KR20060105206A - 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법 - Google Patents

폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060105206A
KR20060105206A KR20050027670A KR20050027670A KR20060105206A KR 20060105206 A KR20060105206 A KR 20060105206A KR 20050027670 A KR20050027670 A KR 20050027670A KR 20050027670 A KR20050027670 A KR 20050027670A KR 20060105206 A KR20060105206 A KR 20060105206A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
battery cell
cobalt powder
cobalt
waste lithium
Prior art date
Application number
KR20050027670A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100637680B1 (ko
Inventor
고석노
이정범
박명섭
Original Assignee
메탈화학(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메탈화학(주) filed Critical 메탈화학(주)
Priority to KR20050027670A priority Critical patent/KR100637680B1/ko
Publication of KR20060105206A publication Critical patent/KR20060105206A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100637680B1 publication Critical patent/KR100637680B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2201/00—Codes relating to disintegrating devices adapted for specific materials
    • B02C2201/06—Codes relating to disintegrating devices adapted for specific materials for garbage, waste or sewage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Abstract

폐리튬 이차전지를 구성하는 금속 케이스, 집전체, 전해액, 탄소성분, 코발트 화합물 등으로부터 고가의 코발트 파우더를 효율적으로 회수하는 장치 및 방법이 개시된다. 상기 코발트 파우더 회수장치는 이차전지 셀을 방전시키는 방전기; 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 파쇄기; 상기 파쇄된 이차전지 셀을 소성하는 소성로; 소성된 이차전지 셀을 다수의 각편으로 분쇄하는 분쇄기; 및 상기 이차전지 셀의 분쇄물을 선별 및 분급함으로서, 분말상의 코발트를 분리하는 분급기를 포함한다. 또한 상기 코발트 파우더의 회수 방법은 회수된 폐리튬 이차전지를 방전시키는 단계; 방전된 폐리튬 이차전지를 파쇄하여, 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 단계; 파쇄된 이차전지 셀을 소성하여 괴상의 금속 덩어리를 형성하는 단계; 소성된 이차전지 셀을 커터로 분쇄하는 단계; 및 이차전지 셀의 분쇄물을 선별 및 분급하여 분말상의 코발트를 수득하는 단계를 포함한다.
폐리튬 이차전지, 코발트 파우더, 회수, 파쇄기, 소성, 분쇄기, 분급기

Description

폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및 회수방법 {Apparatus and method for recovering cobalt powder from used lithium ion secondary battery}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더를 회수하는 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 파쇄기의 개략도.
도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 펀치롤 및 파쇄롤의 부분 절개 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 분쇄기의 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 커팅롤의 부분 절개 정면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 분급기의 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더를 회수하는 방 법을 설명하기 위한 흐름도.
본 발명은 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더를 회수하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐리튬 이차전지를 구성하는 금속 케이스, 집전체, 전해액, 탄소성분, 코발트 화합물 등으로부터 고가의 코발트 파우더를 효율적으로 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 휴대, 정보·통신기기 산업의 발전에 따라, 충·방전이 가능한 리튬 이차전지 산업이 급격히 발전하고 있다. 리튬 이차전지의 세계시장을 보면 1996년도에 11억불, 2001년에는 32억불의 시장이 형성되었다. 휴대전화의 전지크기와 전기자동차에 탑재되는 전지크기를 비교하면, 전기자동차가 상용화될 2010년 경에는 리튬 이차전지의 시장규모가 200억불 이상이 될 것으로 전망된다. 리튬 이차전지는 시장규모가 클 뿐만 아니라 고부가가치 제품이어서, 국내에서도 리튬 이차전지의 생산이 활발히 이루어지고 있으며, 이에 따라 CoC2O4, CoCO3, Co(OH)2와 같은 이차전지 구성 원료의 수입량이 급증하고 있다. CoC2O4, CoCO3, Co(OH)2 등의 코발트 화합물은 리튬 이차전지의 양극을 형성하기 위한 원료로서 대량으로 사용되고 있으나, 원가가 비싸고 부존자원이 적어 재활용 요구가 높다.
따라서, 본 발명의 목적은 폐리튬 이차전지를 구성하는 금속 케이스, 집전체, 전해액, 탄소성분, 코발트 화합물 등으로부터 고가의 코발트 파우더를 효율적으로 회수하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐리튬 이차전지로부터 안전하고 환경친화적으로 코발트 파우더를 회수하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이차전지 셀을 방전시키는 방전기; 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 파쇄기; 상기 파쇄된 이차전지 셀을 소성하는 소성로; 소성된 이차전지 셀을 다수의 각편으로 분쇄하는 분쇄기; 및 상기 이차전지 셀의 분쇄물을 선별 및 분급함으로서, 분말상의 코발트를 분리하는 분급기를 포함하는 코발트 파우더 회수장치를 제공한다. 본 발명은 또한 회수된 폐리튬 이차전지를 방전시키는 단계; 방전된 폐리튬 이차전지를 파쇄하여, 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 단계; 파쇄된 이차전지 셀을 소성하여 괴상의 금속 덩어리를 형성하는 단계; 소성된 이차전지 셀을 커터로 분쇄하는 단계; 및 이차전지 셀의 분쇄 물을 선별 및 분급하여 분말상의 코발트를 수득하는 단계를 포함하는 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더를 회수하는 장치의 개략도로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 코발트 파우더 회수장치는 방전기(5), 파쇄기(10), 소성로(30), 분쇄기(40) 및 분급기(60)를 포함한다. 통상적으로, 리튬 이차전지는 알루미늄(Al) 집전체에 도포된 코발트 화합물로 이루어진 양극, 구리(Cu) 집전체에 도포된 탄소로 이루어진 음극, 및 상기 양극과 음극을 전기적으로 연결하는 전해액 및 세퍼레이터(separator)로 구성되며, 상기 양극, 음극 및 세퍼레이터는 양극 단자 및 음극 단자가 형성되어 있는 각형 금속 케이스(통상, "각형(prismatic type) 전지"라 한다.) 또는 원통형 금속 케이스(통상, "원통형(cylindrical type) 전지"라 한다.)에 수용되어 이차전지 셀(cell)을 형성한다. 상기 이차전지 셀은 그에 상응하는 형상의 플라스틱 하우징에 수용되어, 핸드폰, 노트북 컴퓨터 등의 최종 제품에 사용된다. 본 발명에 사용될 수 있는 폐리튬 이차전지는 통상 철(Fe) 케이스를 사용하는 리튬이온전지(Lithium ion battery: LIB), 통상 알루미늄(Al) 케이스를 사용하는 리튬 폴리머 전지(Lithium polymer battery: LPB)를 모두 포함한다. 본 발명의 실시에 있어서, 수명이 다하여 회수된 다양한 형상 및 크기의 폐리튬 이차전지는 회수된 상태 그대로, 또는 별도의 과정을 통하여, 플라스틱 하우징 및 플라스틱 하우징 내부의 인쇄 회로기판(Printed Circuit Board: PCB)이 제거된 이차전지 셀의 형태로 방전기(5)로 공급된다.
상기 방전기(5)는 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀을 방전시켜(1차 안정화 단계), 이차 전지의 파쇄 과정 또는 그 이후의 코발트 파우더 회수 과정 중 발생할 수 있는 이차전지의 폭발 위험을 감소시키기 위한 것이다. 상기 방전기(5)는 물, 바람직하게는 소금물, 예를 들면 5중량% 농도의 소금물 용액을 수용하는 소정 크기의 용기로 구성되며, 상기 방전기(5)에 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀을 투입하고, 2 내지 3일정도 방치하면, 이차전지 셀을 완전히 방전시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 파쇄기(10)의 개략도로서, 상기 파쇄기(10)는 방전된 이차전지 셀(cell)의 금속 케이스에 하나 이상의 홈, 즉 홀(hole)을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 기능을 한다. 도 2에 도시된 파쇄기(10)에 있어서, 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀을 파쇄기(10) 내부로 유도하는 공급기(supply box)의 기능을 하는 호퍼(14, hopper)가 파쇄기 하우징(12) 상부에 장착되어 있으며, 상기 파쇄기 하우징(12)의 내부에는 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하기 위한 펀치롤(16, punch roll), 또는 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 파쇄롤(16)이 장착 되어 있다. 상기 펀치롤 또는 파쇄롤(16)은 구동 모터(미도시)에 의하여 롤축을 중심으로 회전하며, 표면에는 다수의 펀치돌기 또는 파쇄날이 형성되어 있고, 바람직하게는 한 쌍의 펀치롤 또는 파쇄롤(16)이 서로 대향되도록 상기 파쇄기 하우징(12)의 내부에 장착된다. 따라서, 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 펀치롤 또는 파쇄롤(16) 사이로 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀이 통과할 때, 펀치롤 또는 파쇄롤(16)의 표면에 형성된 다수의 펀치돌기 또는 파쇄날에 의하여, 상기 폐리튬 이차전지가 파쇄되고, 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈이 형성되거나, 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄된다. 상기 금속 케이스에 형성되는 홈, 즉 홀(hole)의 크기는 사용되는 폐리튬 이온전지의 크기, 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 통상 0.3 내지 1cm인 것이 바람직하며, 여기서 상기 홈의 크기가 너무 작은 경우에는 전해액의 유출 및 추후의 소성 과정에서 전지 내부 요소의 소성이 원활히 이루어지지 않을 우려가 있으며, 상기 홈의 크기가 너무 크면 전지 내부 요소의 급격한 유출로 인하여 추후의 공정을 원활히 진행시키기 곤란한 단점이 있다. 또한 상기 파쇄롤(16)에 의하여 파쇄된 각편의 크기가 너무 작은 경우에는 취급상 바람직하지 못하다. 도 3a는 상기 펀치롤(16)의 부분 절개 정면도로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 펀치롤(16)의 내부에는 롤축(162)이 끼워지며, 상기 펀치롤(16)의 외부 표면에는 다수의 펀치돌기(164)가 형성되어 있다. 상기 펀치돌기(164)는 이차전지 셀의 금속 케이스에 홈 또는 구멍을 용이하게 형성할 수 있도록 끝이 뾰족한 피라미드 형태를 가지는 것이 바람직하나, 필요에 따라 반원형, 정사면체 등의 형태로 형성될 수도 있으며, 각 펀치돌기(164)의 높이 및 펀치 돌기(164) 사이의 거리는 금속 케이스에 형성되는 홈 또는 구멍의 크기 및 거리에 따라 변경될 수 있다. 도 3b는 상기 파쇄롤(16)의 부분 절개 정면도로서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 파쇄롤(16)의 내부에는 롤축(172)이 끼워지며, 상기 파쇄롤(16)의 외부 표면에는 다수의 파쇄날(174)이 파쇄롤(16)의 원주 방향을 따라 형성되어 있다. 상기 파쇄날(174) 사이의 거리 및 파쇄날(174)의 높이는 이차전지 셀의 파쇄크기에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 1cm 이상이다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 파쇄기 하우징(12)의 하부에는 파쇄된 이차전지 셀 및/또는 플라스틱 하우징을 수용하기 위한 수거함(18)이 장착되어 있을 수 있다. 또한 상기 파쇄기 하우징(12)의 상부에는 물탱크(20)로부터 물을 공급받아, 상기 호퍼(14)로 공급되는 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀에 물을 분사(spray)하기 위한 스프레이(22)가 장착되어 있는 것이 바람직하다. 상기 파쇄기(10)에서의 파쇄 공정이 상기 폐리튬 이차전지를 물에 침적시킨 상태에서 수행되거나, 물을 분사(spray)하면서 수행될 경우에는, 물에 의하여 전해액의 가스가 포집되고, 파쇄시 발생하는 열을 냉각시킬 수 있다.
이와 같이 파쇄된 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀로부터, 플라스틱 하우징, 폐리튬 이차전지 내의 인쇄회로기판(PCB) 등 불필요 성분을 필요에 따라 선별 제거한 후, 파쇄된 이차전지 셀을 소성로(30)로 투입하고 소성한다. 또한, 필요한 경우에는, 상기 파쇄된 이차전지 셀을 소성로(30)에 투입하기 전에, 이차전지 셀을 다시 방전시키고, 전해액을 드레인(drain)시켜 포집하는 2차 안정화 단계를 수행할 수 있으며, 스크루버(scrubber)를 이용하여, 이차전지 셀 및 주위 분위기를 세척하여 오염물 또는 유해물질을 제거할 수도 있다. 상기 소성 단계는 전기로, 킬른(kiln) 등을 사용하여 400 내지 900℃, 바람직하게는 700 내지 800℃에서 수행될 수 있다. 만일, 상기 소성 온도가 400℃ 미만이면, 이차전지 셀에 잔류하는 전해액, 세퍼레이터(separator) 등이 소성 제거되지 않을 우려가 있고, 900℃를 초과하면 원하지 않는 합금이 생성될 우려가 있을 뿐, 특별한 이익이 없다. 상기 소성 단계에 있어서, 상기 전기로는 파일롯(pilot) 설비 또는 배치(batch) 프로세스에 적용할 경우 유용하고, 킬른(kiln)은 양산용 연속 공정(continuous process)에 적용할 경우 특히 유용하다. 이와 같은 소성과정에서, Co, Cu, Al, Fe 등이 괴상 또는 스트립상의 덩어리로 형성되며, 이차전지 셀(cell)의 전해액 등으로부터 발생하는 불소 화합물은 포집하여 제거될 수 있다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 소성된 이차전지 셀을 분쇄기(40)를 이용하여 분쇄한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 분쇄기(40)의 개략도로서, 상기 분쇄기(40)는 소성된 이차전지 셀을 다수의 각편으로 분쇄하는 기능을 한다. 도 4에 도시된 분쇄기(40)에 있어서, 소성된 이차전지 셀을 분쇄기(40) 내부로 유도하는 공급기(supply box)의 기능을 하는 호퍼(44, hopper)가 분쇄기 하우징(42) 상부에 장착되어 있으며, 상기 분쇄기 하우징(42)의 내부에는 소성된 이차전지 셀을 다수의 각편으로 분쇄하기 위한 커팅롤(46, cutting roll)이 장착되어 있다. 상기 커팅롤(46)은 구동 모터(미도시)에 의하여 롤축을 중심으로 회전하며, 표면에는 다수의 커터날이 커팅롤(46)의 원주 방향을 따라 형성되어 있고, 바람직하게는 한 쌍의 커팅롤(46)이 서로 대향되도록 상기 분쇄기 하우징(42)의 내부에 장착된다. 따라서, 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 커팅롤(46) 사이로 소성된 이차전지 셀이 통과할 때, 커팅롤(46)의 표면에 형성된 다수의 커터날에 의하여, 상기 이차전지 셀이 다수의 각편으로 분쇄된다. 도 5는 상기 커팅롤(46)의 부분 절개 정면도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 커팅롤(46)의 내부에는 커팅롤축(462)이 끼워지며, 상기 커팅롤(46)의 외부 표면에는 커팅롤(46)의 원주 방향을 따라 다수의 커터날(464)이 형성되어 있다. 상기 한 쌍의 커팅롤(46)에 형성된 커터날(464)은 소성된 이차전지 셀을 용이하게 자를 수 있도록, 서로 맞물리는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 커터날(464) 사이의 거리 및 커터날(464)의 높이는 분쇄되는 각편의 크기에 따라 변경될 수 있다. 여기서, 분쇄되는 분쇄물의 크기는 사용되는 폐리튬 이온전지의 크기, 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 통상 0.1 내지 1cm 인 것이 바람직하며, 상기 분쇄물의 크기가 너무 작거나 크면 추후 코발트 파우더의 선별 및 분급이 곤란할 우려가 있다. 다시 도 4를 참조하면, 상기 분쇄기 하우징(42)의 하부에는 분쇄된 이차전지 셀 각편을 수용하기 위한 수거함(48)이 장착되어 있을 수 있다. 이와 같은 분쇄 단계에서, 소성에 의하여 형성된 괴상 Co 및 Cu, Al, Fe 등의 금속 덩어리가 적정 크기로 분쇄된다. 상기 분쇄 단계는 건식 또는 습식 조건에서 수행될 수 있다.
이와 같은 분쇄 단계 후, 이차전지 셀의 분쇄물을 분급기(60)를 이용하여 선별 및 분급함으로서(도 1 참조), Cu, Al, Fe 등 괴상 또는 스트립(strip) 상태의 이물질과 분말(powder)상의 코발트(Co)를 분리한다. 상기 분급단계 역시 건식 또는 습식 공정으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 건식 공정은 분급용 메쉬(mesh)를 사용하여 수행될 수 있고, 이때 메쉬의 크기는 필요에 따라 가변될 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코발트 파우더 회수장치에 사용되는 분급기(60)의 개략도이다. 상기 분급기(60)는 하부에 메쉬가 장착되어 있는 하나 이상의 스크린 박스를 포함하며, 도 6에 도시한 바와 같이, 하부에 제1 메쉬(612)가 장착된 제1 스크린 박스(602), 상기 제1 메쉬(612)를 통과한 분쇄물을 수용하며, 하부에 제2 메쉬(614)가 장착된 제2 스크린 박스(604), 및 상기 제2 메쉬(614)를 통과한 분쇄물을 수용하는 제3 스크린 박스(606)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 메쉬(612)의 통과 구멍의 크기는 상기 제2 메쉬(614)의 통과 구멍 보다 크게 형성되어, 보다 큰 괴상의 이물질을 제거하도록 되어 있다. 따라서, 입자의 크기가 큰 이물질부터 상기 제1 스크린 박스(602) 및 제2 스크린 박스(604)에 순차적으로 잔류하고, 양질의 코발트 파우더를 제3 스크린 박스(606)로부터 수득할 수 있다. 상기 제1 메쉬(612)의 메쉬 크기는 제거하고자 하는 이물질의 크기에 따라 적절히 설정할 수 있으며, 상기 제2 메쉬(614)의 메쉬 크기는 수득하고자 하는 코발트 파우더의 크기에 따라 적절히 설정할 수 있고, 예를 들면 4mm x 4mm의 메쉬 크기를 가질 수 있다. 또한 상기 제3 스크린 박스(606)의 하부에는 상기 제1 및 제2 메쉬(612, 614)를 진동시켜 메쉬를 이용한 분급 과정을 원활히 수행하기 위한 진동모터(620) 가 더욱 장착되어 있는 것이 바람직하며, 상기 분급기(60)의 하부에는 진동모터(620)에 의한 분급기(60)의 진동이 외부로 전달되지 않도록 완충지지부(622), 예를 들면 탄성스프링이 장착되어 있는 것이 바람직하다. 상기 분쇄된 이차전지 셀의 선별 및 분급은 자력(자성)을 이용하여 수행되거나, 자력(자성)을 이용하는 방법과 분급용 메쉬를 이용하는 방법을 병용할 수도 있다. 다만, 이차전지 셀의 케이스가 철(Fe)로 제조되는 리튬이온전지의 경우에는, 자력에 의하여 Fe 및 Co가 분리되지 않으므로, 자력을 이용한 분리공정은 효율적이지 못하며, 이 경우 상기 철(Fe) 성분은 메쉬 등을 이용한 분급 과정에서 Cu, Al 등의 이물질과 함께 제거되어야 한다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더를 회수하는 방법을 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더를 회수하기 위해서는, 먼저, 다양한 형상 및 크기의 폐리튬 이차전지를 회수하고(S 10), 상기 폐리튬 이차전지 및/또는 이차전지 셀을 방전시킨 다음(S 11), 필요에 따라 물을 분무하면서 폐리튬 이차전지의 플라스틱 하우징 및/또는 이차전지 셀(cell)을 파쇄하여, 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄한다(S 12). 이와 같은 이차전지 셀의 파쇄 공정은 필요에 따라 2회 이상 실시할 수도 있다. 또한, 이와 같이 파쇄된 이차전지 셀을, 필요에 따라 플라스틱 하우징, 폐리튬 이차전지 내의 인쇄회로기판(PCB) 등의 이물질로부터 분리(S 14)한 다음, 필요에 따라 다시 이차전지 셀을 방전시키고, 전해액을 드레인(drain)시켜 포집하는 2차 안정화 단계를 수행한다(S 16). 다음으로, 파쇄된 이차전지 셀을 소성하여 괴상의 Co 및 Cu, Al, Fe 등 금속 덩어리를 형성하고(S 18), 소성된 이차전지 셀을 커터로 분쇄한다(S 20). 이와 같은 분쇄 단계 후, 이차전지 셀의 분쇄물을 선별 및 분급하면 분말상의 코발트를 수득할 수 있다(S 22).
이와 같이 수득된 분말상의 코발트 파우더를 본 출원인의 특허등록 제339964호에 개시된 방법 등으로 처리하여 순수한 코발트 화합물을 제조할 수 있다. 즉, 수득된 분말상의 코발트 파우더를 강산 수용액으로 처리하고, 산화환원제로서 인산을 첨가한 다음, 여과하여 불용성 물질을 분리한다. 이와 같이, 불용성 물질이 분리된 여과액에 알카리를 첨가하여 중성화함으로서 금속을 침전시키고, 다시 여과한다. 다음으로 Na2CO3를 첨가하여 여액의 pH가 8 내지 10이 되도록 한 후, Co[(OH)2]a[CO3]b를 회수하고, 추가로 분리 공정을 실시함으로서 금속 성분이 제거된 고순도의 코발트 화합물을 얻을 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 코발트 파우더의 회수 장치 및 방법은 폐리튬 이차전지를 구성하는 금속 케이스, 집전체, 전해액, 탄소성분, 코발트 화합물 등으로부터 고가의 코발트 파우더를 안전하고 환경친화적으로, 그리고 효율 적으로 회수할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 이차전지 셀을 방전시키는 방전기;
    이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 파쇄기;
    상기 파쇄된 이차전지 셀을 소성하는 소성로;
    소성된 이차전지 셀을 다수의 각편으로 분쇄하는 분쇄기; 및
    상기 이차전지 셀의 분쇄물을 선별 및 분급함으로서, 분말상의 코발트를 분리하는 분급기를 포함하는 코발트 파우더 회수장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파쇄기는 파쇄기 하우징 상부에 장착되어 있으며, 이차전지 셀을 파쇄기 내부로 유도하는 호퍼; 상기 파쇄기 하우징의 내부에 장착되어 있으며, 상기 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하기 위한 다수의 펀치돌기가 표면에 형성되어 있는 펀치롤; 및 상기 펀치롤을 회전시키기 위한 구 모터를 포함하는 것인 코발트 파우더 회수장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 펀치돌기는 끝이 뾰족한 피라미드 형태를 가지는 것인 코발트 파우더 회수장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 파쇄기 하우징의 상부에는 상기 호퍼로 공급되는 이차 전지 셀에 물을 분사하기 위한 스프레이가 더욱 장착되어 있는 것인 코발트 파우더 회수장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 분쇄기는 분쇄기 하우징 상부에 장착되어 있으며, 소성된 이차전지 셀을 분쇄기 내부로 유도하는 호퍼; 및 상기 분쇄기 하우징의 내부에 장착되어 있으며, 소성된 이차전지 셀을 다수의 각편으로 분쇄하기 위한 다수의 커터날이 원주 방향을 따라 형성되어 있는 커팅롤을 포함하는 것인 코발트 파우더 회수장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 분급기는 하부에 메쉬가 장착되어 있는 하나 이상의 스크린 박스를 포함하는 것인 코발트 파우더 회수장치.
  7. 회수된 폐리튬 이차전지를 방전시키는 단계;
    방전된 폐리튬 이차전지를 파쇄하여, 이차전지 셀의 금속 케이스에 하나 이상의 홈을 형성하거나, 이차전지 셀을 1cm 이상의 크기를 가지는 각편으로 파쇄하는 단계;
    파쇄된 이차전지 셀을 소성하여 괴상의 금속 덩어리를 형성하는 단계;
    소성된 이차전지 셀을 커터로 분쇄하는 단계; 및
    이차전지 셀의 분쇄물을 선별 및 분급하여 분말상의 코발트를 수득하는 단계를 포함하는 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수 방법.
KR20050027670A 2005-04-01 2005-04-01 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법 KR100637680B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050027670A KR100637680B1 (ko) 2005-04-01 2005-04-01 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050027670A KR100637680B1 (ko) 2005-04-01 2005-04-01 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060105206A true KR20060105206A (ko) 2006-10-11
KR100637680B1 KR100637680B1 (ko) 2006-10-24

Family

ID=37635031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20050027670A KR100637680B1 (ko) 2005-04-01 2005-04-01 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100637680B1 (ko)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100860972B1 (ko) * 2008-01-30 2008-09-30 한국지질자원연구원 폐리튬이온 이차전지의 안정적 해체방법
KR101275849B1 (ko) * 2011-05-13 2013-06-17 엘에스니꼬동제련 주식회사 리튬이온전지의 재생공정을 위한 전처리방법
KR101352638B1 (ko) * 2012-02-08 2014-01-20 한국지질자원연구원 혼합 폐전지로부터 금속 회수방법
KR20160008040A (ko) * 2014-07-11 2016-01-21 주식회사 포스코 폐연료전지의 재활용 방법
CN106025415A (zh) * 2016-06-25 2016-10-12 芜湖格利特新能源科技有限公司 一种磷酸铁锂动力电池的回收拆解方法
CN106207214A (zh) * 2016-08-08 2016-12-07 刘养青 一种环保用高压力型废电池破解装置
CN107051694A (zh) * 2017-04-18 2017-08-18 韩跃 一种粉类化妆品生产加工用精磨装置
CN106391267B (zh) * 2016-11-29 2018-04-03 哈尔滨巴特瑞资源再生科技有限公司 一种报废锂离子动力锂电池带电破碎组合装置
CN108405550A (zh) * 2018-01-18 2018-08-17 合肥图腾龙机械设计有限公司 一种废旧电池回收处理装置
CN108749960A (zh) * 2018-06-05 2018-11-06 广东拓展资源综合利用开发有限公司 一种小型汽车一站式拆解工艺
CN108889367A (zh) * 2018-07-04 2018-11-27 怀宁县恒源再生科技有限公司 一种废铁回收用破碎装置
KR20190078653A (ko) * 2017-05-30 2019-07-04 리-싸이클 코포레이션 배터리로부터 물질을 회수하기 위한 방법, 장치 및 시스템
CN115770776A (zh) * 2022-11-28 2023-03-10 江铃汽车股份有限公司 一种新能源汽车电池回收环保处理装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100146761A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Sloop Steven E Disassembly of battery
KR101910611B1 (ko) 2017-05-04 2018-10-23 나윤호 리튬관련전지의 방전처리장치
KR102096341B1 (ko) 2018-08-09 2020-04-02 기주현 폐전지로부터 원료를 회수하는 방법
KR102426585B1 (ko) 2022-02-28 2022-08-01 (주)에코프로머티리얼즈 폐전지 친환경 재활용을 위한 열처리시스템
KR102450852B1 (ko) 2022-04-29 2022-10-07 (주)에코프로머티리얼즈 폐전지 친환경 재활용을 위한 파쇄시스템
KR102420779B1 (ko) * 2022-05-04 2022-07-14 주식회사 토르텍 레이저 가공기의 가공부산물 수거 컨베이어 장치
KR102618272B1 (ko) 2022-10-25 2023-12-28 (주)에코프로머티리얼즈 친환경 가스처리 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61488A (ja) 1984-06-11 1986-01-06 Kazuo Hamaoka 廃乾電池の処理装置
JP3450684B2 (ja) 1997-12-25 2003-09-29 日鉱金属株式会社 使用済みリチウム電池からの有価物回収方法
JP2005042189A (ja) 2003-07-25 2005-02-17 Ise Chemicals Corp コバルトの回収方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100860972B1 (ko) * 2008-01-30 2008-09-30 한국지질자원연구원 폐리튬이온 이차전지의 안정적 해체방법
KR101275849B1 (ko) * 2011-05-13 2013-06-17 엘에스니꼬동제련 주식회사 리튬이온전지의 재생공정을 위한 전처리방법
KR101352638B1 (ko) * 2012-02-08 2014-01-20 한국지질자원연구원 혼합 폐전지로부터 금속 회수방법
KR20160008040A (ko) * 2014-07-11 2016-01-21 주식회사 포스코 폐연료전지의 재활용 방법
CN106025415A (zh) * 2016-06-25 2016-10-12 芜湖格利特新能源科技有限公司 一种磷酸铁锂动力电池的回收拆解方法
CN106207214B (zh) * 2016-08-08 2018-09-04 黄思远 一种环保用高压力型废电池破解装置
CN106207214A (zh) * 2016-08-08 2016-12-07 刘养青 一种环保用高压力型废电池破解装置
CN106391267B (zh) * 2016-11-29 2018-04-03 哈尔滨巴特瑞资源再生科技有限公司 一种报废锂离子动力锂电池带电破碎组合装置
CN107051694A (zh) * 2017-04-18 2017-08-18 韩跃 一种粉类化妆品生产加工用精磨装置
KR20190078653A (ko) * 2017-05-30 2019-07-04 리-싸이클 코포레이션 배터리로부터 물질을 회수하기 위한 방법, 장치 및 시스템
CN108405550A (zh) * 2018-01-18 2018-08-17 合肥图腾龙机械设计有限公司 一种废旧电池回收处理装置
CN108749960A (zh) * 2018-06-05 2018-11-06 广东拓展资源综合利用开发有限公司 一种小型汽车一站式拆解工艺
CN108889367A (zh) * 2018-07-04 2018-11-27 怀宁县恒源再生科技有限公司 一种废铁回收用破碎装置
CN115770776A (zh) * 2022-11-28 2023-03-10 江铃汽车股份有限公司 一种新能源汽车电池回收环保处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR100637680B1 (ko) 2006-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100637680B1 (ko) 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법
Zhan et al. Recovery of active cathode materials from lithium-ion batteries using froth flotation
Mossali et al. Lithium-ion batteries towards circular economy: A literature review of opportunities and issues of recycling treatments
CN108140909B (zh) 从废锂离子电池中回收金属的方法
Sun et al. Management status of waste lithium-ion batteries in China and a complete closed-circuit recycling process
Ali et al. Preprocessing of spent lithium-ion batteries for recycling: Need, methods, and trends
Silveira et al. Recovery of valuable materials from spent lithium ion batteries using electrostatic separation
JP5128272B2 (ja) リチウム基材アノードバッテリーおよびセルの混合リサイクルのための方法
CN107262263B (zh) 一种从废弃锂离子电池电极材料中分离钴酸锂和石墨的方法
WO2017145099A1 (en) Process for recovery of pure cobalt oxide from spent lithium ion batteries with high manganese content
JPH1197076A (ja) 電池の処理方法
EP2975686A1 (en) Recycling method
CN106450542A (zh) 一种废旧锰酸锂锂离子电池的资源化方法
KR20160088412A (ko) 리튬-이온 배터리로부터 리튬 캐소드 물질을 회수하고 재생시키는 방법
CN108390119B (zh) 一种磷酸铁锂/三元-钛酸锂电池的回收处理方法
Yamaji et al. A novel flow sheet for processing of used lithium-ion batteries for recycling
CN106785167A (zh) 废旧锂电池正极材料中锂的回收方法
KR20200077108A (ko) 리튬이차전지 재생공정을 위한 전처리 방법
CN109713394B (zh) 一种分离废弃电极材料中钴酸锂和石墨的方法
JP2003272720A (ja) コバルト酸リチウムの回収方法
Çuhadar et al. Characterization and recycling of lithium nickel manganese cobalt oxide type spent mobile phone batteries based on mineral processing technology
JP2019153561A (ja) リチウムイオン電池廃棄物の処理方法
KR102038954B1 (ko) 알칼리 프릿팅법을 이용한 폐 이차전지의 유가금속 분리방법
Khodadadmahmoudi et al. Recycling spent lithium batteries–an overview of pretreatment flowsheet development based on metallurgical factors
JP3183619B2 (ja) 電気自動車用２次電池からの有価物の回収方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121016

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130911

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140814

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170825

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180820

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190814

Year of fee payment: 14