includes a reaction vessel (F), a molten solution (L+S1), and a first electrode (G) at least partially submerged in the molten solution (L+S1) (L+S2) and , and a second electrode (H) at least partially submerged in the melt (L+S1) (L+S2). The reaction vessel F provides a reaction space therein. The melt (L+S1) (L+S2) is accommodated in the reaction space provided by the reaction vessel (F). In this embodiment, the melt (L+S1) (L+S2) is the first slurry (S1) or the second slurry (S2) formed through the specific gravity separation step (S60) in the lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) solution (L) ) are mixed. In the present embodiment, the melt (L+S1) (L+S2) is maintained at a high temperature of 700 to 800°C while the electrochemical separation step (S70) is performed. At least a portion of the first electrode G is immersed in the melt (L+S1) (L+S2) and becomes a (+) electrode. At least a part of the second electrode H is immersed in the melt (L+S1) (L+S2) and becomes a (-) pole.

도 5는 용융액의 슬러리가 양극 분쇄체에 대한 비중 분리에 의해 형성된 제1 슬러리(S1)인 경우를 도시한 것으로서, 제1 전기화학적 분리 단계에 해당하며, 알루미늄(Al), 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn), 코발트(Co)가 (-)극인 제2 전극(H)에 석출되어서 모인다. 이때, 전극(G, H)의 전류를 미세 조절함으로써, 전류 세기에 따라 제2 전극(H)에 금속 성분이 종류 별로 석출될 수 있다.5 shows a case in which the slurry of the melt is a first slurry (S1) formed by specific gravity separation with respect to the positive electrode pulverized body, and corresponds to the first electrochemical separation step, aluminum (Al), lithium (Li), Nickel (Ni), manganese (Mn), and cobalt (Co) are deposited on the second electrode H, which is a negative electrode, and are collected. In this case, by finely adjusting the current of the electrodes G and H, metal components may be deposited on the second electrode H according to the current strength for each type.

도 6은 용융액의 슬러리가 음극 분쇄체에 대한 비중 분리에 의해 형성된 슬러리(S2)인 경우를 도시한 것으로서, 제2 전기화학적 분리 단계에 해당하며, 음극 활물질인 탄소가 (+)극인 제1 전극(G)에 석출되어서 모이고, 슬러리(S)에 포함된 구리(Cu)가 (-)극인 제2 전극(H)에 석출되어서 모인다.6 shows a case in which the slurry of the melt is a slurry (S2) formed by specific gravity separation with respect to the negative electrode pulverized body, which corresponds to the second electrochemical separation step, and the first electrode in which carbon as the negative electrode active material is a (+) electrode. (G) is precipitated and collected, and copper (Cu) contained in the slurry (S) is deposited and collected on the second electrode (H), which is a negative electrode (-).

상기 실시예에서는 전기화학적 분리 단계(S70)가 제1 슬러리(S1)에 대한 제1 전기화학적 분리 단계와 제2 슬러리(S2)에 대한 제2 전기화학적 분리 단계로 구분되어서 실시되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 제1 슬러리(S1)와 제2 슬러리(S2)을 모두 포함하는 용융액에 대해 전극(G, H)의 전류를 미세 조절함으로써, 수행될 수도 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 이 경우, 비중 분리 단계에서 양극 분쇄체들과 음극 분쇄체들이 함께 바인더 용해 용액에 혼합되어서 얻은 슬러리가 이용될 수 있다.In the above embodiment, the electrochemical separation step (S70) is described as being carried out separately from the first electrochemical separation step for the first slurry (S1) and the second electrochemical separation step for the second slurry (S2), Alternatively, it may be performed by finely adjusting the currents of the electrodes G and H with respect to the melt including both the first slurry S1 and the second slurry S2, and this is also within the scope of the present invention. In this case, a slurry obtained by mixing the positive electrode pulverized bodies and the anode pulverized bodies together in a binder dissolving solution in the specific gravity separation step may be used.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described through the above examples, the present invention is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present invention.

100 : 배터리 셀 110 : 파우치
120 : 발전소자 121 : 양극
122 : 양극 집전체 123 : 양극 활물질
124 : 음극 125 : 음극 집전체
126 : 음극 활물질 128 : 세퍼레이터100: battery cell 110: pouch
120: power generator 121: positive electrode
122: positive electrode current collector 123: positive electrode active material
124: negative electrode 125: negative electrode current collector
126: negative active material 128: separator

Claims (20)

파우치, 양극 집전체와 상기 양극 집전체에 결합되는 양극 활물질을 구비하고 상기 파우치에 수용되는 양극과, 음극 집전체와 상기 음극 집전체에 결합되는 음극 활물질을 구비하고 상기 파우치에 수용되는 음극과, 상기 양극과 상기 음극의 사이에 배치되고 상기 파우치에 수용되는 세퍼레이터와, 상기 양극 집전체와 전기적으로 연결되는 양극 탭과, 상기 음극 집전체와 전기적으로 연결되는 음극 탭을 포함하는 배터리 셀을 전체적으로 분쇄하여, 상기 파우치가 분쇄되어서 형성되는 파우치 분쇄체, 상기 양극이 분쇄되어서 형성되는 양극 분쇄체, 상기 음극이 분쇄되어서 형성되는 음극 분쇄체, 상기 세퍼레이터가 분쇄되어서 형성되는 세퍼레이터 분쇄체, 상기 양극 탭이 분쇄되어서 형성되는 양극 탭 분쇄체, 상기 음극 탭이 분쇄되어서 형성되는 음극 탭 분쇄체를 포함하는 배터리 분쇄체들을 얻는 분쇄 단계;
상기 배터리 분쇄체들에 가해지는 자력을 조절하여 상기 배터리 분쇄체들로부터 상기 양극 분쇄체를 분리하는 자력 분리 단계;
상기 양극 분쇄체를 제1 분리 용액에 혼합하여 상기 양극 분쇄체의 양극 집전체 분쇄물과 양극 활물질 분쇄물을 분리하고, 비중을 이용하여 제1 침전물과 제1 슬러리로 나누는 제1 비중 분리 단계;
상기 제1 슬러리로부터 금속 성분을 분리하는 제1 전기화학적 분리 단계를 포함하며,
상기 제1 전기화학적 분리 단계는 탄산리튬(Li2CO3) 용액과 상기 제1 슬러리를 포함하는 제1 용융액을 (+)극인 제1 전극과 (-)극인 제2 전극을 이용하여 전기분해함으로써 수행되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.A pouch, a positive electrode collector and a positive electrode active material coupled to the positive electrode current collector, a positive electrode accommodated in the pouch, a negative electrode current collector and a negative electrode active material coupled to the negative electrode current collector, and accommodated in the pouch; A battery cell including a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode and accommodated in the pouch, a positive electrode tab electrically connected to the positive electrode current collector, and a negative electrode tab electrically connected to the negative electrode current collector; Thus, the pouch pulverized body formed by pulverizing the pouch, the positive electrode pulverized body formed by pulverizing the positive electrode, the negative electrode pulverized body formed by pulverizing the negative electrode, the separator pulverized body formed by pulverizing the separator, and the positive electrode tab a pulverization step of obtaining pulverized battery bodies including a pulverized positive electrode tab formed by pulverizing and a pulverized anode tab formed by pulverizing the negative electrode tab;
a magnetic separation step of controlling the magnetic force applied to the battery crushed bodies to separate the positive electrode crushed body from the battery crushed bodies;
a first specific gravity separation step of separating the pulverized cathode current collector and pulverized cathode active material of the pulverized cathode body by mixing the pulverized positive electrode with a first separation solution, and dividing the pulverized product into a first precipitate and a first slurry using specific gravity;
a first electrochemical separation step of separating a metal component from the first slurry;
The first electrochemical separation step is performed by electrolyzing a first molten solution including a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) solution and the first slurry using a first electrode having a (+) electrode and a second electrode having a negative electrode. performed,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 1에 있어서,
상기 배터리 분쇄체들에 풍압을 가하여 상기 배터리 분쇄체들 중 고분자 성분의 분쇄체를 제거하는 블로잉 단계를 더 포함하며,
상기 블로잉 단계가 수행되어서 고분자 성분이 제거된 블로잉 처리 배터리 분쇄체들에 대해 상기 자력 분리 단계가 수행되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.The method according to claim 1,
The method further comprises a blowing step of applying wind pressure to the pulverized batteries to remove the pulverized polymer of the battery pulverized bodies,
The magnetic separation step is performed for the blow-treated battery pulverized bodies from which the polymer component is removed by the blowing step being performed,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 2에 있어서,
상기 배터리 분쇄체들을 가열하여 상기 배터리 분쇄체들에 잔존하는 액체 성분을 제거하는 가열 단계를 더 포함하며,
상기 가열 단계가 수행되어서 액체 성분이 제거된 가열 처리 배터리 분쇄체들에 대해 상기 블로잉 단계가 수행되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.3. The method according to claim 2,
Further comprising a heating step of heating the battery pulverized body to remove the liquid component remaining in the battery pulverized body,
The blowing step is performed on the heat-treated battery pulverized bodies from which the liquid component has been removed by performing the heating step,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 비중 분리 단계에서 사용되는 상기 제1 분리 용액은 상기 양극에서 상기 양극 집전체와 상기 양극 활물질을 결합시키는 제1 바인더를 녹이는 제1 바인더 용해 용액인,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.The method according to claim 1,
The first separation solution used in the first specific gravity separation step is a first binder dissolution solution for dissolving a first binder binding the positive electrode current collector and the positive electrode active material in the positive electrode,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 1에 있어서,
상기 양극 활물질은 복수개의 금속 성분들을 포함하며,
상기 제1 전기화학적 분리 단계에서, 상기 전극들의 전류를 미세 조절함으로써, 상기 전류의 세기에 따라 상기 복수개의 금속 성분들이 상기 제2 전극에 구분되어서 석출되는,
배터리 내 분리 회수 방법.The method according to claim 1,
The positive active material includes a plurality of metal components,
In the first electrochemical separation step, by finely adjusting the current of the electrodes, the plurality of metal components are separated and precipitated on the second electrode according to the strength of the current,
Separation and recovery method in the battery. 청구항 5에 있어서,
상기 제1 전기화학적 분리 단계에서 상기 전류의 세기에 따라 상기 제2 전극에 상기 양극 집전체의 금속 성분이 더 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.6. The method of claim 5,
In the first electrochemical separation step, the metal component of the positive electrode current collector is further precipitated on the second electrode according to the strength of the current,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 6에 있어서,
상기 양극 집전체는 알루미늄 재질이며,
상기 제1 전기화학적 분리 단계에서 상기 제2 전극에 알루미늄이 더 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.7. The method of claim 6,
The positive electrode current collector is made of aluminum,
In the first electrochemical separation step, aluminum is further precipitated on the second electrode,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 1에 있어서,
상기 양극 활물질은 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM)이며,
상기 제1 전기화학적 분리 단계에서, 상기 전극들의 전류를 미세 조절함으로써, 상기 전류의 세기에 따라 상기 제2 전극에 리튬, 니켈, 망간, 코발트를 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.The method according to claim 1,
The positive active material is lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM),
In the first electrochemical separation step, by finely adjusting the current of the electrodes, lithium, nickel, manganese, and cobalt are deposited on the second electrode according to the strength of the current,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 1에 있어서,
상기 자력 분리 단계에서 상기 배터리 분쇄체들로부터 상기 음극 분쇄체가 추가로 분리되며,
상기 음극 분쇄체를 제2 분리 용액에 혼합하여 상기 음극 분쇄체의 음극 집전체 분쇄물과 음극 활물질 분쇄물을 분리하고, 비중을 이용하여 제2 침전물과 제2 슬러리로 나누는 제2 비중 분리 단계와, 상기 제2 슬러리로부터 금속 성분을 분리하는 제2 전기화학적 분리 단계를 더 포함하며,
상기 제2 전기화학적 분리 단계는 탄산리튬(Li2CO3) 용액과 상기 제2 슬러리를 포함하는 제2 용융액을 (+)극인 제1 전극과 (-)극인 제2 전극을 이용하여 전기분해함으로써 수행되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.The method according to claim 1,
In the magnetic separation step, the anode pulverized body is further separated from the battery pulverized bodies,
A second specific gravity separation step of separating the pulverized anode current collector and pulverized anode active material of the pulverized negative electrode by mixing the pulverized anode body with a second separation solution, and dividing the pulverized product into a second precipitate and a second slurry using specific gravity; , further comprising a second electrochemical separation step of separating the metal component from the second slurry,
The second electrochemical separation step is performed by electrolyzing a second melt containing a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) solution and the second slurry using a first electrode having a positive (+) electrode and a second electrode having a negative electrode. performed,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 9에 있어서,
음극 활물질은 탄소를 포함하며,
상기 제2 전기화학적 분리 단계에서 상기 제1 전극에 탄소가 석출되고, 상기 제2 전극에 상기 음극 집전체의 금속 성분이 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.10. The method of claim 9,
The negative active material contains carbon,
In the second electrochemical separation step, carbon is deposited on the first electrode, and a metal component of the negative electrode current collector is deposited on the second electrode,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 10에 있어서,
상기 음극 집전체는 구리 재질이며,
상기 제2 전기화학적 분리 단계에서 상기 제2 전극에 구리가 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.11. The method of claim 10,
The negative electrode current collector is made of copper,
Copper is deposited on the second electrode in the second electrochemical separation step,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 9에 있어서,
상기 제2 비중 분리 단계에서 사용되는 상기 제2 분리 용액은 상기 음극에서 상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질을 결합시키는 제2 바인더를 녹이는 제2 바인더 용해 용액인,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.10. The method of claim 9,
The second separation solution used in the second specific gravity separation step is a second binder dissolution solution for dissolving a second binder binding the negative electrode current collector and the negative electrode active material in the negative electrode,
Separation and recovery method of materials in the battery. 파우치, 양극 집전체와 상기 양극 집전체에 결합되는 양극 활물질을 구비하고 상기 파우치에 수용되는 양극과, 음극 집전체와 상기 음극 집전체에 결합되는 음극 활물질을 구비하고 상기 파우치에 수용되는 음극과, 상기 양극과 상기 음극의 사이에 배치되고 상기 파우치에 수용되는 세퍼레이터와, 상기 양극 집전체와 전기적으로 연결되는 양극 탭과, 상기 음극 집전체와 전기적으로 연결되는 음극 탭을 포함하는 배터리 셀을 전체적으로 분쇄하여, 상기 파우치가 분쇄되어서 형성되는 파우치 분쇄체, 상기 양극이 분쇄되어서 형성되는 양극 분쇄체, 상기 음극이 분쇄되어서 형성되는 음극 분쇄체, 상기 세퍼레이터가 분쇄되어서 형성되는 세퍼레이터 분쇄체, 상기 양극 탭이 분쇄되어서 형성되는 양극 탭 분쇄체, 상기 음극 탭이 분쇄되어서 형성되는 음극 탭 분쇄체를 포함하는 배터리 분쇄체들을 얻는 분쇄 단계;
상기 배터리 분쇄체들에 가해지는 자력을 조절하여 상기 배터리 분쇄체들로부터 상기 음극 분쇄체를 분리하는 자력 분리 단계;
상기 음극 분쇄체를 제2 분리 용액에 혼합하여 상기 음극 분쇄체의 음극 집전체 분쇄물과 음극 활물질 분쇄물을 분리하고, 비중을 이용하여 제2 침전물과 제2 슬러리로 나누는 제2 비중 분리 단계;
상기 제2 슬러리로부터 금속 성분을 분리하는 제2 전기화학적 분리 단계를 포함하며,
상기 제2 전기화학적 분리 단계는 탄산리튬(Li2CO3) 용액과 상기 제2 슬러리를 포함하는 제2 용융액을 (+)극인 제1 전극과 (-)극인 제2 전극을 이용하여 전기분해함으로써 수행되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.A pouch, a positive electrode collector and a positive electrode active material coupled to the positive electrode current collector, a positive electrode accommodated in the pouch, a negative electrode current collector and a negative electrode active material coupled to the negative electrode current collector, and accommodated in the pouch; A battery cell including a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode and accommodated in the pouch, a positive electrode tab electrically connected to the positive electrode current collector, and a negative electrode tab electrically connected to the negative electrode current collector; Thus, the pouch pulverized body formed by pulverizing the pouch, the positive electrode pulverized body formed by pulverizing the positive electrode, the negative electrode pulverized body formed by pulverizing the negative electrode, the separator pulverized body formed by pulverizing the separator, and the positive electrode tab a pulverization step of obtaining pulverized battery bodies including a pulverized positive electrode tab formed by pulverizing and a pulverized anode tab formed by pulverizing the negative electrode tab;
a magnetic separation step of adjusting the magnetic force applied to the battery crushed bodies to separate the negative electrode crushed body from the battery crushed bodies;
a second specific gravity separation step of separating the pulverized anode current collector and pulverized anode active material of the pulverized negative electrode by mixing the pulverized anode body with a second separation solution, and dividing the pulverized product into a second precipitate and a second slurry using specific gravity;
a second electrochemical separation step of separating the metal component from the second slurry;
The second electrochemical separation step is performed by electrolyzing a second melt containing a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) solution and the second slurry using a first electrode having a positive (+) electrode and a second electrode having a negative electrode. performed,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 13에 있어서,
음극 활물질은 탄소를 포함하며,
상기 제2 전기화학적 분리 단계에서 상기 제1 전극에 탄소가 석출되고, 상기 제2 전극에 상기 음극 집전체의 금속 성분이 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.14. The method of claim 13,
The negative active material contains carbon,
In the second electrochemical separation step, carbon is deposited on the first electrode, and a metal component of the anode current collector is deposited on the second electrode,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 14에 있어서,
상기 음극 집전체는 구리 재질이며,
상기 제2 전기화학적 분리 단계에서 상기 제2 전극에 구리가 석출되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.15. The method of claim 14,
The negative electrode current collector is made of copper,
Copper is deposited on the second electrode in the second electrochemical separation step,
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 13에 있어서,
상기 제2 비중 분리 단계에서 사용되는 상기 제2 분리 용액은 상기 음극에서 상기 음극 집전체와 상기 음극 활물질을 결합시키는 제2 바인더를 녹이는 제2 바인더 용해 용액인,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.14. The method of claim 13,
The second separation solution used in the second specific gravity separation step is a second binder dissolution solution for dissolving a second binder binding the negative electrode current collector and the negative electrode active material in the negative electrode,
Separation and recovery method of materials in the battery. 배터리 셀을 전체적으로 분쇄하여 배터리 분쇄체들을 얻는 분쇄 단계;
상기 배터리 분쇄체들을 가열하여 상기 배터리 분쇄체들에 잔존하는 액체 성분을 제거하는 가열 단계;
상기 배터리 분쇄체들에 가해지는 자력을 조절하여 상기 배터리 분쇄체들로부터 양극이 분쇄되어서 형성된 양극 분쇄체와 음극이 분쇄되어서 형성된 음극 분쇄체를 분리하는 자력 분리 단계;
상기 양극 분쇄체에서 양극 집전체와 양극 활물질을 분리시키고 상기 음극 분쇄체에서 음극 집전체와 음극 활물질을 분리시킨 후, 상기 양극 활물질 또는 상기 음극 활물질을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; 및
상기 슬러리로부터 금속 성분을 분리하는 전기화학적 분리 단계를 포함하며,
상기 전기화학적 분리 단계는 탄산리튬(Li2CO3) 용액과 상기 슬러리를 포함하는 용융액을 (+)극인 제1 전극과 (-)극인 제2 전극을 이용하여 전기분해함으로써 수행되는,
배터리 내 소재의 분리 회수 방법.a pulverizing step of pulverizing the battery cells as a whole to obtain pulverized battery bodies;
a heating step of heating the battery crushed bodies to remove a liquid component remaining in the battery crushed bodies;
a magnetic separation step of adjusting the magnetic force applied to the battery crushed bodies to separate the positive electrode crushed body formed by crushing the positive electrode from the battery crushed body and the negative electrode crushed body formed by crushing the negative electrode;
forming a slurry including the positive electrode active material or the negative active material after separating the positive electrode current collector and the positive electrode active material from the positive electrode pulverized body and separating the negative electrode current collector and the negative electrode active material from the negative electrode pulverized body; and
An electrochemical separation step of separating the metal component from the slurry,
The electrochemical separation step is performed by electrolyzing a melt containing a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) solution and the slurry using a first electrode as a (+) electrode and a second electrode as a (-) electrode.
Separation and recovery method of materials in the battery. 청구항 17에 있어서,
상기 전기화학적 분리 단계에서, 상기 전극들의 전류를 미세 조절함으로써, 상기 전류의 세기에 따라 상기 제2 전극에 복수개의 금속 성분들이 구분되어서 석출되는,
배터리 내 분리 회수 방법.18. The method of claim 17,
In the electrochemical separation step, by finely adjusting the current of the electrodes, a plurality of metal components are separated and precipitated on the second electrode according to the strength of the current,
Separation and recovery method in the battery. 청구항 17에 있어서,
상기 음극 활물질은 탄소를 포함하며,
상기 전기화학적 분리 단계에서 상기 제1 전극에 탄소가 석출되는,
배터리 내 분리 회수 방법.18. The method of claim 17,
The negative active material contains carbon,
Carbon is precipitated on the first electrode in the electrochemical separation step,
Separation and recovery method in the battery. 청구항 17에 있어서,
상기 자력 분리 단계에서 자력이 조절되어서, 상기 배터리 분쇄체들로부터 양극 탭이 분쇄되어서 형성된 양극 탭 분쇄체, 음극 탭이 분쇄되어서 형성된 음극 탭 분쇄체, 파우치가 분쇄되어서 형성된 파우치 분쇄체가 구분되어서 분리되는,
배터리 내 분리 회수 방법.18. The method of claim 17,
In the magnetic separation step, the magnetic force is adjusted, so that the positive electrode tab crushed body formed by crushing the positive electrode tab from the battery crushers, the negative electrode tab crushed body formed by crushing the negative electrode tab, and the pouch crushed body formed by crushing the pouch are separated and separated ,
Separation and recovery method in the battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017174517A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 三菱マテリアル株式会社 Method for collecting valuable substance from used lithium ion battery

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