KR20100002250A - 2차 전지 전극재의 박리제 및 상기 박리제를 사용한 2차 전지의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2차 전지의 전극을 처리하여 전극의 집전체에 부착된 전극재를 제거하는 것에 관한 것이다. 전극은 유기 술폰산 또는 그 유도체 중 적어도 1종을 함유하는 수용액으로 구성된 박리제에 노출됨으로써, 전극을 구성하는 집전체로부터 전극재가 박리되도록 처리된다.

2차 전지, 전극, 집전체, 유기 술폰산, 박리제

Description

2차 전지 전극재의 박리제 및 상기 박리제를 사용한 2차 전지의 처리 방법 {STRIPPING AGENT FOR SECONDARY BATTERY ELECTRODE MATERIAL AND METHOD OF TREATING SECONDARY BATTERY USING THE STRIPPING AGENT}

본 발명은 2차 전지로부터 귀한 자원을 회수하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 2차 전지(예를 들면, 리튬 2차 전지)의 전극으로부터 활물질 또는 그 구성 성분을 박리하여 회수하는 기술에 관한 것이다.

자원으로서 값비싼 많은 귀금속이 2차 전지의 활물질로서 사용되고 있어, 폐전지로부터의 금속의 회수 및 금속의 재이용이 중요시 되고 있다. 예를 들면, 최근 리튬 이온 2차 전지의 정극 활물질로서 리튬 코발트 산화물이 많이 사용되고 있어, 고가인 코발트를 함유하는 정극 활물질을 고순도로 회수하는 기술이 요구되고 있다. 이러한 활물질을 고순도로 회수하기 위한 전제로서, 전극의 집전체로부터 활물질을 확실하게 분리하는 것이 필요하다. 그러나, 리튬 이온 2차 전지용 전극은, 다수의 충전/방전 사이클에 대한 내구성을 개선하고 전해액의 유기 용매와의 접촉 시에도 전극은 박리시키지 않도록 활물질이 집전체 표면에 견고하게 부착되어 박막으로서 도포된 구조를 갖는다. 이 때문에, 집전체 및 활물질은 물리적 조작을 통해서는 용이하게 분리되지 않는다.

집전체로부터 활물질을 분리하는 데 있어서의 어려움을 고려하여, 일반적으로 박리제가 사용된다. 특히, 다양한 박리제를 사용하는 방법이 활물질을 포함하는 폐전극에 사용되고, 그에 의해서 활물질이 폐전극으로부터 박리되어 회수된다. 이 방식으로 폐 전극으로부터 활물질을 박리 및 회수하는 방법은 관련 기술 분야의 다음 문서의 각각에 기재되어 있다. 예를 들면, 일본공개특허공보 평9-195071호(JP-A-9-195071)에는 2차 전지의 금속박 도포 폐재료를 알킬 인산 또는 디알킬 인산을 주성분으로 하는 유기 용액으로 이루어진 박리제에 노출시켜, 금속박 도포 폐재료의 금속박(집전체)과 활물질(리튬 코발트 산화물 등)을 함유하는 전극재를 박리시키는 방법이 기재되어 있다. 이 박리 방법에 따르면, 금속박 적용 폐재료에서의 활물질과 금속박이 서로 직접 박리되고, 따라서 서로 용이하게 분리되어 회수될 수 있다. 일본공개특허공보 평10-255862호(JP-A-10-255862)에는, 박리제로서 유기 용매 대신에 산성 용액(불화수소산, 황산), 알칼리 금속 수산화물 용액(수산화나트륨) 등이 사용되는 경우가 기재되어 있다. 이 공보에는 이들 박리제의 사용이 취급이 번거로운 유기 용매를 이용하지 않으면서 활물질과 금속박(알루미늄박)을 서로 분리하는 것을 가능하게 한다는 것이 기재되어 있다.

그러나, 일본공개특허공보 평9-195071호(JP-A-9-195071)에 기재되는 바와 같은 알킬 인산의 유기 용액을 박리제로서 사용하면, 활물질과 금속박을 서로 분리하는 데 비교적 긴 처리 시간(10 내지 180분)이 걸린다. 따라서, 높은 효율을 기대할 수 없다. 또한, 알킬 인산을 용해하는 용매로서 비수용성 유기 용제가 사용된다. 따라서, 환경 보호 면에서 유기 용제는 박리 처리 후에 회수되어야 한다. 더 욱이, 유기 용제의 가연성에도 주의하여야 할 필요가 있다. 따라서, 박리 작업이 번잡하고, 또한 회수 비용도 비교적 높아질 수 있다. 한편, 황산 등과 같은 산성 용액 중에 침지해서 활물질과 금속박 집전체(알루미늄박)을 서로 분리하는 방법에 따르면, 알루미늄박의 일부가 용해된다. 따라서, 박리 및 회수된 활물질 중에 혼합되는 불순물의 양이 증가되고, 더욱이 용액화된 금속 성분도 별도로 회수될 필요가 있다. 또한, 알칼리 금속 수산화물 용액 중에 침지해서 활물질과 알루미늄박을 서로 분리하면, 양성 물질인 알루미늄박이 부식되어 대량의 알루미늄 수산화물을 발생시킨다. 따라서, 알루미늄을 분리하는 처리를 추가로 수행하여야 할 필요가 발생한다. 상술한 바와 같이 박리 및 회수된 활물질에 불순물이 혼합되면, 번잡하고 시간이 걸리는 정제 처리 공정 및 후처리가 수행될 필요가 있다. 따라서, 비용 상승이 유발되어 전지용 활물질을 재이용하는 것을 어렵게 하는 상황이 일어날 수도 있다.

상술한 각각의 방법에서, 박리 및 회수에 소요되는 시간의 단축, 박리 및 회수되는 활물질의 순도, 회수 비용 등에서 여전히 개선의 여지가 있다.

본 발명은 2차 전지에 제공된 전극의 집전체에 부착되어 있는 활물질(보다 구체적으로는, 금속박 등으로 이루어진 전극 집전체에 부착된 활물질을 포함하는 전극재)을 효율적으로 박리하는 박리제를 제공한다. 또한, 본 발명은 활물질의 재이용을 용이하게 하는 형태로 활물질 또는 활물질의 구성 성분을 박리하는 박리제를 제공한다. 또한, 본 발명은 이러한 박리제를 사용해서 리튬 2차 전지와 같은 2차 전지의 집전체로부터 활물질 또는 활물질의 구성 성분을 박리 및 회수하는 처리 방법 및 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 태양은 리튬 2차 전지 등과 같은 2차 전지의 전극의 집전체로부터 전극재를 박리하는 데 사용되는 박리제에 관한 것이다. 박리제는 유기 술폰산 또는 유기 술폰산 유도체 중 적어도 1종을 함유하는 수용액일 수 있다. 본 명세서에서 용어 "2차 전지"는 일반적으로 재충전가능한 저장 장치를 가리킴을 알아야 한다. 이 용어는 리튬 2차 전지(리튬 이온 2차 전지 및 금속 리튬 2차 전지를 포함), 니켈 수소 합금 전지, 니켈-카드륨 전지 등과 같은 소위 축전지와 전기 이중층 커패시터 등과 같은 축전 소자를 포함한다.

본 발명에 따른 박리제는 유기 술폰산 및 유기 술폰산 유도체 중 적어도 1종을 주성분으로 한다. 그 결과, 2차 전지의 전극을 박리제에 노출시킴으로써, 전극재는 집전체로부터 용이하게 탈락될 수 있다. 즉, 비교적 짧은 시간에 활물질을 함유하는 전극재가 집전체로부터 분리될 수 있다. 따라서, 폐전지로부터 활물질 등의 회수가 효율적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 알킬 인산의 유기 용액에서는 10 내지 180분의 박리 처리 시간이 요구되는 데 비해, 본 발명에 따른 박리제를 사용함으로써 박리 처리 시간이 (전형적으로는 수분, 예를 들면 대략 60초만큼) 대폭 단축될 수 있다. 또한, 본 발명의 박리제에 따르면, 집전체를 구성하는 금속 성분의 용출을 억제할 수 있다. 따라서, 정제 처리가 용이하게 수행되고, 활물질 등과 같은 귀한 자원이 박리 및 회수된 물체로부터 재이용(재활용)이 용이한 형태로 회수될 수 있다. 다시 말해, 귀한 자원을 재활용하는 효율이 향상될 수 있다.

박리제를 구성하는 수성 용매로서 물이 사용될 수도 있다. 물을 용매로 사용함으로써, 유기 용매를 사용할 경우에 필요해지는 환경 대책(예를 들면, 박리 처리에 사용된 후의 유기 용매 회수 작업)이 불필요하게 된다. 그 결과, 보다 효율적으로 박리 처리를 행할 수 있다.

본 발명에 따른 박리제에서 유기 술폰산 및 그 유도체 중 적어도 1종의 농도는 5 내지 50질량％일 수 있다. 이 농도 범위의 박리제를 사용함으로써, 2차 전지, 특히 리튬 2차 전지의 정극용 전극재가 정극 집전체로부터 효율적으로 박리될 수 있다. 10 내지 30질량％의 농도를 갖는 박리제가 특히 바람직하다.

유기 술폰산은 방향족 술폰산일 수도 있다. 특히, 벤젠술폰산, 톨루엔술폰 산, 크실렌술폰산 및 나프탈렌술폰산으로부터 선택되는 적어도 1종의 물질이 바람직하다. 이 종류의 유기 술폰산 및/또는 그 유도체를 사용함으로써, 집전체를 구성하는 금속 성분(예를 들면, 알루미늄 성분)의 용출이 현저하게 억제될 수 있다. 따라서, 목표 활물질(예를 들면, 코발트 산화물 등) 또는 그 구성 성분(예를 들면, 코발트 등의 고가 금속 성분)이 고순도로 회수될 수 있다.

본 발명의 제2 태양은 본 발명의 앞선 제1 태양에 따른 박리제를 사용하여 2차 전지(예를 들면, 리튬 2차 전지)를 처리하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 제2 태양은 집전체와 상기 집전체에 부착된 전극재로 이루어진 전극을 구비한 2차 전지를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 상기 전극을 유기 술폰산 및 유기 술폰산 유도체 중 적어도 1종을 함유하는 수용액으로 이루어진 박리제에 노출시켜, 상기 집전체로부터 상기 전극재를 박리하는 공정을 포함한다.

2차 전지를 처리하는 방법에서, 전극재(즉, 집전체 상에 형성된 활물질층)는 박리제로서 유기 술폰산 및 그 유도체 중 적어도 1종을 함유하는 수용액을 사용함으로써 전극의 집전체로부터 용이하게 박리될 수 있다. 상기 바람직한 박리제 중 임의의 하나가 박리제로서 사용될 수 있다.

설명된 박리 공정은 전극 상에 박리제를 분무하는 처리를 더 포함할 수도 있다. 분무 방법을 채택함으로써, 전극은 신선한 상태의 박리제를 일정하게 공급받을 수 있다. 따라서, 높은 박리 효과가 안정적으로 유지될 수 있다.

박리 공정은 또한 전극에 물리적인 진동 에너지를 부여하는 처리를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 전극을 진동시키기 위하여 초음파 진동이 사용될 수도 있다. 이 처리를 행함으로써, 박리제의 효과에 의해 결착력이 약해진 전극재가 확실하게 짧은 시간에 제거될 수 있다.

박리 공정에서는, 전극 및 수용액(박리제)이 실온(통상 0℃ 내지 30℃)에서 서로 노출될 수 있다. 실온 범위에서 박리 처리를 행함으로써, 집전체로부터 유래되는 구성 성분의 용출을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 2차 전지를 처리하는 방법은 박리된 전극재로부터 목표 물질, 전형적으로는 활물질 또는 그 구성 성분, 또는 집전체를 회수하는 회수 공정을 더 포함할 수도 있다. 이 회수 공정은 집전체로부터 박리된 전극재를 함유하는 회수된 액체에 응집제를 공급하여 전극재(박리된 물체)를 응집시키는 처리를 포함할 수도 있다. 응집 처리를 행함으로써, 박리제(수용액)를 사용하여 박리된 전극재의 구성 성분이 플록(덩어리)의 상태를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 목표로 하는 귀한 자원(전형적으로는 코발트 등의 고가 금속 원소를 함유하는 활물질 또는 그 구성 성분)을 여과 등을 통해 용이하게 분리 및 회수할 수 있다.

본 발명에 따른 박리제 및 본 발명에 따른 2차 전치를 처리하는 방법은, 특히 리튬 2차 전지의 정극 활물질을 박리 및 회수하기 위해 채용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 리튬과 1종 또는 2종 이상의 천이 금속(예를 들면, 코발트)을 구성 성분으로 하는 복합 금속 산화물(예를 들면, 코발트 리튬 산화물)로 실질적으로 구성되는 정극 활물질을 포함하는 리튬 2차 전지에 적용될 수 있다.

본 발명의 제3 태양은 박리제를 사용하여 2차 전지(예를 들면, 리튬 2차 전지)를 처리하는 장치를 제공한다. 즉, 본 발명의 제3 태양은 집전체와 상기 집전체에 부착된 전극재로 이루어진 전극을 구비하는 2차 전지를 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 전극을 유지하기 위한 전극 유지 수단과, 유지된 전극에 유기 술폰산 및 그 유도체 중 적어도 1종을 함유하는 수용액으로 이루어진 박리제를 공급하기 위한 공급 수단과, 박리제가 전극에 공급된 후 진동시키기 위한 진동 수단을 구비한다. 공급 수단은 전극 상에 박리제를 분무할 수도 있다. 이렇게 구성된 전극재 박리 장치에 따르면, 상술된 바와 같은 본 발명에 따른 2차 전지를 처리하는 방법이 적절하게 구현될 수 있다.

진동 수단은 초음파 발진기를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 진동 수단은 초음파 발진기를 갖는 수조 내에 전극이 침지된 후에 전극을 진동시킨다. 본 발명에 따른 2차 전지를 처리하는 방법은 상술된 바와 같이 구성된 장치에 의해서 적절하게 구현된다.

처리 장치는 처리 대상인 2차 전지가 긴 시트형 전극을 구비하고 전극 유지 수단 및 공급 수단이 시트형 전극을 이동시키는 동안 전극에 박리제를 연속적으로 공급하도록 구성될 수 있다. 이 구성에 따르면, 귀한 자원으로서 활물질(예를 들면, 리튬 2차 전지의 정극 활물질)이, 예를 들면 권회형 전극을 구비한 폐 2차 전지로부터 효율적이고 연속적으로 박리/회수될 수 있다.

본 발명의 상술한 그리고 추가의 구성 및 이점이 동일 요소에 동일 도면 부호를 사용한 첨부 도면을 참조한 예시 실시예의 후속 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 리튬 이온 2차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 예에 따른 리튬 이온 2차 전지의 전극체를 확대해서 도시한 설명도이다.

도 3은 본 발명의 일 예에 따른 2차 전지로부터 전극재를 박리 및 회수하는 순서의 개략을 도시하는 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 2차 전지로부터 전극재를 박리 및 회수하기 위한 장치의 개략도이다.

도 5는 박리제로서 이용가능한 것으로서 유기 술폰산을 주성분으로 하는 대표적인 물질의 명칭, 이의 화학식, 물에 대한 물질의 용해성 및 이들의 대표적인 유도체의 명칭을 나타낸다.

도 6은 회수된 정극 집전체(알루미늄박) 및 부극 집전체(동박)의 감량율(reduction weight rates) 측정의 결과를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 박리제는 유기 술폰산 및 그 유도체 중 적어도 1종을 함유하는 수용액일 수 있다. 함유된 유기 술폰산[즉, 탄소 골격과 술포기(술폰산기)를 갖는 유기 화합물] 또는 그 유도체의 종류는 특히 제한되지 않는다. 메탄술폰산, 에탄술폰산, 메탄디술폰산, 에틸메틸술폰산과 같은 지방족 술폰산이 유기 술폰산의 전형적인 예이다. 벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 크실렌술폰산, 나프탈렌술폰산과 같은 방향족 술폰산이 바람직한 유기 술폰산이다. 열거된 술폰산에 더하여, 예를 들면, 페놀술폰산, 아니솔레술폰산, (o-, m- 또는 p-)크레졸술폰산, 카테콜술폰산, 2-모르폴리노에탄술폰산과 같은 유기 아미노술폰산류가 또한 유기 술폰산으로 적합하다. 유기 술폰산 유도체는 또한 다양한 염을 포함한다. 예를 들면, 지방족 술폰산류 또는 방향족 술폰산류의 암모늄염(예를 들면, 벤젠술폰산 암모늄), 나트륨염(예를 들면, 벤젠술폰산 나트륨), 메틸 에스테르 등이 언급될 수 있다. 박리제는, 서술된 유기 술폰산류 및 그 유도체(이하, 이들을 총칭해서 "유기 술폰산 화합물"이라 함) 중 1종 이상을 함유할 수 있다. 박리제는 주성분으로의 유기 술폰산 화합물에 추가하여 본래의 박리 성능을 현저하게 손상시키지 않는 범위에서, 다양한 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 색소, pH 조정제, 점도 조정제(증점제 등), 향료, 계면 활성제 등이 언급될 수 있다.

박리제는 전형적으로는 1종 이상의 유기 술폰산 화합물을 적당한 수성 용매 에 용해함으로써 조제될 수 있다. 수성 용매로서는, 물 또는 물과 상용성(compatibility)을 갖는 유기 용매가 사용될 수 있다. 물과 상용성을 갖는 유기 용매로서는 메탄올, 에탄올 등과 같은 저급 알코올이 언급될 수 있다. 물은 수성 용매로서 특히 바람직하다. 물을 사용함으로써, 유기 용매를 사용할 경우 수행되는 용매 회수 처리를 생략할 수 있다.

박리제는, 유기 술폰산 화합물의 농도(2종 이상의 유기 술폰산 화합물을 서로 혼합했을 때는 그 합계의 농도)가 5 내지 50 질량％이도록 준비될 수 있다. 이는 지나치게 높은 농도의 유기 술폰산 화합물은 박리 효과에 기여하지 않는 유기 술폰산을 증가시켜 낭비적인 반면에 불충분한 농도의 유기 술폰산 화합물은 전극재를 박리하는 효율을 감소시키기 때문이다. 박리제에서의 유기 술폰산 화합물 농도는 대략 10 내지 30질량％인 것이 이상적이다.

본 발명의 실시예에서, 처리 대상인 2차 전지의 구성은 특별히 제한되지 않는다. 리튬 2차 전지, 니켈 수소 합금 전지, 전기 이중층 커패시터 등이 처리 대상인 2차 전지로서 사용될 수도 있다. 리튬 2차 전지가 특히 바람직하다. 전극재가 박리될 처리 대상 물체로서 전극은 집전체와 이의 표면에 부착된 전극재(활물질층)을 갖는 것이 적절하다. 알루미늄박 등과 같은 금속박으로 이루어지는 정극 집전체 상에 정극 전극재로 이루어지는 정극 활물질층을 갖는 정극(예를 들면, 리튬 이온 전지용 정극)이 처리 대상인 2차 전지의 전극으로 바람직하다. 그러나, 처리 대상인 2차 전지의 전극은 동박 등과 같은 금속박으로 이루어지는 부극 집전체 상에 부극 전극재로 이루어진 부극 활물질층을 갖는 부극(예를 들면, 리튬 이온 전지 용 부극)일 수도 있다. 즉, 박리제는, 전극이 정극 또는 부극인지에 관계없이 사용될 수 있다. 박리제는 수용액의 형태이고 따라서 2차 전지의 형태에 한정되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들면, 표면에 활물질층이 형성된 긴 시트형인 정극 집전체 및 부극 집전체를 세퍼레이터와 함께 권회함으로써 얻어지는 권회형 전극이 용이하게 처리될 수 있다(후술되는 예를 참조).

보다 구체적으로는, 처리 대상 전극이 정극인 경우, 예를 들면 알루미늄으로 만들어진 금속박(금속박이 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 합금이 주성분이라는 것을 의미하고, 이하에도 적용된다)이 정극 집전체로서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 박리제는 전술된 것과 같이 알루미늄으로 만들어진 정극 집전체 상에 정극 전극재를 갖는 정극에 대하여 적절하게 사용될 수 있다. 전형적인 2차 전지의 정극의 재료로서 사용되는 다양한 정극 활물질을 함유하는 물질이 박리 대상인 정극 전극재로서 역할을 할 수도 있다. 예를 들면, 리튬 2차 전지의 정극 활물질의 전형 예로서 리튬과 1종 또는 2종 이상의 천이 금속을 구성 금속 원소로서 포함하는 복합 산화물이 사용될 수 있다. 리튬과 코발트를 함유하는 복합 산화물(리튬 및 코발트 이외에 적어도 1종의 금속 원소를 또한 함유할 수 있음), 리튬과 니켈을 함유하는 복합 산화물(리튬 및 니켈 이외에 적어도 1종의 금속 원소를 또한 함유할 수 있음), 리튬과 망간을 함유하는 복합 산화물(리튬 및 망간 이외에 적어도 1종의 금속 원소를 또한 함유할 수 있음) 등이 복합 산화물의 바람직한 예이다. 정극 전극재는 정극 활물질에 추가하여 다양한 결착재(폴리비닐리덴 불화물, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 산화물 등) 및 도전재(예를 들면, 카본 블랙)를 함유할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 박리제는 이러한 결착재(바인더) 및 도전재를 함유하는 정극 전극재를 포함하는 정극에 사용될 수 있다. 다르게는, 결착재가 가열 처리 등에 의해 사전에 제거된 정극 전극재(활물질층)이 처리될 수도 있다.

한편, 처리 대상 전극이 부극인 경우에는, 예를 들면 구리로 만들어진 금속박(금속박이 구리 또는 구리를 주성분으로 하는 합금이 주성분이라는 것을 의미하며, 이하에도 적용된다)이 부극 집전체로서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 박리제는 상술된 바와 같이 구리로 만들어진 부극 집전체 상에 부극 전극재를 갖는 부극에 적절하게 사용될 수 있다. 2차 전지의 부극을 구성하는 재료로서 사용되는 다양한 부극 활물질을 함유하는 물질이 박리 대상인 부극 전극재로서 언급될 수 있다. 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지의 부극 활물질의 전형적인 예로서 흑연화 탄소 재료 등이 사용될 수 있다. 부극 전극재는 부극 활물질에 부가하여 다양한 결착재(카르복시메틸 셀룰로오스 등)를 함유할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 박리제는 이러한 결착재 등을 함유하는 부극 전극재를 포함하는 부극에 대하여 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 2차 전지를 처리하는 방법이 박리제를 사용함으로써 실시될 수 있다. 원하는 박리제가 피처리 대상으로서 2차 전지의 전극에 공급되어, 전극의 집전체 및 전극재에 노출된다. 박리제는 전형적으로 다양한 방법을 통해 집전체에 부착된 전극재(활물질층)를 젖게 할 정도로 공급된다. 예를 들면, 알루미늄박 등과 같은 정극 집전체의 경우, 정극 집전체 100㎠ 당 대략 1.0 내지 2.0g의 박리제를 분무 등을 통해 공급하는 것이 바람직하다. 동박 등과 같은 부극 집전체의 경우, 부극 집전체 100㎠ 당 대략 0.8 내지 1.6 g의 박리제를 분무 등을 통해 공급하는 것이 바람직하다. 분무 대신에, 예를 들면, 전극이 대량의 박리제에 처리를 위해 침지될 수도 있다. 또한, 디핑(dipping) 처리 등을 통해 전극(집전체)의 표면에 원하는 양의 박리제가 도포될 수도 있다.

전극과 박리제가 실온(전형적으로는 0℃ 내지 30℃, 바람직하게는 10℃ 내지 30℃)에서 서로 노출되도록 박리제가 전극에 공급되는 것이 적절하다. 따라서, 짧은 박리 처리 시간을 유지하면서 집전체로부터의 성분의 용출이 충분히 억제될 수 있고, 박리 공정에서의 박리 효율과 집전체를 구성하는 금속 재료 성분(예를 들면, 알루미늄 재료)의 용출 억제가 최적화될 수 있다. 한편, 전극과 박리제가 보다 고온 범위(예를 들면, 40℃ 내지 60℃의 온도 범위)에서 서로 노출되면, 박리 시간이 단축되더라도, 용출되는 집전체의 구성 성분의 비율이 증가하고, 따라서, 분별/정제의 공정이 번잡화된다.

설명된 박리제를 사용하는 처리 방법에 따르면, 비교적 짧은 시간의 처리를 통해 집전체와 전극재가 서로 분리될 수 있다. 예를 들면, 종래의 전형적인 박리제(예를 들면, 알킬 인산 유기 용액)가 사용되는 경우, 박리 처리에 비교적 긴 시간(예를 들면 10분 내지 180분)이 필요하다. 반면에, 유기 술폰산 화합물을 주성분으로 하는 본 발명에 따른 박리제가 사용될 때, 전극재는 비교적 짧은 시간(예를 들면, 60초)동안 지속되는 처리(노출)를 통해 집전체로부터 박리될 수 있다. 따라서, 미리 정해진 장치(후술되는 예 참조)에서 전극의 연속 처리를 구현할 수 있다.

본 발명은 본 명세서에서 개시되는 정보(박리제의 조성, 처리 장치의 구성 등)에 기초하여 용이하게 실시될 수 있다. 따라서, 전극재(활물질)의 박리에 관련된 본 발명에 따른 박리제의 작용 및 메커니즘은 본 발명을 파악하거나 실시하는 데 필요하지 않다. 본 발명에 따른 박리제를 집전체 및 집전체의 표면에 부착된 전극재로 구성된 전극에 분무, 침지, 디핑 등의 방법을 통해 노출시킨 때, 집전체로부터 전극재가 일부 또는 전부가 제거될 수 있다. 이 효과는 집전체의 계면 상의 전극재의 결착력이 저하할 수 있다는 사실에 기초할 수 있다. 일 예를 설명할 것이다. 예를 들면, 정극 집전체가 알루미늄박인 경우, 알루미늄박의 표면에는 대기중의 산소와의 반응을 통해 얇은 산화물층(Al₂O₃)이 생성된다. 이 상태 하에서 집전체가 박리제에 노출되면, 박리제 중의 유리 술포기(SO₄H^-)와 산화 피막(Al₂O₃)이 서로 반응하여, 알루미늄박의 표면 상에 황산 알루미늄[Al₂(SO₄)₃]의 유기 박막이 생성된다. 그러면, 알루미늄박 표면과 전극재는 황산 알루미늄으로 이루어진 유기 박막을 통해서 서로 분리될 수 있다. 따라서, 알루미늄박의 계면에서의 전극재의 결착력이 저하될 수 있고, 따라서 전극재를 떠오르게 할 수 있는(박리시킬 수 있는) 것으로 생각된다.

따라서, 앞선 작용 및 메커니즘으로부터 또한 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박리제를 사용함으로써 전극과 박리제의 단시간 노출을 통해 박리 처리가 완료될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 박리제는 소량의 박리제와 전극의 접촉을 통해서 충분한 박리 효과를 달성하는 것을 가능하게 한다. 박리제의 사용 량의 저감에 의해, 배수 처리가 용이하게 되고, 또한 비용면에서의 장점도 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박리제를 사용함으로써 전극재와 혼합되는 집전체를 구성하는 금속 재료 성분(예를 들면, 알루미늄 재료)의 양이 감소된다. 이는, 유기 술폰산이 다른 강산(예를 들면, 염산 등)에 비해 2차 전지의 집전체로서 사용되는 금속 재료를 용해하는 작용이 매우 작기 때문이다. 보다 구체적으로, 집전체가 알루미늄박인 경우, 알루미늄박으로서 회수되는 알루미늄의 회수율은 99.5질량％ 이상(본 발명의 보다 바람직한 태양에서는 99.8질량％ 이상)일 수 있다. 집전체가 동박인 경우, 동박으로서 회수된 구리의 회수율은 99.95질량％ 이상일 수 있다. 상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 박리제를 사용하여 박리 및 회수된 활물질과 혼합되어 얻어진 집전체에서 유래하는 금속 재료 성분의 양이 아주 작고, 따라서 활물질은 재이용을 용이하게 하는 형태로 회수된다. 그 결과, 회수된 활물질을 재이용할 때 정제 공정이 간소화될 수 있고, 활물질을 재생 처리하는 데 드는 비용이 감소된다.

이하에서는 본 발명에 따른 박리제, 본 발명에 따른 처리 방법 및 본 발명에 따른 처리 장치가 전지 구성의 예로서 리튬 이온 2차 전지를 예를 들어 상세하게 설명한다.

<예 1>

우선, 이 예에서 처리되는 리튬 2차 전지(이 경우 차량용 폐 리튬 이온 2차 전지)의 구성을 설명한다. 도 1은 이 예에 따른 리튬 이온 2차 전지를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 2는 리튬 이온 2차 전지의 일부를 확대하여 도시하는 설 명도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 2차 전지(1)는 시트형 전극[정극(12) 및 부극(14)] 쌍이 각각 2장의 대응하는 세퍼레이터 시트(16)를 통해서 편평하게 권회됨으로써 얻어진 권회형 전극체(10)와, 전극체(10)를 수용하는 편평한 직육면체 형상(또는 정사각형 또는 평면형)의 전지 용기(20)와, 전극체(10)의 축 방향 양단부에 각각 접속된 정극 단자(30) 및 부극 단자(40)를 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전극체(10)을 구성하는 긴 시트형 정극(12)[이하 "정극 시트(12)"라고도 함]은, 긴 정극 집전체(122)와, 그 양면에 정극 전극재를 층상으로 부착함으로써 제공된 정극 활물질층(124)을 구비한다. 또한, 긴 시트형 부극(14)[이하 "부극 시트(14)"라고도 함]은, 긴 부극 집전체(142)와, 그 양면에 부극 전극재를 층상으로 부착함으로써 제공된 부극 활물질층(144)을 구비한다. 전극체(10)는 이들 시트가 정극 시트(12), 세퍼레이터 시트(16), 부극 시트(14) 및 세퍼레이터 시트(16)의 순서대로 적층되는 구성을 갖고, 이렇게 얻은 적층체는 길이 방향(종방향)으로 권회된다. 각각의 적층된 정극 시트(12) 및 각각의 적층된 부극 시트(14)는 대응하는 하나의 세퍼레이터 시트(16)에 의해 서로 절연되어 있다.

2차 전지(1)의 일부를 구성하는 정극 집전체(122), 정극 집전판(126) 및 정극 단자(30)는 알루미늄으로 이루어진다. 정극 집전체(122)는 대략 5 내지 20㎛의 두께를 갖는 알루미늄박으로 이루어진다. 부극 집전체(142), 부극 집전판(146) 및 부극 단자(40)는 구리로 이루어진다. 부극 집전체(142)는 대략 5 내지 20㎛의 두께를 갖는 동박으로 이루어진다. 세퍼레이터 시트(16)는 폴리올레핀으로 만들어진(이 경우 폴리프로필렌으로 만들어진) 다공질 시트이다. 전지 용기(20)는 알루 미늄으로 만들어지고, 바닥을 갖는 튜브 모양의 본체(전지 케이스)(22)와, 본체(22)의 상단 개구부를 밀봉하는 덮개체(전지 덮개)(24)를 구비한다. 이 용기(20)에 권회형 전극체(10)가 수용된다. 정극 단자(30) 및 부극 단자(40)는 덮개체(24)를 관통해서 용기(20)의 외측으로 연장된다. 이들 단자(30, 40)는 나사(32, 42)에 의해 덮개체(24)에 각각 고정된다. 부극 단자(40)와 덮개체(24)는 절연체(26)에 의해 서로 분리되어 있다. 덮개체(24)는 전해액 등을 주입하는 액체 주입구(27)를 갖는다. 액체 주입구(27)는 2차 전지(1)의 통상의 사용 중에는 밀봉된다. 덮개체(24)에는 안전 밸브(28)가 제공된다. 안전 밸브(28)는 용기(20)의 내부 압력이 미리 정해진 설정값을 초과하면 용기(20)의 내부와 외부를 자동적으로 서로 연통시켜서 용기(20)의 내부 압력을 해방하도록 설계된다.

2차 전지(1)의 정극 활물질층(124)은 제1 천이 금속 원소로서 니켈과 다른 금속 원소로서 코발트를 함유하는 리튬-니켈 함유 복합 산화물로 실질적으로 구성되는 정극 활물질을 주성분으로 한다. 정극 활물질은, 일반식: LiNi_1-xCo_xO₂(0 < x < 0.5, 바람직하게는 0.1 < x < 0.3)으로 표현될 수 있다. 다르게는, 다른 정극 활물질로서 5 내지 30㎛의 입경을 갖는 LiCoO₂, LiNiO₂ 등이 사용될 수 있다. 이 예에 따른 2차 전지(1)에서는, 일반식에 있어서의 x가 대략 0.2인 리튬-니켈 함유 복합 산화물(즉, LiNi_0.8Co_0.2O₂로 표현되는 복합 산화물)이 정극 활물질로 사용된다. 정극 활물질층(정극 전극재)(124)은 도전성 카본 블랙(CB) 및 결착재로서의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 더 함유한다. 이들 재료는, 정극 활물질:CB:PTFE의 질량비가 대략 85:10:5인 비율로 함유된다. 도시된 정극 시트(12)의 각각은 정극 활물질, CB 및 PTFE로 이루어지는 혼합물을 페이스트 형태로 균일하게 혼련하고, 편면 코팅막의 두께가 대략 50㎛정도가 되도록 다이 코터기(die coater machine)를 사용하여 정극 집전체(122)(대략 15㎛의 두께를 갖는 알루미늄박)에 페이스트를 연속 코팅하고, 페이스트를 건조한 후, 마무리로 전극의 두께가 대략 100㎛가 되도록 압연 롤러기를 통해서 페이스트를 견고하게 압착되어 얻어진다.

한편, 부극 활물질층(그라파이트층)(144)을 구성하는 부극 전극재는, 부극 활물질로서 카본 블랙(CB)을 주성분으로 하고, 결착재로서 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 함유한다. 이들 재료는 예를 들면 CB:PTFE의 질량비가 대략 90:10인 비율로 함유된다. 도시된 부극 시트(14)의 각각은 부극 활물질과 PTFE로 이루어진 혼합물을 페이스트 형태로 균일하게 혼련하고, 편면 코팅막이 대략 40㎛의 두께가 되도록 다이 코터기를 사용하여 부극 집전체(142)(이 경우에는 대략 10㎛의 두께를 갖는 동박)에 페이스트를 연속 코팅하고, 페이스트를 건조한 후, 대략 80㎛의 두께를 갖는 시트가 얻어지도록 압연 롤러기를 통해서 견고하게 압착되어 얻어진다. 상술된 바와 같이, 각각의 정극 시트(12) 및 각각의 부극 시트(14)에서는, 전해액용 유기 용매에 노출된 때에도 팽윤, 박리 등의 발생을 방지하기 위하여 활물질층(124, 144)이 각각 집전체(122, 142)와 견고하고 밀착되어 부착된다. 따라서, 브러싱 등과 같은 물리적 및 기계적 조작이 수행되어도, 활물질층(전극재)(124, 144)은 각각 집전체(122, 142)로부터 용이하게 박리될 수 없다. 예를 들면, 정극 시트(12) 및 부극 시트(14)가 수중에 초음파 발진기를 설치한 세정조에 침지되고 10분 동안 진동 에너지가 인가되더라도, 50％이상의 전극재(124) 및 50％이상의 전극재(144)는 박리되지 않고 유지된다.

전극체(10)는 전해액(도시 생략)에 함침되어 있다. 전해액을 구성하는 유기 용매로서는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트(EMC), 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥소란 등으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질이 사용될 수 있다. 이 예에 따른 2차 전지(1)에서는, 디메틸카보네이트와 에틸메틸카보네이트를 7:3의 비율(질량비)로 함유한 혼합 용매가 사용된다. 또한, 전해액을 구성하는 전해질(지지염)로서는, 불소를 구성 원소로 함유하는 다양한 리튬염으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질이 사용될 수도 있다. 예를 들면, LiPF₆, LiBF₄, LiAsF₆, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiN(CF₃SO₂)₂, LiC(CF₃SO₂)₃ 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 물질이 사용될 수 있다. 이 예에 따른 2차 전지(1)에서는, 전해질로서 대략 1mol/l의 농도의 헥사플루오로인산 리튬(LiPF₆)이 사용된다.

다음으로, 도 3을 참조하여 리튬 이온 2차 전지(1)의 처리에 대하여 설명한다. 도 3은 공정의 개략을 도시하는 흐름도이다. 이 예에 따른 2차 전지를 처리하는 방법은 집전체에 부착된 전극재를 박리하는 박리 공정(스텝 S200), 및 박리된 전극재를 회수하는 회수 공정(스텝 S300)을 포함한다. 이들 공정은 다음과 같이 개략된다. 즉, 박리 공정(스텝 S200)에서는, 폐 리튬 이온 2차 전지로부터 전극이 제거되고(스텝 S210), 다음으로, 유기 술폰산을 주성분으로 하는 박리제(즉, 수용액으로서의 박리액)이 전극에 공급 및 노출되고(스텝 S220), 전극과 박리제를 노출시킨 상태에서 미리 정해진 시간 동안 유지하는 에이징 처리가 더 수행된다(스텝 S230). 에이징 처리의 결과로서, 집전체의 표면에 부착된 전극재가 박리되거나 집전체의 표면으로부터 떠오를 수 있다.

그 다음으로, 에이징 처리를 마친 전극은 초음파 발진기를 구비한 수조에 침지되고, 미리 정해진 시간(바람직하게는 10 내지 60초, 예를 들면 30초) 동안 초음파 물 세정된다(스텝 S240). 그런 후, 남아있는 전극재가 물 분사 세정(water jet cleaning)을 통해, 즉 전극의 집전체의 표면에 물을 분사함으로써 제거된다(스텝 S250). 이들 처리에 의해, 폐 전극의 집전체의 표면에 부착된 전극재의 거의 전부가 박리될 수 있다. 이와 같이 전극재가 제거된 집전체가 적당한 집전체 회수 용기 내로 회수된다(스텝 S260). 한편, 집전체로부터 제거된 전극재는 초음파 물 세정을 통해 전형적으로는 분말화된 상태로 수중에 분산된다. 따라서, 이 분산된 상태의 전극재가 다음 회수 공정(스텝 S300)에서 회수된다.

회수 공정(스텝 S300)에서는, 먼저 분말화된 활물질을 함유하는 전극재가 분산되어 있는 분산액이 회수되고(스텝 S310), 분산 액에 응집제가 첨가되어 전극재(활물질)가 수중에서 응집되어, 바람직하게는 플록(floc)의 상태로 바뀐다(스텝 S320). 그런 후, 응집된 플록형 전극재(활물질)는 (예를 들면, 여과 등에 의해) 수성 용매로부터 분리되고(스텝 S330), 플록의 상태로 존재하는 전극재(활물질)가 회수된다(스텝 S340).

이하, 상기 2차 전지를 처리하는 방법에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 특별히 한정하는 것을 의도한 것이 아니지만, 리튬 이온 2차 전지(1)의 각각의 긴 시트형 정극(12)을 구성하는 정극 집전체(122)(알루미늄박)로부터 정극 전극재(활물질)(124)가 박리되어 회수되는 예에 대해서 설명한다. 우선, 스텝 S210의 폐 리튬 이온 2차 전지(1)의 분해 및 정극 시트(12)의 제거에 대해서 설명한다. 리튬 이온 2차 전지(1)는 예를 들면 다음과 같이 분해될 수 있다. 폐 리튬 이온 2차 전지(1)가 준비되고 전지 용기(20)가 개방된다. 2차 전지(1)를 개방하는 방법은, 용기(20)에 관통 구멍을 뚫는 방법, 액체 주입구(27)의 시일을 해제하는 방법, 안전 밸브(28)를 작동시키는 방법 등으로부터 적절하게 선택되는 것이 적절하다. 그런 후, 리튬 이온 2차 전지(1)는 감압 하에서 가열되어 전지 용기(20) 내의 전해질 및 유기물 등의 휘발성 성분을 제거한다. 더욱 구체적으로는, 우선, 개방된 2차 전지(1)는 감압(예를 들면, 대략 50㎪) 하에서 가열 처리(예를 들면, 대략 85℃에서 30분간)되어, 저비점의 DMC의 대부분을 휘발시킨다. 다음으로, 온도가 더욱 상승되어(예를 들면, 약 102℃에서 30분간) 남아있는 유기 용매(주로 EMC)를 휘발시킨다. 그 다음에, 가열 후에 남은 전지를 구성하는 재료가 추가 가열(예를 들면, 대략 160℃로)되어, 전해질(이 경우에는 LiPF₆)을 열분해시키고, 전지의 열분해된 재료를 함유하는 기체(분해 가스)가 제거된다. 그런 후, 가열 온도를 약 300℃로 설정하여, 전지를 구성하는 나머지 재료로부터 세퍼레이터를 열분해하여 제거한다. 마지막으로, 가열 온도를 대략 400℃로 설정하여, 전지를 구성하는 나머지 재료로 부터 전극재에 함유된 결착재(이 예에서는 PTFE)를 열분해시켜서 제거한다. 이와 같이 전해질 및 유기 재료 등과 같은 휘발성 성분을 제거한 후, 권회형 전극체(10)가 취출된다. 권회형 전극체(10)의 권회 상태를 해제해서(풀어서) 부극 시트(14)로부터 분리된 시트형(전형적으로는 긴) 정극 시트(12)가 취출된다. 복수개의 전극체(10)(즉, 복수개의 전지)로부터 얻어진 분리된 정극 시트(12)는 용접 등을 통해 길이 방향으로 서로 연결된다. 예를 들면, 각 정극 시트(12)의 길이 방향의 단부에 부착된 정극 활물질이 제거되고, 이들 단부가 용접 등을 통해 서로 연결된다. 처리 대상인 전극으로서 이와 같이 연결된 정극 시트(정극 시트 연결체)를 사용하여, 이하에서 설명될 박리 처리가 수행된다.

도 4는 박리 처리에 사용되는 장치의 구성의 일 예를 개략적으로 도시한다. 대략적으로 말하면, 도 4에 도시된 처리 장치(300)는, 공급부(310)로부터 송출된 정극 시트가 박리조(320) 내에서 박리제(322)에 노출되고(도 4에서는 박리제(322)가 정극 시트 상에 분무됨), 초음파 세정조(330) 및 물 분사 세정조(340)를 순차 통과하고, 그런 후, 집전체 회수 용기(70) 내로 회수되도록 구성된다. 박리 공정에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 정극 시트 연결체(314)가 공급부(310) 둘레에 롤 형상으로 권선된다. (주로 정극 활물질 및 카본 블랙인) 정극 활물질층(즉, 정극 전극재, 124)은 정극 시트[연결체(314)]를 구성하는 알루미늄박(122)의 표면에 층상으로 부착된다. 이 예에 따른 공급부(310)로부터 연속적으로 풀리는 정극 시트[연결체(314)]는, 이 예에 따른 전극 유지 수단으로서 역할을 하는 2개의 네트, 즉 내측 반송 네트(311)와 외측 반송 네트(312) 사이에서 유지되어 박리조(320)까 지 안내된다.

다음으로, 적당한 유기 술폰산 화합물을 주성분으로 하는 박리제(박리액)(322)가 박리조(320)까지 안내된 정극 시트 연결체(314)에 공급되어 노출된다(스텝 S220). 이 경우에서, 박리제(322)는 정극 시트 연결체(314) 상으로 분무된다. 보다 구체적으로, 이 예에 따른 공급 수단은 다음과 같이 구성된다. 즉, 분무 펌프(324)를 거쳐 박리제(322)를 수용하는 박리제 탱크(323)에 연결된 분무 노즐(325)이 박리조(320)에 배치된다. 미리 정해진 양의 박리액(322)이 정극 시트 연결체(314)를 향해 분무 노즐(325)로부터 분무된다. 정극 시트 연결체(314) 및 박리제(322)는 정극 전극재가 박리제로 젖게 될 정도(100㎠ 당 1.0 내지 2.0g)로 서로 노출되는 것이 적절하다. 반송 네트(311, 312)의 속도, 분무 노즐(325)의 분무량 등이, 정극 전극재가 박리제로 젖게 될 정도로 박리제가 부착되도록 조정될 수 있다. 정극 시트 연결체(314)에 부착하지 않은 과도한 박리제는 박리조 바닥 구멍(326)으로부터 박리제 회수 탱크(60) 내로 수집되고, 박리제 탱크(323)로 전달되어 재이용된다. 여기서, 박리제(322)로서 벤젠술폰산 수용액이 사용되고 있음을 알아야 한다.

정극 시트 연결체(314)는 박리제(322)가 분무된 후, 박리조(320) 내로 미리 정해진 시간 동안 이동된다. 이 시간 동안, 정극 시트 연결체(314)와 박리제를 서로 노출시켜 유지하는 처리(에이징 처리)가 수행된다(스텝 S230). 에이징 과정에서는, 박리제의 유기 술폰산에 의해 각각의 정극 시트(12)를 구성하는 알루미늄박(122)으로부터 활물질층(정극 전극재)(124)이 박리된다. 즉, 에이징 과정에서, 박리제의 유기 술폰산 성분이 정극 전극재(124)에 침투해서, 알루미늄박의 표면에 도달하고, 알루미늄박(122)의 표면에 부착되어 있는 정극 전극재(124)의 결착력을 약화시켜서, 알루미늄박(122)의 표면으로부터 정극 전극재(124)가 떠오르게 할 수 있다.

정극 시트 연결체(314)가 에이징 처리를 거친 후, 물리적인 진동 에너지가 가해진다(스텝 S240). 이 예에서는, 초음파 발진기(332)가 진동 수단으로서 제공된다. 즉, 정극 시트 연결체(314)는, 초음파 발진기(332)를 갖는 초음파 세정조(330)에 미리 정해진 시간(이 경우에는 30초) 동안 침지된다. 초음파 세정 처리를 통해, 박리제에 노출됨으로써 결착력이 약해진 정극 전극재(124)에 진동 에너지를 가해지고, 따라서 정극 전극재(124)가 알루미늄박(122)으로부터 확실하게 박리될 수 있다. 박리된 정극 전극재(124)는 미세하게 분말화되어 수중으로 분산된다.

초음파 세정후, 정극 시트 연결체(314)는 물 분사 세정조(340)를 더 통과함으로써 세정된다(스텝 S250). 이 경우, 정극 시트 연결체(314)의 알루미늄박의 표면에 물이 분사되어, 알루미늄박에 남아 있는 정극 전극재(124)를 씻어낸다. 물 분사 세정의 단계에서는, 정극 전극재(124)는 알루미늄박의 표면에 대한 결착력을 거의 갖지 않는다. 따라서, 정극 전극재(124)는 고압수(소위 제트 샤워수)로 용이하게 씻겨질 수 있다. 따라서, 초음파 세정조(330)를 통과하는 중에 박리되지 않은 정극 전극재(124)의 일부가 알루미늄박(122)으로부터 제거될 수 있다.

그 후, 정극 시트 연결체(314)는 실질적으로 정극 집전체[긴 알루미늄박(122)]로 만들어진 알루미늄 재료로서 회수 용기(70) 내로 회수된다(스텝 S260). 이렇게 회수된 정극 집전체(알루미늄박)는 알루미늄 재료(소재)로서 다양한 용도로 재이용될 수 있다. 박리제는 알루미늄으로 만들어진 정극 집전체를 거의 용해하지 않는다. 따라서, 알루미늄박은 효과적으로 회수될 수 있다(예를 들면, 박리 처리 전의 정극 집전체에 함유되어 있었던 알루미늄 재료의 대략 99.5질량％ 이상). 이 방식으로, 정극 집전체는, 실질적으로 정극 집전체에 정극 활물질 등이 부착되어 있지 않는 상태에서, 정극 시트의 각각으로부터 금속 광택을 갖는 고품질의 알루미늄 재료(긴 알루미늄박)로서 회수될 수 있다.

박리 처리의 조건은, 예를 들면, 장치에 요구되는 처리 능력, 정극 집전체의 재질, 정극 활물질의 조성 등과 같은 다양한 인자에 따라 필요에 따라 조정될 수 있다. 예를 들면, 박리제(이 경우에는 벤젠술폰산 수용액)의 농도는 대략 5 내지 50질량％의 범위로 설정될 수 있다. 일반적으로는, 박리제의 농도는 대략 10 내지 30질량％(예를 들면, 대략 10질량％)의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

에이징 처리는 대략 0 내지 60℃의 온도 범위 내에서 수행될 수 있지만, 실온(0 내지 30℃, 특히 10 내지 30℃)에서 에이징 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 에이징 시간은, 박리제가 정극 전극재에 침투해서 알루미늄박의 표면까지 도달하는데 충분한 시간이면 적절하다. 보다 구체적으로는, 에이징 시간은 10초 내지 80초의 범위 내로 설정될 수 있다. 보다 바람직하게는, 에이징 시간은 대략 60초로 설정될 수 있다. 에이징 시간은 처리 조건(예를 들면, 박리제의 농도, 에이징 온도 등)에 따라서 필요한 만큼 조정될 수 있다. 예를 들면, 에이징 온도가 실온이고 박리제의 농도가 10％인 조건 하에서 대략 60초로 설정될 수 있다. 박리제의 농도가 대략 20％인 조건 하에서 에이징 시간은 대략 40초로 단축될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 긴 정극 시트 연결체(314)의 각 부분이 박리조(320)에서 순차적으로 진행되는 태양에서는, 에이징 시간은 정극 시트 연결체(314)의 각 부분이 박리조(320) 내를 진행하는 속도[즉, 정극 시트 연결체(314)의 반송 속도]를 조정함으로써 조정될 수 있다. 이 예에서는, 상술한 바와 같이 에이징 시간이 짧게 설정될 수 있고, 따라서, 정극 시트 연결체(314)의 반송 속도가 아주 높은 속도(예를 들면, 1m/min)로 조정될 수 있다. 따라서, 긴 정극 시트 연결체(314)의 각 부분이 연속적으로 박리 처리될 수 있다. 그 결과, 권회형 전극을 구비하는 2차 전지(이 경우 리튬 이온 2차 전지)를 구성하는 정극 시트의 처리 효율이 향상된다. 사용되는 박리제의 농도, 분사 노즐의 분무량 등은 박리 처리가 상기 반송 속도에서 적절하게 수행되도록 결정될 수 있다. 처리 능력은 복수의 장치 또는 박리조를 병렬 배치함으로써 더욱 향상될 수 있다. 정극 시트 연결체(314)로의 박리제의 부착량은, 정극 시트 연결체(314)의 정극 전극재(124)가 박리제로 젖게 될 정도(보다 구체적으로는, 정극 시트 100㎠당 1.0 내지 2.0g)로설정되면 적절하다. 정극 시트 연결체(314)의 반송 속도 및 분무 노즐(325)의 정량적 분무량은 박리제의 부착량이 상술된 바와 같이 설정되도록 적절하게 조정될 수 있다.

다음으로, 박리조(320), 초음파 세정조(330) 및 물 분사 세정조(340)에서 박리된 전극재(124)의 회수 처리에 대해서 설명한다. 각 조에 저류되어 있는 박리된 정극 활물질(124)은, 펌프(75)를 사용하여 적당한 타이밍에서 물과 함께 빨아 올려서 응집조(350) 내로 수집된다. 보다 구체적으로는, 박리된 정극 전극재(124)는 박리조 바닥 구멍(326), 초음파 세정조 바닥 구멍(333), 물 분사 세정조 바닥 구멍(342) 각각으로부터 각각 회수관(74)을 통해 응집조(350) 내로 회수된다(스텝 S310). 이렇게 회수된 박리된 정극 전극재(124)는 초음파 세정 등에 의해 분말화된다.

계속해서, 응집조(350)의 내부를 교반하면서 펌프(78)를 사용해서 응집제를 공급하여, 박리되고 분말화된 정극 전극재(124)를 응집하는 처리가 수행된다(스텝 S320). 이 응집제의 첨가에 의해, 박리되고 분말화된 정극 전극재(124)는 큰 플록 형상으로 응집조(350)의 바닥에 침전되고, 상청액(물)은 고액 분리에 의해서 투명하게 된다. 예를 들면, 비이온계 고분자 응집제 또는 음이온계 고분자 응집제가 바람직한 응집제로서 사용될 수 있다. 특히 바람직하게는, 아크릴산 나트륨과 아크릴아미드의 공중합체의 용액이 응집제로서 사용될 수 있다. 응집제로서 아크릴산 나트륨과 아크릴아미드의 공중합체의 용액을 사용함으로써, 소량으로 높은 응집 능력을 실현할 수 있다.

다음으로, 정극 전극재(124)는, 예를 들면 여과, 원심 분리 등에 의해 액체 상태로부터 플록형의 박리된 정극 전극재(124)를 분리함으로써 회수될 수 있다(스텝 S330). 여과를 통해 분리가 수행될 경우에는, 예를 들면, 가압 탱크식 여과기 또는 압축 필터식 여과기 등이 사용될 수 있다. 이 예에서는, 플록형의 박리된 정극 전극재(124)가 물과 함께 펌프(80)를 사용해서 가압식 여과기(81)로 보내지고, 콕(82)이 폐쇄되어, 여과재 상의 플록형의 정극 전극재(124)와, 여과재 아래의 물로 각각 분리하고, 플록형의 정극 전극재(124)가 여과재로부터 취출되어 회수된다. 한편, 여과재 아래의 물은 수조(65)로 순환되어 재이용된다.

이렇게 회수된 정극 전극재(124)는, 필요에 따라, 정극 전극재(124)를 구성하는 성분들로 분리될 수 있고, 이들 성분은 개별적으로 회수될 수도 있다. 예를 들면, 정극 전극재(124)는 강산(염산, 질산, 황산 등)을 사용하여 용해되어 리튬 성분 및 천이 금속 성분이 혼합 상태로 용해된 산 용액을 얻고, 리튬 성분 및 천이 금속 성분이 적절한 분리 방법(예를 들면, 이온 교환, 전기 분해, 침전 분리 등) 등을 사용해서 분리된다. 정제된 후, 리튬 성분 및 천이 금속 성분은 각각 염, 산화물 또는 금속으로서 회수될 수 있다. 회수된 재료로부터 다시 원하는 복합 산화물(즉, 활물질)이 형성될 수 있다.

상술된 바와 같이, 이 예에 따르면, 정극 활물질을 함유하는 정극 전극재가 부착되어 있는 정극 집전체를 갖는 (정극 시트를 서로 연결하여 얻은) 정극 시트 연결체를 박리제로 처리함으로써, 정극 집전체로부터 정극 전극재가 부분적으로 또는 거의 전체적으로 자연 박리된다. 이 효과는, 유기 술폰산과 정극 집전체를 구성하는 알루미늄박의 표면의 산화막과의 반응을 통해 황산 알루미늄이 생성될 수 있다는 사실에 기초할 수도 있지만, 본 발명의 기술적 범위는 상술된 바와 같은 작용 및 메커니즘으로 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다. 박리제에의 노출 후에도 정극 집전체 상에 정극 전극재가 부분적으로 또는 전체적으로 남아있다고 하더라도, 정극 집전체에 가해지는 정극 전극재의 부착력은 유기 술폰산으로의 노출을 통해 약화된다. 따라서, 남아있는 정극 전극재는 물리적인 진동 에너지를 가하는 수단(예를 들면, 초음파 세정)이나 정극 전극재를 씻어내는 수단(예를 들면, 물 분사 세정)을 제공함으로써 정극 집전체로부터 용이하게 제거될 수 있다. 이 방식으로, 정극 집전체 상에 정극 활물질을 갖는 각각의 정극 시트로부터, 표면에 정극 활물질 등이 거의 부착되지 않은 정극 집전체(알루미늄 재료) 및 정극 활물질이 효율적으로 분리/회수될 수 있다.

또한, 이 예에 따르면, 박리제를 구성하는 유기 술폰산은 정극 집전체(알루미늄)를 용해하는 작용이 매우 약하다. 따라서, 회수된 정극 활물질과 혼합되는 알루미늄의 양이 감소된다. 따라서, 보다 순도가 높은 정극 활물질 구성 성분이 회수된다. 회수된 재료는 리튬 이온 2차 전지용의 정극 활물질(리튬/천이 금속 함유 복합 산화물)의 제조 등의 용도에 적절하게 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 이 예에 따르면, 리튬 이온 2차 전지에 포함된 다양한 재료가 높은 유용성을 보장하는 형태로 회수될 수 있다. 또한, 이들 회수된 재료는 효과적으로 재이용된다. 또한, 이 예에 따르면, 유기 술폰산 화합물을 함유하는 박리제는 정극 시트 연결체와의 단시간(예를 들면, 대략 60초)의 노출을 통해 박리 처리를 완료한다. 따라서, 박리 처리를 수행하는 장치에서의 정극 시트 연결체의 반송 속도가 높게 설정될 수 있고(예를 들면, 1m/min), 따라서, 정극 시트 연결체의 각 부분이 연속적으로 박리 처리될 수 있다. 결국, 다수의 리튬 전지를 처리하는 연속 운전 가능한 장치가 제공될 수 있다.

예 1에서는, 정극 전극재가 리튬 이온 2차 전지의 각각의 정극 시트를 구성 하는 정극 집전체(알루미늄박)로부터 박리 및 회수된다. 그러나, 유사한 처리 방법이, 리튬 이온 2차 전지의 각각의 부극 시트를 구성하는 부극 집전체(동박)로부터 부극 전극재가 박리 및 회수되는 경우에도 적용될 수 있다.

예 1에서는 박리제가 정극 시트[이 예에서는 상술된 연결체(314)] 상으로 분무되지만, 각각의 정극 시트의 정극 전극재를 박리제로 젖게 할 수 있는 한, 박리제를 공급하기 위한 임의의 적절한 수단이 사용될 수 있다. 예를 들면, 대량의 박리제에 각각의 정극 시트가 침지될 수도 있고, 또는 디핑 처리 등을 통해 박리제가 각각의 정극 시트의 양면에 도포될 수도 있다. 그러나, 각각의 정극 시트가 대량의 박리제에 침지되어 박리를 수행하는 경우, 박리제의 반복된 사용 때문에 양호한 박리 상태의 유지가 불가능할 수도 있다. 그러나, 분무 방법이 채용되면, 각각의 긴 정극 시트의 각 부분은 신선한 박리제에 일정하게 노출되고, 따라서 양호하고 안정된 박리 상태가 유지될 수 있다. 또한, 침지 방법에서는 대량의 박리제(예를 들면, 분무 방법의 경우의 박리제량의 10 내지 20배)에 각각의 정극 시트가 침지될 필요가 있고, 따라서 유닛 당 사용되는 박리제의 양은 막대하다. 반면에, 분무 방식에서는, 소량의 박리제의 분무로 충분하고, 따라서, 유닛 당 사용되는 박리제이 양이 저감될 수 있다. 그 결과, 박리제의 배수 처리가 용이하게 되는 장점이 있다. 또한, 예 1에서는, 복수개의 전극체로부터 얻어지고 미리 길이 방향으로 연결시킨 정극 시트[정극 시트 연결체(314)]가 박리 처리되지만, 박리 처리의 태양은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 독립된 개개의 권회형 전극체(정극 시트 및 부극 시트를 포함)가 그대로 공급부에 세트하고, 전극체의 권회 상태를 해제하면서 정극 시트가 부극 시트로부터 분리되고, 그런 후 정극 시트가 박리조로 도입되어 박리 처리를 행할 수도 있다.

박리 처리될 수 있는 2차 전지의 전극은, 예 1에서 나타낸 바와 같이 통상의 사이클 수명이 종료한 폐전지로부터 분해를 통해 회수된 전극으로 제한되지 않고, 예를 들면, 양 전극, 즉 정극 및 부극의 전극 제조 공정으로부터 발생될 수 있는 제품으로 부적합한 전극, 절단 조각 혹은 불필요 전지(예를 들면, 미사용 상태이지만 불필요하게 된 전지)로부터 분해를 통해 회수된 전극 등일 수도 있다.

예 1에서 박리제로서 벤젠술폰산 수용액이 사용되지만, 임의의 적절한 유기 술폰산 화합물이 박리제로서 사용될 수도 있다. 도 5는 박리제로서 사용가능하고 유기 술폰산을 주성분으로 하는 대표적인 물질의 명칭, 이들의 화학식, 물에서의 물질의 용해성 및 이들의 대표적인 유도체의 명칭을 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 방향족 술폰산 또는 지방족 술폰산의 화합물은 모두 박리제의 유기 술폰산 화합물로 사용될 수 있다. 또한, SO₃H기의 배치에 의해 발생될 수 있는 도 5에서 언급되지 않은 ortho-, meta-, 또는 para-이성질체, 또는 나프탈렌술폰산에 OH기를 부가한 나프톨술폰산(C₁₀H₆₀HSO₃H) 등과 같은 수용성 유기 술폰산이 사용될 수도 있다. 이들 물질을 총칭하는 유기 술폰산 화합물 중 적어도 1종이, 박리제로서 사용하기 위하여 수성 용매(바람직하게는 물)에 5 내지 50 중량％(바람직하게는, 10 내지 30중량％의 농도로)로 용해된다.

<예 2>

예 2에서는, 예 1의 것과 유사한 구성을 갖는 리튬 이온 2차 전지(1)를 처리할 때, 주로 정극 시트로부터의 정극 전극재의 박리율이 평가되었다. 도 1에 도시된 구성을 갖는 리튬 이온 2차 전지(1)가 준비되었다. 이들 2차 전지(1)의 안전 밸브(28)가 각각 개방되고, 진공 가열 처리, 즉 감압(50kPa) 하에서 200℃에서 2시간, 이어서 500℃에서 3시간 가열되었다. 전극체가 전지로부터 제거되고, 정극 시트가 그로부터 분리되었다. 분리된 각각의 정극 시트는 알루미늄으로 만들어지고, 이의 표면에 정극 전극재의 가열된 잔류물(주로 정극 활물질 및 카본 블랙)이 층상으로 부착되어 있는 정극 집전체를 갖는다. 전극체는 전지로부터 제거되고, 정극 시트는 전극체로부터 분리되었다. 분리된 정극 시트에서, 정극 집전체는 알루미늄으로 만들어지고 전극재가 이의 표면에 층상으로 부착되어 있다. 정극 시트는 길이 방향으로 서로 연결되어 정극 시트 연결체를 형성한다. 처리될 재료로서 정극 시트 연결체를 사용하여, 예 1의 것과 유사한 박리 처리가 도 4에 도시된 구성을 갖는 장치(300)의 도움으로 수행된다. 대략 10질량%의 농도를 갖는 벤젠술폰산의 수용액이 박리제(322)로서 사용된다. 정극 시트 연결체(314)의 반송 속도는 1m/min으로 설정된다. 분무 노즐(325)로부터의 정량적 분무량은 15g/min으로 설정된다. 이 반송 속도와 정량적 분무량에 따르면, 정극 시트 연결체 100㎠ 당 1.5g의 박리제가 부착된다(실제 유효 부착율은 대략 80％이다). 박리조(320)에서의 에이징 온도[즉, 박리조(320) 내의 온도]는 실온으로 설정되고, 에이징 시간[즉, 박리제가 분무된 정극 시트 연결체(314)가 박리조(320) 내에 머무르는 시간]은 대략 60초로 설정된다. 초음파 세정 시간은 대략 30초로 설정된다.

공급부(310)로부터 송출된 정극 시트 연결체(314)는 박리제(322)에 노출된 후, 박리조로 이동되고, 정극 집전체의 표면으로부터 정극 전극재가 점진적으로 떠오르고, 정극 전극재의 일부가 박리조(320)의 바닥에 퇴적된다. 이어지는 초음파 세정에서는, 정극 집전체의 표면으로부터 대부분의 정극 전극재가 미세 분말 형태로 분산되었다. 이 단계에서 정극 전극재의 박리율은 대략 93％이었다. 더욱이, 물 분사 세정에서는, 정극 집전체를 세정하기 위해 사용되는 물에 의해서 정극 집전체 상에 남아있는 대략 5％ 정도의 정극 전극재가 제거된다. 이렇게 회수 용기(70) 내로 회수된 정극 집전체(알루미늄박)는 금속 광택을 가지고, 정극 집전체의 표면 상으로의 정극 전극재의 부착은 거의 관찰되지 않았다. 이 단계에서 정극 전극재의 박리율은 98％이상이었다.

<예 3>

예 3에서는, 에이징 시간을 제외하고는 예 2에서와 동일한 조건 하에서 박리 처리가 수행되었고, 박리의 효과에 대한 에이징 시간의 영향이 평가되었다. 그 결과, 에이징 시간이 10초인 경우에는 박리율이 55％를 초과하지 않았고, 대략 절반의 정극 전극재가 남아있었다. 에이징 시간이 증가됨에 따라 박리율(％)이 상승되었다(20초→76％, 30초→89％). 에이징 시간이 40초를 초과하는 경우에는 박리율이 거의 100％인 것이 확인되었다(40초→98％, 50초→98％, 60초→99％, 70초→99％, 80초→99％). 이들 결과는 또한 에이징 시간이 대략 40초 이상이면, 짧은 에이징 시간을 설정하면서 집전체의 표면에 부착하는 전극재가 실용적인 레벨에서 박리될 수 있다는 것을 보여주었다. 특별히 한정하는 것이 아니지만, 이 예에 따른 박리제를 사용하는 경우, 작업성의 편차 등을 고려해도 에이징(노출) 시간을 대략 60초로 설정하면 충분하다는 것이 인정되었다.

<예 4>

예 4에서는, 박리제를 구성하는 유기 술폰산 수용액이 예 2의 것과 다른 점을 제외하고는 예 2에서와 동일한 조건 하에서 박리 처리가 수행되었고, 정극 집전체(알루미늄박) 및 부극 집전체(동박)의 회수율이 평가되었다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 메탄디술폰산 및 에틸메틸술폰산과 같은 지방족 술폰산과, 예를 들면, 벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 크실렌술폰산 및 나프탈렌 술폰산과 같은 방향족 술폰산이 유기 술폰산으로서 사용되었고, 10질량％의 농도를 갖는 박리제(용매: 물)가 각각 준비되었다. 따라서, 예 2와 유사한 조건 하에서 유사한 박리 처리가 수행되었다(즉, 에이징 시간은 60초로 설정). 이어서, 회수 용기(70) 내로 회수된 정극 집전체(알루미늄박) 및 부극 집전체(동박)를 관찰하니, 모든 집전체가 금속 광택을 갖는 것으로 보였다. 이어서, 회수된 정극 집전체(알루미늄박) 및 부극 집전체(동박)의 감량율이 측정되었다. 도 6은 그 측정의 결과를 나타낸다.

회수 용기(70) 내로 회수된 정극 집전체(알루미늄박) 100㎠ 당의 이론 중량(Al=0.405g)에 대한 알루미늄박 감량율을 산출하니, 어떤 유기 술폰산 수용액이 사용되었는지에 관계없이 감량율이 0.5％이하로 나타났다. 이 예를 통해 유기 술폰산 수용액이 정극 집전체(알루미늄박)를 거의 용해시키지 않고, 박리 및 회수된 전극재에 알루미늄 성분이 혼합되는 것을 억제한다는 것을 확인하였다. 특히, 방 향족 술폰산 수용액의 수용액이 박리제로서 사용되었을 때, 알루미늄박 감량율은 0.12％이하이었다. 즉, 알루미늄 성분이 전극재에 혼합되는 것이 더욱 억제될 수 있었다. 또한, 탄소 골격 구조를 치환하는 술포기의 수가 증가할수록 알루미늄박 감량율이 커지는 것이 확인되었다. 보다 구체적으로, 알루미늄박 감량율은, 1개의 치환기를 갖는 메탄술폰산의 경우 0.35％이었고, 2개의 치환기를 갖는 메탄디술폰산의 경우 0.48％이었다. 한편, 회수 용기(70) 내로 회수된 부극 집전체(동박) 100㎠당 이론 중량(Cu=0.889g)에 대한 동박 감량율을 산출하니, 어떤 유기 술폰산 수용액이 사용되었는지에 관계없이 감량율이 0.05％ 이하인 것으로 나타났다. 유기 술폰산 수용액은 부극 집전체(동박)을 실질적으로 전혀 용해시키지 않고, 박리 회수된 전극재로 구리 성분이 혼합되는 것을 현저하게 억제할 수 있다는 것이 이 예를 통해서 확인되었다.

본 발명의 예시 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 설명된 실시예 및 구성으로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 반대로, 본 발명은 다양한 변형 및 등가 구성을 포함하도록 의도되었다. 또한, 예시 실시예의 다양한 요소가 다양한 조합 및 구성으로 도시되지만, 더 많은, 더 적은 또는 오직 하나의 요소를 포함하는 다른 조합 및 구성도 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (16)

1. 2차 전지의 전극의 집전체로부터 전극재를 박리하기 위해 사용되는 박리제이며,

   상기 박리제는 유기 술폰산 및 유기 술폰산 유도체 중 하나 이상을 함유하는 수용액인, 박리제.
2. 제1항에 있어서, 상기 수용액의 용매는 물인, 박리제.
3. 제2항에 있어서, 상기 수용액 중의 유기 술폰산 및 유기 술폰산 유도체 중 하나 이상은 5 내지 50질량％의 농도를 갖는, 박리제.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 술폰산은 방향족 술폰산인, 박리제.
5. 제4항에 있어서, 상기 방향족 술폰산은, 벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 크실렌술폰산 및 나프탈렌술폰산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질인, 박리제.
6. 집전체와 상기 집전체에 부착된 전극재로 이루어진 전극을 구비한 2차 전지 를 처리하는 방법이며,

   상기 전극을 유기 술폰산 및 유기 술폰산 유도체 중 하나 이상의 수용액으로 이루어진 박리제에 노출시켜, 상기 집전체로부터 상기 전극재를 박리하는 공정을 포함하는, 2차 전지의 처리 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 박리제를 상기 전극 상으로 분무하여 상기 전극과 박리제를 서로 노출시키는, 2차 전지의 처리 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 박리제에 노출되어 있는 전극을 진동시키는 공정을 더 포함하는, 2차 전지의 처리 방법.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 박리된 전극재로부터 활물질 또는 활물질의 구성 성분을 회수하는 공정을 더 포함하는, 2차 전지의 처리 방법.
10. 제9항에 있어서, 집전체로부터 박리된 전극재를 함유하는 회수된 액체에 응집제를 공급하여 전극재를 응집시키는 공정을 더 포함하는, 2차 전지의 처리 방법.
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 전지는, 리튬과 1종 또는 2종 이상의 천이 금속 원소를 구성 원소로 하는 금속 복합 산화물로 구성된 정극 활물질을 포함하는 리튬 2차 전지인, 2차 전지의 처리 방법.
12. 집전체와 상기 집전체에 부착된 전극재로 이루어진 전극을 구비한 2차 전지를 처리하기 위한 장치이며,

    상기 전극을 유지하기 위한 전극 유지 수단과,

    상기 유지된 전극에 유기 술폰산 및 유기 술폰산 유도체 중 하나 이상의 수용액으로 이루어지는 박리제를 공급하기 위한 공급 수단과,

    박리제가 공급된 전극을 진동시키기 위한 진동 수단을 포함하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 공급 수단은 상기 전극 상으로 박리제를 분무하는, 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 진동 수단은 초음파 발진기를 포함하는, 장치.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 긴 시트 형상이고,

    상기 공급 수단이 상기 유지된 전극에 박리제를 연속적으로 공급함에 따라, 상기 전극 유지 수단도 상기 유지된 전극을 이동시키는, 장치.
16. 2차 전지의 전극의 집전체로부터 전극재를 박리하는 박리제로서 유기 술폰산 및 그 유도체 중 하나 이상을 함유하는 수용액의 사용.

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