KR102414319B1 - 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치 - Google Patents

리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치로서, 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부; 상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부; 상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부; 상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 상기 N2가스 탱크부로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부; 및 상기 배터리 분쇄 챔버부 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 상기 배터리 분쇄 챔버부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부와 N2가스 회수처리부의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 따르면, 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 N2가스 탱크부로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부와, 배터리 분쇄 챔버부 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 배터리 분쇄 챔버부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부와 N2가스 회수처리부의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)를 포함하여 구성함으로써, 불활성 N2가스로 챔버 환경을 조성하고, 챔버 내로 염수용액을 분사하여 2차 폐배터리를 염수용액어 침지시킨 상태로 폭발 없이 분쇄할 수 있도록 하고, 그에 따른 비폭발로 작업자의 안전이 보장될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 따르면, 폐배터리 분쇄장치 중 N2가스 회수처리부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부의 리사이클을 통해 N2가스와 염수용액의 리사이클 사용이 가능하도록 구성함으로써, 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내에서 사용된 N2가스와 염수용액의 재활용을 통한 자원의 낭비를 최소화하고, 그에 따른 비용 절감이 가능하며, 염수용액을 분사하여 침지시킨 상태에서 2차 폐배터리를 분쇄하는 습식 분쇄 공정으로 유해가스와 먼지를 줄인 친환경적인 처리가 가능하며, 2차 폐배터리의 투입 자동화를 통한 시간 대비 처리 용량이 더욱 증가될 수 있도록 할 수 있다.

Description

리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치{A WASTE BETTERY NON-EXPLOSION CRUSHING DEVICE OF LITHIUM-ION SECONDARY BATTERIES}
본 발명은 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 불활성 N2가스로 챔버 환경을 조성하고, 챔버 내로 염수용액을 분사하여 2차 폐배터리를 염수용액에 침지시킨 상태로 폭발 없이 분쇄할 수 있도록 하는 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 관한 것이다.
최근 국내 탄소중립 선언과 국내 전기차 보급 정책 등으로 인해 대용량 리튬이온 배터리 셀이 복수 개 포함된 배터리 팩의 사용이 증가하고 있으며, 이러한 배터리 팩은 큰 전기용량이 필요한 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 많이 사용되고 있으며, 전기자동차는 탄소중립을 통한 기후변화 문제 해결 수단 중 가장 각광받고 있다. 이로 인해 추후 전기자동차에서 발생하는 폐배터리 팩의 발생량이 향후 급격히 증가할 것으로 예상되고 있다.
그런데 종래 기술에서는 폐배터리를 분쇄해야 하는 공정이 필요하고, 리튬이온 폐배터리의 경우 분쇄 시 폭발성 위험이 발생하며, 전해액 및 가스등이 대기 중으로 노출됨으로 인해 환경에 영향을 주며, 또한 한 번에 처리 가능한 양이 많지 않아 대량 처리가 어려운 상황이다.
현재 국내 대용량 배터리 재활용 기술은 상용화되어 진행 중에 있으나, 배터리 재활용 공정 중 배터리 분쇄 시 비폭발 분쇄를 위한 기술은 제시되어 있지 않은 실정이다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 N2가스 탱크부로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부와, 배터리 분쇄 챔버부 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 배터리 분쇄 챔버부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부와 N2가스 회수처리부의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)를 포함하여 구성함으로써, 불활성 N2가스로 챔버 환경을 조성하고, 챔버 내로 염수용액을 분사하여 2차 폐배터리를 염수용액어 침지시킨 상태로 폭발 없이 분쇄할 수 있도록 하고, 그에 따른 비폭발로 작업자의 안전이 보장될 수 있도록 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 폐배터리 분쇄장치 중 N2가스 회수처리부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부의 리사이클을 통해 N2가스와 염수용액의 리사이클 사용이 가능하도록 구성함으로써, 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내에서 사용된 N2가스와 염수용액의 재활용을 통한 자원의 낭비를 최소화하고, 그에 따른 비용 절감이 가능하며, 염수용액을 분사하여 침지시킨 상태에서 2차 폐배터리를 분쇄하는 습식 분쇄 공정으로 유해가스와 먼지를 줄인 친환경적인 처리가 가능하며, 2차 폐배터리의 투입 자동화를 통한 시간 대비 처리 용량이 더욱 증가될 수 있도록 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치는,
리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치로서,
내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부;
상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부;
상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부;
상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 상기 N2가스 탱크부로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부; 및
상기 배터리 분쇄 챔버부 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 상기 배터리 분쇄 챔버부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부와 N2가스 회수처리부의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 배터리 분쇄 챔버부는,
분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 투입되는 투입부;
상기 투입부를 통해 투입되는 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 분쇄 처리될 수 있는 내부 공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버 내부에서의 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경을 측정하는 진공 측정기; 및
상기 투입부를 통해 투입되는 2차 폐배터리를 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 상태로 분쇄하는 분쇄기를 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 배터리 분쇄 챔버부는,
상기 투입부를 통해 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 챔버 내부로 투입되도록 하되, 컨베이어(Conveyor)를 통해 상기 투입부로 자동 투입되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 분쇄 챔버부는,
상기 투입부를 통해 챔버 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 분쇄 시 폭발되지 않도록 상기 N2가스 탱크부를 통해 공급되는 N2가스와 상기 염수용액 탱크부로부터 공급되는 염수용액을 이용하여 챔버 내부의 N2가스 환경 하에 염수용액이 분사되고 그 분사된 염수용액에 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 침지된 상태로 상기 분쇄기가 분쇄하도록 작동할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 N2가스 탱크부는,
상기 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 모듈이나 셀의 분쇄 시에 폭발하지 않도록 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하되, 상기 N2가스 회수 처리부를 통해 처리된 N2가스를 회수하여 재사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 염수용액 탱크부는,
상기 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 습식으로 처리될 수 있도록 염수용액을 저장 공급하기 위한 염수용액 리사이클 탱크;
상기 염수용액 리사이클 탱크에 저장된 염수용액을 상기 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내부로 공급하기 위한 염수용액 공급배관; 및
상기 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내부에서 분쇄를 위해 사용된 염수용액을 상기 염수용액 리사이클 탱크로 회수시키기 위한 염수용액 회수배관을 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 N2가스 회수처리부는,
상기 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내에서2차 폐배터리의 분쇄 시 발생한 오염물질을 포함한 N2가스를 회수하기 위한 블로워(blower);
상기 블로워를 통해 회수된 N2가스를 포함한 배가스를 리사이클 시키기 전 불순물을 제거하기 위한 벤트 필터(Vent filter); 및
상기 벤트 필터를 통해 불순물이 제거된 기체 내 N2가스를 분리하는 질소 분리막을 포함하여 구성할 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 N2가스 회수처리부는,
상기 블로워를 통한 회수와 벤트 필터를 통한 불순물 제거 및 질소 분리막을 통한 N2가스의 분리의 과정을 순차로 반복 수행하여 상기 N2가스 탱크부로 공급되어 N2가스의 리사이클 사용이 가능하도록 기능할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 따르면, 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 N2가스 탱크부로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부와, 배터리 분쇄 챔버부 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 배터리 분쇄 챔버부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부와 N2가스 회수처리부의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)를 포함하여 구성함으로써, 불활성 N2가스로 챔버 환경을 조성하고, 챔버 내로 염수용액을 분사하여 2차 폐배터리를 염수용액어 침지시킨 상태로 폭발 없이 분쇄할 수 있도록 하고, 그에 따른 비폭발로 작업자의 안전이 보장될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치에 따르면, 폐배터리 분쇄장치 중 N2가스 회수처리부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부의 리사이클을 통해 N2가스와 염수용액의 리사이클 사용이 가능하도록 구성함으로써, 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내에서 사용된 N2가스와 염수용액의 재활용을 통한 자원의 낭비를 최소화하고, 그에 따른 비용 절감이 가능하며, 염수용액을 분사하여 침지시킨 상태에서 2차 폐배터리를 분쇄하는 습식 분쇄 공정으로 유해가스와 먼지를 줄인 친환경적인 처리가 가능하며, 2차 폐배터리의 투입 자동화를 통한 시간 대비 처리 용량이 더욱 증가될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 배터리 분쇄 챔버부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 염수용액 탱크부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 N2가스 회수처리부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 전체적인 장비 운용 관리의 동작 과정을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 배터리 분쇄 챔버부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 염수용액 탱크부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 N2가스 회수처리부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 전체적인 장비 운용 관리의 동작 과정을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치(100)는, 배터리 분쇄 챔버부(110), N2가스 탱크부(120), 염수용액 탱크부(130), N2가스 회수처리부(140), 및 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 분쇄 챔버부(110)는, 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 구성이다. 이러한 배터리 분쇄 챔버부(110)는 N2의 불활성 가스로 환경을 조성하고, 2차 폐배터리를 염수용액에 침지시킨 상태로 습식으로 분쇄하여 2차 폐배터리의 분쇄 시에 폭발이 방지되도록 할 수 있다.
또한, 배터리 분쇄 챔버부(110)는 도 2 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 투입되는 투입부(111)와, 투입부(111)를 통해 투입되는 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 분쇄 처리될 수 있는 내부 공간을 형성하는 챔버(112)와, 챔버(112) 내부에서의 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경을 측정하는 진공 측정기(113)와, 투입부(111)를 통해 투입되는 2차 폐배터리를 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 상태로 분쇄하는 분쇄기(114)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 투입부(111)는 챔버(112)의 상단을 개폐하는 형태로 구성될 수 있으며, 챔버(112)의 내벽 양측에는 염수용액이 내부로 분사될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 진공 측정기(113)는 챔버(112)의 상단 일 측에 설치되어, 챔버(112) 내부의 분쇄 진공 환경을 더 측정할 수도 있다.
또한, 배터리 분쇄 챔버부(110)는 투입부(111)를 통해 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 챔버(112) 내부로 투입되도록 하되, 컨베이어(Conveyor)를 통해 투입부(111)로 자동 투입되도록 할 수 있다. 이때, 배터리 분쇄 챔버부(110)는 투입부(111)를 통해 수동으로 투입되도록 할 수도 있다.
또한, 배터리 분쇄 챔버부(110)는 투입부(111)를 통해 챔버 내부(112)로 투입되는 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 분쇄 시 폭발되지 않도록 N2가스 탱크부(120)를 통해 공급되는 N2가스와 염수용액 탱크부(130)로부터 공급되는 염수용액을 이용하여 챔버(112) 내부의 N2가스 환경 하에 염수용액이 분사되고 그 분사된 염수용액에 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 침지된 상태로 상기 분쇄기(114)가 분쇄하도록 작동할 수 있다.
N2가스 탱크부(120)는, 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 구성이다. 이러한 N2가스 탱크부(120)는 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 모듈이나 셀의 분쇄 시에 폭발하지 않도록 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하되, 후술하게 될 N2가스 회수 처리부(140)를 통해 처리된 N2가스를 회수하여 재사용할 수 있다.
염수용액 탱크부(130)는, 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 구성이다. 이러한 염수용액 탱크부(130)는 도 3 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 습식으로 처리될 수 있도록 염수용액을 저장 공급하기 위한 염수용액 리사이클 탱크(131)와, 염수용액 리사이클 탱크(131)에 저장된 염수용액을 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내부로 공급하기 위한 염수용액 공급배관(132)과, 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내부에서 분쇄를 위해 사용된 염수용액을 염수용액 리사이클 탱크(131)로 회수시키기 위한 염수용액 회수배관(133)을 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 염수용액 리사이클 탱크(131)는 염수용액 회수배관(133)을 통해 회수된 염수용액에 포함된 잔존물질을 회수한 후 재공급할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 염수용액 리사이클 탱크(131)와 연결되는 염수용액 공급배관(132)과 염수용액 회수배관(133)에는 유량 조절을 위한 배관, 흡배기부를 더 구성할 수 있다.
N2가스 회수처리부(140)는, 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 N2가스 탱크부(120)로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 구성이다. 이러한 N2가스 회수처리부(140)는 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내에서2차 폐배터리의 분쇄 시 발생한 오염물질을 포함한 N2가스를 회수하기 위한 블로워(blower)(141)와, 블로워(141)를 통해 회수된 N2가스를 포함한 배가스를 리사이클 시키기 전 불순물을 제거하기 위한 벤트 필터(Vent filter)(142)와, 벤트 필터(142)를 통해 불순물이 제거된 기체 내 N2가스를 분리하는 질소 분리막(113)을 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 벤트 필터(142)는 적어도 하나 이상이 복수로 배치될 수 있으며, 질소 분리막(113)도 적어도 하나 이상의 N2가스 분리막 구조로 구성될 수 있다.
또한, N2가스 회수처리부(140)는 블로워(141)를 통한 회수와 벤트 필터(142)를 통한 불순물 제거 및 질소 분리막(113)을 통한 N2가스의 분리의 과정을 순차로 반복 수행하여 N2가스 탱크부(120)로 공급되어 N2가스의 리사이클 사용이 가능하도록 기능할 수 있다.
AI 적용 PLC(Programming Logic Control)(150)는, 배터리 분쇄 챔버부(110) 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 배터리 분쇄 챔버부(110)와 N2가스 탱크부(120)와 염수용액 탱크부(130)와 N2가스 회수처리부(140)의 전체적인 구동을 제어하는 구성이다. 이러한 AI 적용 PLC(150)는 배터리 분쇄 챔버부(110)와 N2가스 탱크부(120)와 염수용액 탱크부(130)와 N2가스 회수처리부(140)의 장비(Equipment)들을 구동 컨트롤하는 PLC(Programming Logic Control)로 운전되며, PLC의 경우 기계학습과 심층학습의 추론모델 소프트웨어(A.I)가 적용된 장치로 구성되고, PLC는 Equipment를 자동화 형태로 운전하게 된다.
또한, PLC는 장비(Equipment)들의 전체적인 구동계를 제어하며, 제어에 필요한 신호는 장비(Equipment)에 설치된 각각의 센서를 포함한 모니터링 장비의 신호를 받아 각 구동계를 제어하게 되며, 각 호퍼부 모니터링(열 환경 카메라, 센서, 산소(or N2)측정), 분쇄부 모니터링(수전용량, 구동계), N2가스공급 및 Recycle부 모니터링(N2센서, 유량계), 염수용액 Recycle부 모니터링(유량계)에서 각 데이터를 공급한다.
또한, PLC에는 사용자가 설정한 값을 기반으로 전달된 데이터를 통해 장비(Equipment)의 각 구동계를 작동하게 되며, 이는 호퍼부에서는 가스 공급 및 염수 분사량, 블로워를 분쇄부에서는 이축분쇄 구동계, 폐배터리 분쇄 이송 컨베이어를 N2 가스공급 및 Recycle부에서는 가스 공급 및 회수계를 염수용액 Recycle부에서는 염수용액 공급 및 회수계를 작동하며, 장비의 기본 설정 값과 PLC를 통해 수집된 데이터를 통해 PLC에 적용된 A.I가 설비, 재료, 공법, 운전자의 변동을 파악하고 자율적으로 구동계를 제어함으로써 실시간으로 고도의 판단과 고속제어(실시간제어)를 통해 폐배터리 분쇄 및 폭발 상쇄에 대한 고도화된 제어 시스템을 구축하고, 그에 따른 처리용량의 향상과 높은 안전성을 가진 고도화 형태의 폐배터리 비폭발 분쇄장치를 제공할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치의 전체적인 장비 운용 관리의 동작 과정을 나타내고 있다.
이와 같이, 배터리 분쇄 챔버부(110)와, N2가스 탱크부(120)와, 염수용액 탱크부(130)와, N2가스 회수처리부(140)와, 분쇄기 챔버 온도 조절기(150)를 포함하는 2차 폐배터리 분쇄 시 비폭발을 위한 폐배터리 분쇄장치(100)는 불활성 N2가스로 챔버 환경을 조성하고, 챔버 내로 염수용액을 분사하여 2차 폐배터리를 염수용액에 침지시킨 상태로 폭발 없이 분쇄할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치는, 본 발명에서 제안하고 있는 2차 폐배터리 분쇄 시 비폭발을 위한 폐배터리 분쇄장치에 따르면, 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부와, 배터리 분쇄 챔버부의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 N2가스 탱크부로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부와, 배터리 분쇄 챔버부 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 배터리 분쇄 챔버부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부와 N2가스 회수처리부의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)를 포함하여 구성함으로써, 불활성 N2가스로 챔버 환경을 조성하고, 챔버 내로 염수용액을 분사하여 2차 폐배터리를 염수용액어 침지시킨 상태로 폭발 없이 분쇄할 수 있도록 하고, 그에 따른 비폭발로 작업자의 안전이 보장될 수 있도록 할 수 있으며, 특히, 폐배터리 분쇄장치 중 N2가스 회수처리부와 N2가스 탱크부와 염수용액 탱크부의 리사이클을 통해 N2가스와 염수용액의 리사이클 사용이 가능하도록 구성함으로써, 배터리 분쇄 챔버부의 챔버 내에서 사용된 N2가스와 염수용액의 재활용을 통한 자원의 낭비를 최소화하고, 그에 따른 비용 절감이 가능하며, 염수용액을 분사하여 침지시킨 상태에서 2차 폐배터리를 분쇄하는 습식 분쇄 공정으로 유해가스와 먼지를 줄인 친환경적인 처리가 가능하며, 2차 폐배터리의 투입 자동화를 통한 시간 대비 처리 용량이 더욱 증가될 수 있도록 할 수 있게 된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 폐배터리 분쇄장치
110: 배터리 분쇄 챔버부
111: 투입부
112: 챔버
113: 진공 측정기
114: 분쇄기
120: N2가스 탱크부
130: 염수용액 탱크부
131: 염수용액 리사이클 탱크
132: 염수용액 공급배관
133: 염수용액 회수배관
140: N2가스 회수처리부
141: 블로워(blower)
142: 벤트 필터(Vent filter)
143: 질소분리막
150: AI 적용 PLC(Programming Logic Control)

Claims (8)

  1. 2차 폐배터리 분쇄 시 비폭발을 위한 폐배터리 분쇄장치(100)로서,
    내부로 투입되는 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 2차 폐배터리를 폭발 없이 분쇄하는 배터리 분쇄 챔버부(110);
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 탱크부(120);
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 분쇄 시에 2차 폐배터리가 습식으로 분쇄될 수 있도록 염수용액을 공급 및 회수하기 위한 염수용액 탱크부(130);
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부로 투입되어 N2가스 환경 조성을 위해 사용된 오염물질이 포함된 N2가스를 회수한 후 불순물 제거와 N2가스 분리 후 상기 N2가스 탱크부(120)로 공급하여 리사이클에 사용되도록 하는 N2가스 회수처리부(140); 및
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110) 내부 온도 환경 및 N2가스 환경을 측정하고, 상기 배터리 분쇄 챔버부(110)와 N2가스 탱크부(120)와 염수용액 탱크부(130)와 N2가스 회수처리부(140)의 전체적인 구동을 제어하는 AI 적용 PLC(Programming Logic Control)(150)를 포함하되,
    상기 N2가스 탱크부(120)는,
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 내부 공간으로 2차 폐배터리의 모듈이나 셀의 분쇄 시에 폭발하지 않도록 N2가스 환경 조성을 위한 N2가스를 공급하되, 상기 N2가스 회수 처리부(140)를 통해 처리된 N2가스를 회수하여 재사용하고,
    상기 염수용액 탱크부(130)는,
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내부로 투입되는 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 습식으로 처리될 수 있도록 염수용액을 저장 공급하기 위한 염수용액 리사이클 탱크(131)와, 상기 염수용액 리사이클 탱크(131)에 저장된 염수용액을 상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내부로 공급하기 위한 염수용액 공급배관(132)과, 상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내부에서 분쇄를 위해 사용된 염수용액을 상기 염수용액 리사이클 탱크(131)로 회수시키기 위한 염수용액 회수배관(133)을 포함하여 구성하며,
    상기 N2가스 회수처리부(140)는,
    상기 배터리 분쇄 챔버부(110)의 챔버(112) 내에서2차 폐배터리의 분쇄 시 발생한 오염물질을 포함한 N2가스를 회수하기 위한 블로워(blower)(141)와, 상기 블로워(141)를 통해 회수된 N2가스를 포함한 배가스를 리사이클 시키기 전 불순물을 제거하기 위한 벤트 필터(Vent filter)(142)와, 상기 벤트 필터(142)를 통해 불순물이 제거된 기체 내 N2가스를 분리하는 질소 분리막(113)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 분쇄 챔버부(110)는,
    분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 투입되는 투입부(111);
    상기 투입부(111)를 통해 투입되는 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 분쇄 처리될 수 있는 내부 공간을 형성하는 챔버(112);
    상기 챔버(112) 내부에서의 2차 폐배터리의 분쇄 시에 비폭발을 위한 N2가스 환경을 측정하는 진공 측정기(113); 및
    상기 투입부(111)를 통해 투입되는 2차 폐배터리를 N2가스 환경 내에서 분사되는 염수용액에 침지된 상태로 분쇄하는 분쇄기(114)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배터리 분쇄 챔버부(110)는,
    상기 투입부(111)를 통해 분쇄할 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 챔버(112) 내부로 투입되도록 하되, 컨베이어(Conveyor)를 통해 상기 투입부(111)로 자동 투입되도록 하는 것을 특징으로 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 배터리 분쇄 챔버부(110)는,
    상기 투입부(111)를 통해 챔버 내부(112)로 투입되는 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 분쇄 시 폭발되지 않도록 상기 N2가스 탱크부(120)를 통해 공급되는 N2가스와 상기 염수용액 탱크부(130)로부터 공급되는 염수용액을 이용하여 챔버(112) 내부의 N2가스 환경 하에 염수용액이 분사되고 그 분사된 염수용액에 2차 폐배터리의 모듈이나 셀이 침지된 상태로 상기 분쇄기(114)가 분쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서, 상기 N2가스 회수처리부(140)는,
    상기 블로워(141)를 통한 회수와 벤트 필터(142)를 통한 불순물 제거 및 질소 분리막(113)을 통한 N2가스의 분리의 과정을 순차로 반복 수행하여 상기 N2가스 탱크부(120)로 공급되어 N2가스의 리사이클 사용이 가능하도록 기능하는 것을 특징으로 하는, 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치.
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