KR102502902B1 - Method for recovery of valuable metals in waste Lithium-Ion Battery(LIB) - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐 리튬이온 배터리 내 유가금속 회수방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐 리튬이온 배터리의 양극재 및 음극재의 분리과정 없이 유가금속을 회수하며, 용해도를 고려한 수정 탄소당량을 통하여 최적의 회수조건을 제공하는 유가금속 회수방법에 관한 것이다.
본 발명의 폐 리튬이온 배터리 내 유가금속 회수방법은 폐 리튬이온 배터리의 처리 조건, 첨가물의 혼합 조건 등을 제어하여 고효율 건식 회수가 가능하고, 사전 전처리가 생락 가능하며, 마이크로웨이브 가열을 활용하여 공정의 간이성과 효율을 극대화할 수 있다.
The present invention relates to a method for recovering valuable metals in a waste lithium ion battery, and more specifically, recovers valuable metals without a process of separating cathode and anode materials from a waste lithium ion battery, and optimizes recovery through modified carbon equivalent considering solubility. It relates to a valuable metal recovery method that provides conditions.
The method for recovering valuable metals in waste lithium ion batteries of the present invention enables high-efficiency dry recovery by controlling processing conditions of waste lithium ion batteries and mixing conditions of additives, omits pretreatment, and utilizes microwave heating to process the process. simplicity and efficiency can be maximized.

Description

폐 리튬이온 배터리 내 유가금속 회수방법{Method for recovery of valuable metals in waste Lithium-Ion Battery(LIB)}A method for recovering valuable metals in waste lithium-ion batteries {Method for recovery of valuable metals in waste Lithium-Ion Battery (LIB)}

본 발명은 폐 리튬이온 배터리 내 유가금속 회수방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐 리튬이온 배터리의 양극재 및 음극재의 분리과정 없이 유가금속을 회수하며, 용해도를 고려한 수정 탄소당량을 통하여 최적의 회수조건을 제공하는 유가금속 회수방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering valuable metals in a waste lithium ion battery, and more specifically, recovers valuable metals without a process of separating cathode and anode materials from a waste lithium ion battery, and optimizes recovery through modified carbon equivalent considering solubility. It relates to a valuable metal recovery method that provides conditions.

리튬이온전지는 충전 또는 방전 성능이 우수하고 에너지 밀도가 높기 때문에 이차전지로 널리 사용되고 있으며, 특히 휴대폰 및 노트북 등의 소형 전자제품에 광범위하게 활용되고 있다. 최근 전기자동차 등의 보급이 가시화 되면서 대용량 리튬전지의 개발이 활발하게 진행되고 있다.Lithium ion batteries are widely used as secondary batteries because of their excellent charge or discharge performance and high energy density, and are particularly widely used in small electronic products such as mobile phones and laptops. Recently, with the spread of electric vehicles and the like becoming visible, the development of large-capacity lithium batteries is actively progressing.

한편, 리튬 이온전지의 양극은 양극물질, 도전체, 바인더, 집전체로 이루어져 있으며, 양극물질(active cathode materials)로는 가역성(reversibility)이 우수하고, 낮은 자가 방전율, 고용량, 고에너지 밀도를 갖고, 합성이 용이한 리튬코발트산화물(LiCoO2)이 널리 사용되고 있다. 또한, 최근에는 고가인 코발트(Co)의 사용량을 줄이기 위해 Ni, Mn등이 함께 포함된 Li(NiCoMn)Ox와 같은 3원계의 리튬 복합금속 산화물 등도 양극 물질로 이용되고 있다. 그러나 상기와 같은 양극물질 모두 적어도 5 중량% 이상의 리튬, 및 니켈, 코발트, 망간과 같은 유가 금속을 다량 함유하고 있어, 폐 리튬 이온전지의 양극물질로부터 고가의 유가 금속을 회수하기 위한 방법에 관심이 주목되고 있다.On the other hand, the positive electrode of a lithium ion battery is composed of a positive electrode material, a conductor, a binder, and a current collector. The positive electrode material has excellent reversibility, low self-discharge rate, high capacity, and high energy density, Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), which is easy to synthesize, is widely used. In addition, recently, in order to reduce the amount of expensive cobalt (Co), a ternary lithium composite metal oxide such as Li(NiCoMn)O x containing Ni and Mn is also used as a cathode material. However, since all of the above positive electrode materials contain at least 5% by weight of lithium and a large amount of valuable metals such as nickel, cobalt, and manganese, there is interest in a method for recovering expensive valuable metals from the positive electrode material of a waste lithium ion battery. is being noticed.

특히, 리튬 이온전지에 사용되는 대표적인 양극물질로는 리튬니켈코발트 알루미늄 산화물(LiNiCoAlO2, NCA)이 있으나, 상기 리튬니켈코발트 알루미늄 산화물은 층상 구조를 가져 대중적으로 이용되고 있으나, 구성되는 유가금속이 비싸 재이용 가능 방법에 대한 연구가 필수적인 상황이다.In particular, lithium nickel cobalt aluminum oxide (LiNiCoAlO 2 , NCA) is a typical cathode material used in lithium ion batteries, but the lithium nickel cobalt aluminum oxide has a layered structure and is popularly used, but the valuable metals that constitute it are expensive. Research on reusable methods is essential.

종래에는 폐 리튬 이온전지로부터 유가 금속을 회수하는 방법 중 하나로 질산, 황산, 염산 등의 강산을 사용하여 폐 리튬 이온전지의 양극물질을 용해한 뒤 중화반응을 행하여 리튬과 기타 금속화합물을 분리 회수하는 방법이 사용되었다. 다만, 상기 회수 방법은 리튬과 금속 화합물이 함께 산에 용출되어 분리되므로, 이를 다시 리튬 이온전지의 제조에 사용하기 위해서는 리튬 화합물과 기타 금속 화합물을 분리하는 추가적인 공정이 필요한 한계가 있었다. 또한, 일본 공개특허 제2019-071320호와 같이 유가금속을 회수하는 방법을 제시하나, 양극과 음극을 분리한 후 환원제를 투입하는 점에서 사전 공정이 필요한 문제가 있다.Conventionally, as one of the methods for recovering valuable metals from waste lithium ion batteries, strong acids such as nitric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid are used to dissolve the positive electrode material of the waste lithium ion battery, followed by a neutralization reaction to separate and recover lithium and other metal compounds. this was used However, since lithium and metal compounds are separated by acid elution in the recovery method, there is a limitation in that an additional process for separating lithium compounds and other metal compounds is required in order to use the same in the manufacture of a lithium ion battery again. In addition, although a method for recovering valuable metals is proposed as in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2019-071320, there is a problem in that a pre-process is required in that a reducing agent is introduced after separating the anode and the cathode.

일본 공개특허 제2019-071320호Japanese Laid-open Patent No. 2019-071320

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 폐 리튬이온 배터리 내 유가금속 회수방법을 제공한다.The present invention provides a method for recovering valuable metals in a waste lithium ion battery in order to solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

폐 리튬이온 배터리를 파쇄하여 분말을 준비하는 1단계;Step 1 of preparing powder by shredding waste lithium-ion batteries;

상기 분말에 첨가물을 부가하여 혼합물을 준비하는 2단계;a second step of preparing a mixture by adding additives to the powder;

상기 혼합물을 도가니에 넣어 가열하는 3단계; 및Step 3 of heating the mixture in a crucible; and

상기 가열된 혼합물을 공냉한 후 시편을 채취하는 4단계;를 포함하고,A fourth step of taking a specimen after cooling the heated mixture in air,

상기 첨가물의 부가량을 조절하여 상기 혼합물의 탄소 함량을 제어하고, Controlling the carbon content of the mixture by adjusting the addition amount of the additive,

상기 혼합물의 탄소 함량은 하기 식 1로 표시되는 수정 탄소당량(Modified carbon equivalent)이 0.8 ~ 1.5인, 유가금속 회수방법을 제공한다:The carbon content of the mixture provides a valuable metal recovery method in which the modified carbon equivalent represented by the following formula 1 is 0.8 to 1.5:

[식 1][Equation 1]

Figure 112021018293796-pat00001
Figure 112021018293796-pat00001

상기 첨가물은 첨가물은 산업 부산물인 것을 특징으로 한다.The additive is characterized in that the additive is an industrial by-product.

상기 산업 부산물은 금속 산화물인 것을 특징으로 한다.The industrial by-product is characterized in that it is a metal oxide.

상기 첨가물은 양극재를 분리한 폐 리튬이온 배터리 분말인 것을 특징으로 한다.The additive is characterized in that the waste lithium ion battery powder from which the cathode material is separated.

상기 가열은 마이크로웨이브를 이용하는 것을 특징으로 한다.The heating is characterized in that using a microwave.

상기 1단계는 폐 리튬이온 배터리의 양극 및 음극 분리 이전에 파쇄하여 분말을 준비하는 것을 특징으로 한다.The first step is characterized in that the powder is prepared by crushing before separating the positive and negative electrodes of the waste lithium ion battery.

또한, 본 발명의 유가금속 회수방법에 따라 폐 리튬이온 배터리로부터 유가금속을 회수하는 장치를 제공한다.In addition, an apparatus for recovering valuable metals from a waste lithium ion battery according to the method for recovering valuable metals of the present invention is provided.

본 발명의 폐 리튬이온 배터리 내 유가금속 회수방법은 폐 리튬이온 배터리의 처리 조건, 첨가물의 혼합 조건 등을 제어하여 고효율 건식 회수가 가능하고, 사전 전처리가 생락 가능하며, 마이크로웨이브 가열을 활용하여 공정의 간이성과 효율을 극대화할 수 있다.The method for recovering valuable metals in waste lithium ion batteries of the present invention enables high-efficiency dry recovery by controlling processing conditions of waste lithium ion batteries and mixing conditions of additives, omits pretreatment, and utilizes microwave heating to process the process. simplicity and efficiency can be maximized.

도 1은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 FeO 함유 부산물을 혼합한 실험의 상태도이다.
도 2는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 FeO 함유 부산물을 혼합한 실험의 Input-Reaction 탄소량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 FeO 함유 부산물을 혼합한 실험의 비드(bead)의 직경을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 FeO 함유 부산물을 혼합한 실험의 비드(bead)의 무게를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 양극재를 분리한 폐LIB 분말을 혼합한 실험의 상태도이다.
도 6는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 양극재를 분리한 폐LIB 분말을 혼합한 실험의 Input-Reaction 탄소량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 양극재를 분리한 폐LIB 분말을 혼합한 실험의 비드(bead)의 직경을 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 양극재를 분리한 폐LIB 분말을 혼합한 실험의 비드(bead)의 무게를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말과 양극재를 분리한 폐LIB 분말을 혼합한 실험의 회수율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 유가금속 회수방법의 수정 탄소당량에 따른 비드 질량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 유가금속 회수방법의 수정 탄소당량에 따른 유가금속 회수율을 나타낸 그래프이다.
1 is a state diagram of an experiment in which waste LIB powder in which positive and negative electrode materials are mixed and FeO-containing by-products are mixed according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing the input-reaction carbon amount of the experiment in which the waste LIB powder in which the cathode and anode materials are mixed and FeO-containing by-products are mixed according to the present invention.
3 is a photograph showing the diameter of a bead in an experiment in which waste LIB powder in which a cathode material and an anode material are mixed and FeO-containing by-products are mixed according to the present invention.
4 is a graph showing the weight of beads in an experiment in which waste LIB powder in which positive and negative electrode materials are mixed and FeO-containing by-products are mixed according to the present invention.
5 is a state diagram of an experiment in which waste LIB powder in which a positive electrode material and a negative electrode material are mixed and waste LIB powder in which a positive electrode material is separated are mixed according to the present invention.
6 is a graph showing the input-reaction carbon content of an experiment in which waste LIB powder in which a cathode material and an anode material are mixed and waste LIB powder in which a cathode material is separated are mixed according to the present invention.
7 is a photograph showing the diameter of a bead in an experiment in which waste LIB powder in which a positive electrode material and a negative electrode material are mixed and waste LIB powder in which a positive electrode material is separated are mixed according to the present invention.
8 is a graph showing the weight of beads in an experiment in which waste LIB powder in which a positive electrode material and a negative electrode material are mixed and waste LIB powder in which a positive electrode material is separated are mixed according to the present invention.
9 is a graph showing the recovery rate of an experiment in which waste LIB powder in which a positive electrode material and a negative electrode material are mixed and waste LIB powder in which a positive electrode material is separated are mixed according to the present invention.
10 is a graph showing the mass of beads according to the modified carbon equivalent in the method for recovering valuable metals according to the present invention.
11 is a graph showing the recovery rate of valuable metals according to the corrected carbon equivalent of the method for recovering valuable metals according to the present invention.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일측면에 따르면, 폐 리튬이온 배터리를 파쇄하여 분말을 준비하는 1단계; 상기 분말에 첨가물을 부가하여 혼합물을 준비하는 2단계; 상기 혼합물을 도가니에 넣어 가열하는 3단계; 및 상기 가열된 혼합물을 공냉한 후 시편을 채취하는 4단계;를 포함하고, 상기 첨가물의 부가량을 조절하여 상기 혼합물의 탄소 함량을 제어하고, 상기 혼합물의 탄소 함량은 하기 식 1로 표시되는 수정 탄소당량(Modified carbon equivalent)이 0.8 ~ 1.5인, 유가금속 회수방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, a first step of preparing a powder by crushing the waste lithium ion battery; a second step of preparing a mixture by adding additives to the powder; Step 3 of heating the mixture in a crucible; and a fourth step of taking a sample after air-cooling the heated mixture, wherein the carbon content of the mixture is controlled by adjusting the addition amount of the additive, and the carbon content of the mixture is modified represented by Equation 1 below. Provides a valuable metal recovery method with a modified carbon equivalent of 0.8 to 1.5:

[식 1][Equation 1]

Figure 112021018293796-pat00002
Figure 112021018293796-pat00002

첨가물은 산업 부산물일 수 있고, 바람직하게는 금속 산화물일 수 있으며, 보다 바람직하게는 Fe를 포함하는 FeO일 수 있다. 또한 양극재를 분리한 폐 리튬이온 배터리 분말일 수 있다. 본 발명은 첨가물로 이용가능한 산업 부산물을 유가금속 회수 공정에 활용하는 동시에, 산업 부산물 회수에 필요한 환원제를 폐 리튬이온 배터리로부터 충당할 수 있는 점에 특징이 있다.The additive may be an industrial by-product, preferably a metal oxide, and more preferably FeO including Fe. It may also be waste lithium ion battery powder from which the cathode material is separated. The present invention is characterized in that industrial by-products that can be used as additives can be used in a valuable metal recovery process, and at the same time, a reducing agent required for industrial by-product recovery can be supplied from a waste lithium-ion battery.

양극재와 음극재 물질이 혼재되어 있는 폐 리튬이온 배터리는 회수해야 할 유가금속의 측면에서는 처리가 난해한 형태이지만 산화되어 있는 금속을 환원시키면서 금속을 회수해야 한다는 점을 고려하면 공존하고 있는 음극재 물질이 환원제로서 활용할 수 있는 가능성이 있다. 또한 분말 형태로 피환원물과 환원제가 공존하고 있어 건식제련 방식을 활용하기 적합하며 마이크로웨이브 가열도 적용될 수 있다. 마이크로웨이브 가열은 특정 파장의 전자기파의 조건 하에서 분극 재배열에 의한 마찰열, 분산 에너지 효과를 이용한 가열 방식으로 산화·환원반응에 적용 가능하며 효율이 높고 간편한 장점이 있어 폐 리튬이온 배터리의 처리에도 적용 가능하다.A waste lithium-ion battery in which cathode and anode materials are mixed is difficult to process in terms of valuable metals to be recovered, but considering that the metal must be recovered while reducing the oxidized metal, the coexisting anode material There is a possibility that it can be utilized as this reducing agent. In addition, since the reducing material and the reducing agent coexist in the form of powder, it is suitable for using the pyrometallurgical method, and microwave heating can also be applied. Microwave heating is a heating method using frictional heat by polarization rearrangement and dispersive energy effect under the conditions of electromagnetic waves of a specific wavelength. It can be applied to oxidation and reduction reactions. .

다만, 회수 대상이 되는 유가금속인 니켈, 코발트는 탄소의 용해도가 비교적 낮아 음극재 중 탄소가 과잉으로 존재하는 경우 환원반응에 미참여한 탄소가 용해되지 못하고 분말 상태로 존재하면서 슬래그/메탈 간 지속적인 환원반응 및 금속 용탕 형성을 저해할 우려가 있다. 즉, 기존에 마이크로웨이브를 이용하여 철을 회수하는 경우에 비하여 초기 탄소 함량을 적절하게 희석시켜야 한다.However, nickel and cobalt, which are valuable metals to be recovered, have relatively low solubility of carbon, so if carbon in the anode material is excessively present, the carbon that did not participate in the reduction reaction cannot be dissolved and exists in a powder state while continuously reducing slag/metal. There is a possibility of inhibiting the reaction and the formation of molten metal. That is, the initial carbon content should be appropriately diluted compared to the case of recovering iron using microwaves in the past.

폐 리튬이온 배터리 내 탄소 함량의 희석을 위해서는 피환원물로만 이루어진 금속 산화물을 첨가할 수 있으며 친환경적 측면에서는 금속 생산 공정 중에서 발생하는 더스트, 스케일, 슬러지 등이 활용 가능하다. 산업 부산물을 유가금속 회수 공정에 활용하는 동시에 산업 부산물 회수에 필요한 환원제를 폐 리튬이온 배터리로부터 충당하고자 하는 복합적인 의미가 있다. In order to dilute the carbon content in waste lithium-ion batteries, metal oxides consisting only of reducing products can be added, and dust, scale, sludge, etc. generated during the metal production process can be used in an environmentally friendly way. It has a complex meaning of utilizing industrial by-products in the valuable metal recovery process and at the same time using the reducing agent required for industrial by-product recovery from waste lithium-ion batteries.

탄소 함량의 희석이 지나치면 용탕 형성에는 유리하지만 환원율이 저하되고 최종 유가금속 함량이 낮을 우려가 있으며 탄소 함량의 희석이 부족하면 상술한 바와 같이 용탕 형성 및 환원반응이 원활하게 진행되지 못하는 문제가 있다. 즉, 유가금속의 회수 효율을 극대화 할 수 있는 탄소 함량의 희석과 첨가물(부산물)의 최적조건을 찾을 필요가 있다.Excessive dilution of the carbon content is advantageous in forming molten metal, but the reduction rate is lowered and there is a concern that the final valuable metal content may be low. . In other words, it is necessary to find the optimal conditions for dilution of carbon content and additives (by-products) that can maximize the recovery efficiency of valuable metals.

최적 조건을 선택함에 있어서 가장 중요한 것은 회수되는 금속에 용해될 수 있는 탄소의 양을 정확하게 예측하는 것이다. 탄소의 용해도가 큰 금속의 경우는 환원제를 충분하게 사용하여도 과잉 탄소가 금속에 용해되며 용탕 형성에 유리하거나 적어도, 지장이 없는데 반해 탄소의 함량을 용해도 수준 이하로 조절하여 탄소의 과잉 및 미용해를 회피하고자 하는 것이다. 즉, 폐 리튬이온 배터리와 첨가물로부터로 예측 가능한 조성의 금속 내 탄소가 용해될 수 있는 양을 계산하여 환원에 필요한 탄소와 용해될 수 있는 탄소만을 존재하도록 제어할 수 있다. 이 탄소의 양을 본 명세서에서 수정 탄소당량(Modified Carbon Equivalent)으로 정의하였으며 본 발명은 각 첨가물 조건에 따른 최적의 조건으로 식 1과 같은 수정 탄소당량을 제안하였다. The most important thing in selecting optimal conditions is to accurately predict the amount of carbon that can be dissolved in the recovered metal. In the case of metals with high carbon solubility, the excess carbon dissolves in the metal even if a sufficient amount of reducing agent is used, and it is advantageous for molten metal formation, or at least, there is no problem. is to avoid That is, by calculating the amount of carbon that can be dissolved in a metal having a predictable composition from the waste lithium ion battery and additives, it is possible to control the existence of only the carbon required for reduction and the carbon that can be dissolved. The amount of carbon is defined as Modified Carbon Equivalent in this specification, and the present invention proposes a modified carbon equivalent as shown in Equation 1 as an optimal condition for each additive condition.

보다 바람직하게 본 발명에 따른 수정 탄소당량은 1.0 ~ 1.4일 수 있다. 탄소의 비율이 적은 경우 환원하려는 유가금속에 환원제가 부족하여 충분한 환원이 일어날 수 없다. 이에 니켈이나 코발트 등의 유가금속을 보두 금속화할 수 없어 회수 효율이 저하되는 문제가 있다. 반면 탄소의 비율이 높은 경우 니켈이나 코발트 등의 유가금속은 충분히 금속화되지만, 환원제가 과잉이 되어 회수 목적의 금속 응집을 방해하여 유가금속의 회수 효율을 저하시키는 문제가 있다.More preferably, the modified carbon equivalent according to the present invention may be 1.0 to 1.4. When the proportion of carbon is small, sufficient reduction cannot occur because the reducing agent is insufficient for the valuable metal to be reduced. Accordingly, there is a problem in that the recovery efficiency is lowered because valuable metals such as nickel or cobalt cannot be metalized. On the other hand, when the ratio of carbon is high, valuable metals such as nickel or cobalt are sufficiently metallized, but the reducing agent becomes excessive and interferes with metal aggregation for the purpose of recovery, thereby reducing the recovery efficiency of valuable metals.

본 발명의 유가금속 회수방법은 폐 리튬이온 배터리의 양극 및 음극 분리 이전에 파쇄된 분말을 이용할 수 있다. 종래 유가금속 회수방법은 양극과 음극을 분리한 후 파쇄한 분말을 이용하였다. 피환원제인 유가금속과 환원제인 흑연(C)을 분리하여 회수 효율을 높이기 위하여 양극과 음극의 분리 후 환원제를 투입하는 반면, 본 발명은 양극과 음극의 분리과정 없이 제안된 수정 탄소당량에 따라 탄소량을 제어하여 회수 효율을 높이는 점에 특징이 있다. 첨가물 또는 양극재를 분리하여 C 함량이 낮은 폐 리튬이온 배터리 분말(Low C LIB 분말)의 부가에 따라 탄소 함량을 제어하고, 첨가물로 금속산화물, 산업 부산물을 활용할 수 있다.The method for recovering valuable metals of the present invention may use powder crushed prior to separation of positive and negative electrodes of a waste lithium ion battery. Conventional methods for recovering valuable metals used crushed powder after separating the positive electrode and the negative electrode. In order to increase the recovery efficiency by separating the valuable metal, which is a reducing agent, and graphite (C), which is a reducing agent, a reducing agent is introduced after separating the anode and cathode, whereas the present invention does not separate the anode and cathode, and according to the proposed modified carbon equivalent, carbon It is characterized by controlling a small amount to increase recovery efficiency. Additives or cathode materials are separated to control the carbon content according to the addition of waste lithium ion battery powder (Low C LIB powder) having a low C content, and metal oxides and industrial by-products can be used as additives.

Mill scale와 양극재를 분리한 폐 LIB 분말를 사용하는 경우 유가금속 회수에 효율적인 혼합 범위를 설정할 수 있다. Mill scale은 50~57%, Low C LIB 분말은 60~70%를 기준으로 첨가량이 증가할수록 환원반응에 필요한 C 함량보다 투입되는 양이 작아져 유가금속의 회수 효율이 높아진다.In the case of using waste LIB powder from which mill scale and cathode material are separated, an effective mixing range for valuable metal recovery can be set. Based on 50~57% for mill scale and 60~70% for Low C LIB powder, as the addition amount increases, the input amount becomes smaller than the C content required for the reduction reaction, increasing the recovery efficiency of valuable metals.

본 발명의 가열은 마이크로웨이브를 이용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The heating of the present invention preferably uses microwaves, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 유가금속 회수방법에 따라 폐 리튬이온 배터리로부터 유가금속을 회수하는 장치를 제공한다.In addition, an apparatus for recovering valuable metals from a waste lithium ion battery according to the method for recovering valuable metals of the present invention is provided.

<실험 및 결과><Experiments and Results>

폐 리튬이온 배터리 분말(LIB 1) 내 탄소 함량을 희석시키기 위한 첨가물로서 FeO 함유 부산물(밀 스케일, MS)과 파쇄과정을 거쳐 탄소 함량이 낮은 폐 리튬이온 배터리 분말(LIB 2)을 사용하였다.As an additive for diluting the carbon content in waste lithium-ion battery powder (LIB 1), FeO-containing by-products (mill scale, MS) and waste lithium-ion battery powder (LIB 2) with low carbon content through a crushing process were used.

폐 리튬이온 배터리 분말에 혼합하는 첨가물의 최적 혼합조건을 도출하기 위하여 아래와 같은 확인실험을 실시하였다. 실험에는 폐 리튬이온 배터리 중 양극재와 음극재를 함께 파쇄한 분말(1)을 사용하였으며 이 중 탄소 함량(37.6 질량%)을 희석하기 위한 첨가물로써는 Fe 산화물을 함유한 부산물(2)과 폐 리튬이온 배터리중 음극재를 분리하여 탄소함량을 저감한 분말(3)을 활용하였다. 실험에 사용한 원료의 각 성분은 하기 표 1에 나타내었다.In order to derive the optimal mixing conditions of additives mixed with waste lithium-ion battery powder, the following confirmation experiment was conducted. In the experiment, powder (1) obtained by crushing the cathode and anode materials of the waste lithium ion battery was used. Among them, as additives to dilute the carbon content (37.6% by mass), by-products containing Fe oxide (2) and waste lithium were used. The powder (3) in which the carbon content was reduced by separating the anode material from the ion battery was used. Each component of the raw material used in the experiment is shown in Table 1 below.

Li2OLi 2 O Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 NiONiO Co3O4 Co 3 O 4 MnOMnO Cu2OCu 2 O FeOx FeO x P2O5 P 2 O 5 CC 총 유가금속
Ni+Co+Mn+Cu
total valuable metals
Ni+Co+Mn+Cu
양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말
(1)
Waste LIB powder mixed with cathode and anode materials
(One)
4.14.1 2.62.6 -- 16.316.3 8.28.2 7.77.7 1.11.1 0.03300.0330 0.160.16 36.736.7 33.433.4
FeO 함유 부산물
(2)
FeO-containing by-products
(2)
-- -- 0.780.78 0.150.15 -- 0.730.73 -- 98.398.3 -- -- 0.680.68
양극재를 분리한 폐LIB 분말
(3)
Waste LIB powder separated from cathode material
(3)
6.76.7 0.03700.0370 -- 34.934.9 11.411.4 9.69.6 0.0010.001 0.0080.008 -- 2.392.39 55.955.9

각 원료의 성분으로부터 유가금속이 환원되었을 때 회수되는 금속의 성분의 계산이 가능하며 그 성분에 따른 탄소의 용해도를 열역학 계산 프로그램을 이용하여 예측하였다. 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말 및 FeO 함유 부산물 혼합시(1+2):

Figure 112021018293796-pat00003
, 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말 및 양극재를 분리한 폐LIB 분말 혼합시(1+3):
Figure 112021018293796-pat00004
(Ni:50~63wt%, Co:19~27wt%, Mn:18~24wt%)에 따라 계산하였다. It is possible to calculate the components of metals recovered when valuable metals are reduced from the components of each raw material, and the solubility of carbon according to the components was predicted using a thermodynamic calculation program. When mixing waste LIB powder with cathode and anode materials and FeO-containing by-products (1+2):
Figure 112021018293796-pat00003
, When mixing waste LIB powder mixed with cathode and anode materials and waste LIB powder from which cathode materials are separated (1+3):
Figure 112021018293796-pat00004
Calculated according to (Ni: 50 ~ 63wt%, Co: 19 ~ 27wt%, Mn: 18 ~ 24wt%).

환원된 금속에 용해될 수 있는 탄소의 최대양의 계산 결과와 산화물로 존재하는 유가금속을 환원하기 위한 탄소의 양을 더한 값을 목표 탄소양으로 설정하고 원료 중 탄소 함량의 비를 상술한 바와 같이 수정 탄소당량(Modified Carbon equivalent)으로 정의하였다. 상술한 바와 같이 수정 탄소당량 대비 탄소량이 과대하면 미용해된 탄소 때문에 환원 반응이 원활하게 진행하지 못할 우려가 있으며 부족하면 환원 반응이 충분하지 못할 가능성이 있으므로 적정한 혼합조건을 확인하고자 수정 탄소당량을 0.6~1.8 범위에서 변화시키면서 환원 실험을 진행하였다. The result of calculating the maximum amount of carbon that can be dissolved in the reduced metal and the amount of carbon for reducing the valuable metal present in the form of an oxide are set as the target carbon amount, and the ratio of the carbon content in the raw material is set as described above. It was defined as Modified Carbon equivalent. As described above, if the amount of carbon compared to the modified carbon equivalent is excessive, there is a concern that the reduction reaction may not proceed smoothly due to undissolved carbon, and if it is insufficient, the reduction reaction may not be sufficient. The reduction experiment was conducted while changing in the range of ~1.8.

소정의 수정 탄소당량이 되도록 각 원료와 슬래그 성분을 완전히 혼합한 후 석영 도가니에 넣고 내화연와, 내화솜을 이용하여 단열이 잘 되도록 한 후 마이크로웨이브 오븐에 놓고 가열하였다. 적외선온도계를 이용하여 온도 변화를 실시간을 측정하였고 모든 경우에 5분 이내에 1600℃ 이상으로 승온하였고 고온에서 20분 유지하였다. 공냉 후 시편중 금속 환을 채취하여 구성 성분을 분석하였다. 유가금속의 회수율은 하기 식 2와 같다. After thoroughly mixing each raw material and slag component to a predetermined modified carbon equivalent, they were placed in a quartz crucible, insulated well using a refractory lead and refractory cotton, and then placed in a microwave oven and heated. The temperature change was measured in real time using an infrared thermometer, and in all cases, the temperature was raised to 1600 ° C or higher within 5 minutes and maintained at the high temperature for 20 minutes. After cooling in air, a metal ring was collected from the specimen and analyzed for composition. The recovery rate of valuable metals is shown in Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure 112021018293796-pat00005
Figure 112021018293796-pat00005

환원된 금속의 양과 환원율의 추이를 보았을 때 Fe를 함유한 부산물을 활용한 경우 유가금속의 전체 회수율은 폐 리튬이온 배터리만을 사용한 경우 대비 다소 낮았으나 적절한 혼합조건에서 전체 유가금속의 75% 이상을 회수할 수 있었다. 폐 리튬이온 배터리 중 유가금속 회수율의 기준을 75%라고 가정할 때 탄소를 희석시키기 위한 첨가물의 적정한 혼합조건은 수정 탄소당량 1.0~1.4의 범위로 판단할 수 있었다.When looking at the amount of reduced metal and the reduction rate, the total recovery rate of valuable metals when using by-products containing Fe was slightly lower than when only waste lithium-ion batteries were used, but more than 75% of the total valuable metals were recovered under appropriate mixing conditions. Could. Assuming that the recovery rate of valuable metals in waste lithium-ion batteries is 75%, the appropriate mixing conditions of additives for diluting carbon can be determined in the range of 1.0 to 1.4 modified carbon equivalents.

실험 조건 및 결과에 대하여 보다 자세히 설명한다.The experimental conditions and results are explained in more detail.

하기 표 2는 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 첨가제로써 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 조성물의 혼합 비율이다. 도 1은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 실험의 상태도이다.Table 2 below shows the mixing ratio of the composition in which the waste LIB powder (1) in which the positive electrode material and the negative electrode material are mixed and the FeO-containing by-product (2) as an additive are mixed. 1 is a state diagram of an experiment in which waste LIB powder (1) in which positive and negative electrode materials are mixed and FeO-containing by-products (2) are mixed according to the present invention.

혼합비mixing ratio 혼합물mixture Ni
(wt%)
Ni
(wt%)
Co
(wt%)
Co
(wt%)
Mn
(wt%)
Mn
(wt%)
Fe
(wt%)
Fe
(wt%)
Total
(wt%)
Total
(wt%)
(1) (%)(One) (%) (2) (%)(2) (%) 44 6060 4040 19.619.6 9.829.82 9.669.66 60.960.9 100100 55 5050 5050 15.015.0 7.517.51 7.567.56 69.969.9 100100 5.25.2 4848 5252 14.214.2 7.107.10 7.187.18 71.571.5 100100 5.45.4 4646 5454 13.413.4 6.696.69 6.826.82 73.173.1 100100 5.65.6 4444 5656 12.612.6 6.306.30 6.466.46 74.674.6 100100 5.75.7 4343 5757 12.312.3 6.116.11 6.296.29 75.475.4 100100 5.85.8 4242 5858 11.911.9 5.925.92 6.126.12 76.176.1 100100 66 4040 6060 11.211.2 5.555.55 5.785.78 77.577.5 100100 77 3030 7070 7.837.83 3.873.87 4.254.25 84.184.1 100100

하기 표 3은 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 첨가제로써 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 실험의 조건 계산표이다. 도 2는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 실험의 Input-Reaction 탄소량을 나타낸 그래프이다.Table 3 below is a condition calculation table of an experiment in which the waste LIB powder (1) in which the positive electrode material and the negative electrode material are mixed and the FeO-containing by-product (2) as an additive are mixed. Figure 2 is a graph showing the input-reaction carbon amount of the experiment in which the waste LIB powder (1) in which the cathode and anode materials are mixed and the FeO-containing by-product (2) are mixed according to the present invention.

InputInput Reactionreaction (1)+(2)
(g)
(1)+(2)
(g)
C
(g)
C
(g)
Modified CeqModified Ceq 환원반응의 C(g)C(g) of reduction reaction 비드 내
[C](g)
in bead
[C](g)
[C]
(wt%)
[C]
(wt%)
Total
(g)
Total
(g)
44 6.276.27 1.381.38 1.661.66 0.6890.689 0.1420.142 4.494.49 0.8310.831 55 5.765.76 1.061.06 1.261.26 0.6860.686 0.1490.149 4.744.74 0.8350.835 5.25.2 5.675.67 0.9980.998 1.191.19 0.6860.686 0.1510.151 4.784.78 0.8360.836 5.45.4 5.585.58 0.9410.941 1.121.12 0.6850.685 0.1520.152 4.824.82 0.8370.837 5.65.6 5.495.49 0.8860.886 1.061.06 0.6850.685 0.1530.153 4.864.86 0.8380.838 5.75.7 5.455.45 0.8590.859 1.031.03 0.6840.684 0.1540.154 4.884.88 0.8380.838 5.85.8 5.405.40 0.8330.833 0.990.99 0.6840.684 0.1540.154 4.904.90 0.8390.839 66 5.325.32 0.7810.781 0.930.93 0.6840.684 0.1560.156 4.944.94 0.8390.839 77 4.954.95 0.5450.545 0.640.64 0.6820.682 0.1670.167 5.305.30 0.8490.849

하기 표 4는 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 조성물에 있어서 초기 투입량을 내타닌 것이다. 도 3은 본 발명에 따라 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 실험의 비드(bead)의 직경을 나타낸 사진이다. 도 4는 본 발명에 따라 양극재·음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 FeO 함유 부산물(2)을 혼합한 실험의 비드(bead)의 무게를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참고하여 설명하면 40%의 경우 1.155g, 50%의 경우 3.037g, 60%의 경우 2.7987g, 70%의 경우 1.4857g이다.Table 4 below shows the initial input amount in the composition in which the waste LIB powder (1) in which the cathode and anode materials are mixed and the FeO-containing by-product (2) is mixed. 3 is a photograph showing the diameter of a bead in an experiment in which waste LIB powder (1) in which a cathode material and an anode material are mixed according to the present invention and a FeO-containing by-product (2) are mixed. 4 is a graph showing the weight of beads in an experiment in which waste LIB powder (1) in which a cathode material and a cathode material are mixed according to the present invention and a by-product containing FeO (2) are mixed. 4, it is 1.155g for 40%, 3.037g for 50%, 2.7987g for 60%, and 1.4857g for 70%.

첨가제 양
(%)
amount of additives
(%)
(1) (g)(1) (g) (2) (g)(2) (g) CaO
(g)
CaO
(g)
SiO2
(g)
SiO2
(g)
CeqCeq
4040 3.763.76 2.512.51 3.33.3 2.72.7 22 5050 2.882.88 2.882.88 3.33.3 2.72.7 1.51.5 6060 2.132.13 3.193.19 3.33.3 2.72.7 1.11.1 7070 1.481.48 3.463.46 3.33.3 2.72.7 0.80.8

하기 표 5는 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 조성물의 혼합 비율이다. 도 5는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 실험의 상태도이다. Table 5 below shows the mixing ratio of the composition in which the waste LIB powder (1) in which the positive electrode material and the negative electrode material are mixed and the waste LIB powder (3) in which the positive electrode material is separated are mixed. 5 is a state diagram of an experiment in which waste LIB powder (1) in which positive electrode and negative electrode materials are mixed and waste LIB powder (3) in which the positive electrode material is separated are mixed according to the present invention.

혼합비mixing ratio 혼합물mixture Ni
(wt%)
Ni
(wt%)
Co
(wt%)
Co
(wt%)
Mn
(wt%)
Mn
(wt%)
Total
(wt%)
Total
(wt%)
(1) (%)(One) (%) (3) (%)(3) (%) 1One 9090 1010 50.450.4 27.727.7 21.921.9 100100 22 8080 2020 52.652.6 26.226.2 21.221.2 100100 33 7070 3030 54.554.5 24.924.9 20.620.6 100100 44 6060 4040 56.356.3 23.723.7 20.120.1 100100 55 5050 5050 57.957.9 22.622.6 19.619.6 100100 66 4040 6060 59.359.3 21.621.6 19.119.1 100100 6.26.2 3838 6262 59.659.6 21.421.4 19.019.0 100100 6.46.4 3636 6464 59.959.9 21.221.2 18.918.9 100100 6.66.6 3434 6666 60.160.1 21.021.0 18.918.9 100100 6.86.8 3232 6868 60.460.4 20.920.9 18.818.8 100100 77 3030 7070 60.660.6 20.720.7 18.718.7 100100 88 2020 8080 61.961.9 19.819.8 18.318.3 100100 99 1010 9090 63.063.0 19.119.1 18.018.0 100100

하기 표 6은 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 실험의 조건 계산표이다. 도 6는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 실험의 Input-Reaction 탄소량을 나타낸 그래프이다.Table 6 below is a condition calculation table for an experiment in which the waste LIB powder (1) in which the cathode and anode materials are mixed and the waste LIB powder (3) in which the cathode material is separated are mixed. 6 is a graph showing the input-reaction carbon content of an experiment in which waste LIB powder (1) in which cathode and anode materials are mixed and waste LIB powder (3) in which cathode materials are separated according to the present invention are mixed.

첨가비
(%)
Addition ratio
(%)
InputInput Reactionreaction
(1)+(3)
(g)
(1)+(3)
(g)
C
(g)
C
(g)
Modified CeqModified Ceq 환원반응의 C(g)C(g) of reduction reaction 비드 내
[C](g)
in bead
[C](g)
[C]
(wt%)
[C]
(wt%)
Total
(g)
Total
(g)
5050 7.067.06 1.381.38 1.751.75 0.6540.654 0.0960.096 3.13.1 0.7910.791 6060 6.726.72 1.081.08 1.371.37 0.6950.695 0.0950.095 33 0.7890.789 6666 6.536.53 0.9180.918 1.171.17 0.6950.695 0.0930.093 2.962.96 0.7880.788 6868 6.476.47 0.8650.865 1.101.10 0.6950.695 0.0930.093 2.962.96 0.7880.788 7070 6.416.41 0.8130.813 1.031.03 0.6950.695 0.0930.093 2.952.95 0.7880.788 8080 6.136.13 0.5670.567 0.720.72 0.6950.695 0.0920.092 2.932.93 0.7870.787 9090 5.885.88 0.3420.342 0.430.43 0.6950.695 0.0920.092 2.92.9 0.7870.787

하기 표 7은 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 조성물에 있어서 초기 투입량을 나타낸 것이다. 도 7은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 실험의 비드(bead)의 직경을 나타낸 사진이다. 도 8은 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 실험의 비드(bead)의 무게를 나타낸 그래프이다. 도 8를 참고하여 설명하면 50%의 경우 2.4807g, 60%의 경우 2.8979g, 66%의 경우 2.8556g, 68%의 경우 2.8694g, 70%의 경우 2.8406g, 80%의 경우 2.342g이다.Table 7 below shows the initial input amount in a composition in which waste LIB powder (1) in which the cathode and anode materials are mixed and waste LIB powder (3) in which the cathode material is separated are mixed. 7 is a photograph showing the diameter of a bead in an experiment in which waste LIB powder (1) in which positive and negative electrode materials are mixed and waste LIB powder (3) in which the positive electrode material is separated according to the present invention are mixed. 8 is a graph showing the weight of beads in an experiment in which waste LIB powder (1) in which positive and negative electrode materials are mixed and waste LIB powder (3) in which the positive electrode material is separated according to the present invention are mixed. 8, it is 2.4807g for 50%, 2.8979g for 60%, 2.8556g for 66%, 2.8694g for 68%, 2.8406g for 70%, and 2.342g for 80%.

첨가비
(%)
Addition ratio
(%)
혼합물mixture CaO
(g)
CaO
(g)
SiO2
(g)
SiO2
(g)
CeqCeq
(1) (g)(1) (g) (3) (g)(3) (g) 5050 7.067.06 1.381.38 3.33.3 2.72.7 22 6060 6.726.72 1.081.08 3.33.3 2.72.7 1.61.6 6666 6.536.53 0.9180.918 3.33.3 2.72.7 1.31.3 6868 6.476.47 0.8650.865 3.33.3 2.72.7 1.21.2 7070 6.416.41 0.8130.813 3.33.3 2.72.7 1.21.2 8080 6.136.13 0.5670.567 3.33.3 2.72.7 0.80.8

도 9는 본 발명에 따라 양극재 및 음극재가 혼합된 폐LIB 분말(1)과 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3)을 혼합한 실험의 회수율을 나타낸 그래프이다. (a)는 Ni, (b)는 Co, (c)는 Mn의 회수율이다. 양극재를 분리한 폐LIB 분말(3) 첨가량에 따른 유가금속의 회수율은 하기 표 8과 같다.9 is a graph showing the recovery rate of an experiment in which waste LIB powder (1) in which positive electrode and negative electrode materials are mixed and waste LIB powder (3) from which the positive electrode material is separated are mixed according to the present invention. (a) is the recovery rate of Ni, (b) Co, and (c) Mn. Table 8 shows the recovery rates of valuable metals according to the addition amount of the waste LIB powder (3) from which the cathode material was separated.

첨가량(%)Amount added (%) 5050 6060 6666 6868 7070 8080 NiNi 56.556.5 58.458.4 62.262.2 55.255.2 60.860.8 71.871.8 CoCo 20.920.9 20.920.9 24.224.2 21.821.8 24.224.2 20.620.6 MnMn 5.635.63 9.189.18 4.994.99 6.616.61 4.384.38 00

종합적으로, 도 10은 본 발명의 유가금속 회수방법의 수정 탄소당량에 따른 비드 질량을 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 유가금속 회수방법의 수정 탄소당량에 따른 유가금속 회수율을 나타낸 그래프이다.Overall, FIG. 10 is a graph showing the bead mass according to the modified carbon equivalent of the method for recovering valuable metals according to the present invention, and FIG. 11 is a graph showing the recovery rate of valuable metals according to the modified carbon equivalent of the method for recovering valuable metals according to the present invention.

본 발명의 유가금속 회수방법은 폐 리튬이온 배터리 중 양극재 및 음극재의 분리과정 없이 유가금속 회수가 가능하다. 과다한 탄소함량을 희석하기 위하여 다른 유가금속 함유 부산물을 활용할 수 있고, 용해도를 고려한 수정 탄소당량을 통하여 적절한 회수조건을 도출함에 따라 기존의 단순한 용융환원 과정으로 회수 가능하며 마이크로웨이브 등의 적용이 가능한 점에서 우수하다.The method for recovering valuable metals of the present invention is capable of recovering valuable metals from a waste lithium ion battery without a process of separating cathode and anode materials. Other valuable metal-containing by-products can be used to dilute the excessive carbon content, and appropriate recovery conditions can be derived through the modified carbon equivalent considering solubility, so that it can be recovered by the existing simple smelting reduction process and can be applied to microwaves. excellent in

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the scope of the invention which follows may be better understood. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (7)

양극재와 음극재 물질이 혼재되어 있는 폐 리튬이온 배터리를 파쇄하여 분말을 준비하는 1단계;
상기 분말에 첨가물로 Fe함유 부산물(첨가물) 또는 음극재 성분을 제거한 폐리튬전지 분말을 부가하여 혼합물을 준비하는 2단계;
상기 혼합물을 도가니에 넣어 가열하는 3단계; 및
상기 가열된 혼합물을 공냉한 후 시편을 채취하는 4단계;를 포함하고,
상기 회수되는 금속에 용해될 수 있는 탄소의 용해도는 하기 식 1로 표시되는 수정 탄소당량(Modified carbon equivalent)이 1.0 ~ 1.4인, 유가금속 회수방법:
[식 1]
Figure 112022104880672-pat00006
A first step of preparing powder by crushing the waste lithium-ion battery in which the cathode and anode materials are mixed;
A second step of preparing a mixture by adding Fe-containing by-products (additives) or waste lithium battery powder from which negative electrode material components are removed to the powder as an additive;
Step 3 of heating the mixture in a crucible; and
A fourth step of taking a specimen after cooling the heated mixture in air,
The solubility of carbon that can be dissolved in the recovered metal is a valuable metal recovery method in which the modified carbon equivalent represented by the following formula 1 is 1.0 to 1.4:
[Equation 1]
Figure 112022104880672-pat00006
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 가열은 마이크로웨이브를 이용하는 것을 특징으로 하는, 유가금속 회수방법.
According to claim 1,
The method for recovering valuable metals, characterized in that the heating uses microwaves.
제 1 항에 있어서,
상기 1단계는 폐 리튬이온 배터리의 양극 및 음극 분리 이전에 파쇄하여 분말을 준비하는 것을 특징으로 하는, 유가금속 회수방법.
According to claim 1,
The first step is a method for recovering valuable metals, characterized in that the powder is prepared by crushing the waste lithium ion battery prior to separation of the positive and negative electrodes.
제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 유가금속 회수방법에 따라 폐 리튬이온 배터리로부터 유가금속을 회수하는 장치.An apparatus for recovering valuable metals from waste lithium-ion batteries according to the method for recovering valuable metals according to any one of claims 1, 5 and 6.
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