KR20140071541A - Method for Recovering of Lithium Hydroxide from Spent Liquor from Manufacturing of Lithium Iron Phosphate and Lithium Hydroxide Prepared Therefrom - Google Patents

Method for Recovering of Lithium Hydroxide from Spent Liquor from Manufacturing of Lithium Iron Phosphate and Lithium Hydroxide Prepared Therefrom Download PDF

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KR20140071541A
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강성훈
길효식
정왕모
강민석
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a method for recovering a lithium hydroxide (LiOH) solution, comprising producing lithium iron phosphate (LiFePO_4) by a hydrothermal method or a supercritical hydrothermal method, inducing precipitation in a remaining liquid waste after producing lithium iron phosphate, and removing the precipitate to recover a lithium hydroxide (LiOH) solution; and to a lithium hydroxide (LiOH) solution prepared therefrom.

Description

리튬 철 인산화물의 제조 폐액으로부터 수산화 리튬 용액을 회수하는 방법 및 이로부터 제조된 수산화 리튬 용액 {Method for Recovering of Lithium Hydroxide from Spent Liquor from Manufacturing of Lithium Iron Phosphate and Lithium Hydroxide Prepared Therefrom}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for recovering a lithium hydroxide solution from a waste solution of a lithium iron phosphate and a lithium hydroxide solution prepared therefrom,

본 발명은 리튬 철 인산화물(LiFePO4)의 제조 폐액으로부터 수산화 리튬(LiOH) 용액을 회수하는 방법과 이로부터 제조된 수산화 리튬 용액에 관한 것이다. The present invention relates to a method for recovering a lithium hydroxide (LiOH) solution from a waste liquid for production of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and a lithium hydroxide solution prepared therefrom.

IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다. As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a "ubiquitous society" capable of providing high quality information services regardless of time and place.

이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. As a development base for such a ubiquitous society, a lithium secondary battery occupies an important position.

리튬 이차전지는 다른 이차전지에 비해 작동 전압 및 에너지 밀도가 높을 뿐 아니라 오래 사용할 수 있어 기기의 다양화와 복합화에 따른 복잡한 요구조건을 충족시킬 수 있는 특성이 있다. The lithium secondary battery has a higher operating voltage and energy density than other secondary batteries and can be used for a long time, so that it can meet the complex requirements for diversification and combination of devices.

최근 종래의 리튬 이차전지 기술을 더욱 발전시켜 전기자동차 등 친환경 수송시스템뿐만 아니라, 전력저장 등으로 응용분야를 확대하기 위한 노력이 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 2. Description of the Related Art [0002] Recently, efforts have been actively made worldwide to expand the application field of lithium secondary battery technology by further developing the conventional lithium secondary battery technology, as well as an environmentally friendly transportation system such as an electric vehicle.

리튬 이차전지의 구성요소 중에서 양극재는 전지 내에서 전지의 용량 및 성능을 좌우하는데 중요한 역할을 한다. Among the components of the lithium secondary battery, the cathode material plays an important role in determining the capacity and performance of the battery in the battery.

처음으로 채용된 LiCoO2는 초기의 부족한 성능을 도핑이나 표면개질이라는 기술을 채용하여 지속적인 발전을 거듭하면서 최근 4.3 V에 가까운 충전전압에서도 적용 가능하게 되었다. LiCoO 2, the first to be adopted, has been able to apply its charge characteristics to the recent charge voltage of 4.3 V, while continuing to develop it by adopting a technique called doping or surface modification.

한편으로 응용기기가 복잡해지면서 요구되는 특성도 한층 강화되었다. 높은 작동전압 뿐만 아니라 고용량이 요구되면서 새로운 재료에 대한 연구개발이 시작되었고, 그 중에서도 LiNi1?xMxO2, Li[NixMnyCoz]O2, Li[Ni0.5Mn0.5]O2 등 다양한 재료들이 개발되기에 이르렀다. On the other hand, the complexity of the application equipment has further strengthened the required characteristics. Research and development of new materials have begun with high operating voltage as well as high capacity. Among them, LiNi 1? X M x O 2 , Li [Ni x Mn y Co z ] O 2 , Li [Ni 0.5 Mn 0.5 ] O 2 and so on.

최근에는 고유가에 따라 전기자동차용 개발이 활발해지면서 고안전성의 새로운 재료가 필요하게 되었고, 이러한 요구에 수렴하여 LiMn2O4, LiFePO4와 같은 안전성이 매우 우수한 재료가 개발되었다. In recent years, development of electric vehicles has become more active due to high oil prices, and new materials with high safety have become necessary. In response to these demands, highly safe materials such as LiMn 2 O 4 and LiFePO 4 have been developed.

이러한 양극재들을 제조하는 방법 중 가장 널리 알려진 방법으로는 고상 반응법이 있다. 고상 반응법은 금속 산화물을 제조하기 위해 전통적으로 많이 사용해오던 기술이어서 접근이 용이하다는 장점이 있으나, 고온에서 합성하기 때문에 시료의 입자크기가 급격히 증가하여 표면적이 감소하고 리튬 이온의 확산이 감소하여 전지성능이 저하되는 단점을 안고 있다. The most widely known method for producing such cathode materials is a solid phase reaction method. The solid-phase reaction method is advantageous in that it is easy to approach because it is a technique that has been conventionally used to manufacture metal oxides. However, since the synthesis is performed at a high temperature, the particle size of the sample is rapidly increased to decrease the surface area and the diffusion of lithium ions, And the performance is deteriorated.

구체적으로, LiFePO4를 고상 반응법으로 제조하는 경우에는, 과량의 질소 기체를 흘려주거나 균일한 출발물질을 사용하여 Fe3+이온에 의한 Fe2O3, Li3Fe2(PO4)3와 같은 불순물 형성을 최소화하여야 한다. Specifically, when LiFePO 4 is produced by a solid-phase reaction method, Fe 2 O 3 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and Fe 2 O 3 produced by an Fe 3+ ion are reacted with an excessive amount of nitrogen gas or by using a homogeneous starting material The same impurity formation should be minimized.

또 다른 LiFePO4의 제조방법으로는 수열법 또는 초임계수열법이 당업계에 알려져 있다. As another method for producing LiFePO 4 , a hydrothermal method or supercritical water heating method is known in the art.

그러나, 수열법 또는 초임계 수열법으로 LiFePO4를 제조하는 경우에는 과량의 리튬 공급원을 투입해야 하는 반면에, LiFePO4의 합성에 참여한 리튬 이온을 제외한 나머지 리튬 이온들은 제조 폐액에 녹은 채로 버려지고 있는 실정이다. However, when LiFePO 4 is produced by the hydrothermal method or the supercritical hydrothermal method, an excessive amount of lithium source should be supplied, while lithium ions other than lithium ions participating in the synthesis of LiFePO 4 are dissolved in the manufacturing waste liquid It is true.

리튬 금속은 고가의 희귀금속으로서, 전량 해외에서 수입하여 사용하고 있는최근 실정이다. 최근, 바닷물에서 리튬 금속을 회수하는 기술들이 많이 연구되고 있으나, LiFePO4의 제조 폐액으로부터 리튬 이온들을 회수하는 기술은 현재까지 알려지지 않고 있다. Lithium metal is a rare metal of high price, and it is a recent situation that the entire amount is imported from abroad. Recently, a lot of techniques for recovering lithium metal from seawater have been researched, but the technology of recovering lithium ions from the waste liquid for manufacturing LiFePO 4 has not been known to date.

따라서, 본 출원의 발명자들은 LiFePO4의 제조 폐액으로부터 리튬 이온을 회수하는 기술 및 본 발명의 방법에 따라 회수된 수산화 리튬 용액을 제공하고자 한다. Therefore, the inventors of the present application intend to provide a technique for recovering lithium ions from a waste liquid for producing LiFePO 4 and a recovered lithium hydroxide solution according to the method of the present invention.

본 발명에 따른 수산화 리튬 용액은, 철(Fe)의 염으로부터 제공되는 음이온과 결합하여 물에 용해되기 어려운 난용성 염을 이루는 +1가 또는 +2가의 산화수를 갖는 금속 양이온의 함량이 리튬 이온 대비 0.01 내지 30 % 인 것을 특징으로 한다.The lithium hydroxide solution according to the present invention is characterized in that the content of metal cations having +1 oxidation or +2 oxidation number which makes it an insoluble salt which is combined with anions provided from a salt of iron (Fe) 0.01 to 30%.

구체적으로, 철(Fe)의 염은 황산철, 탄산철(FeCO3) 및 염화철로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 더욱 구체적으로, 황산철은 황산제일철(FeSO4) 수화물이고, 염화철은 염화제일철(FeCl2) 수화물일 수 있다. 이 경우, 철(Fe)의 염으로부터 제공되는 음이온은 황산 이온(SO4 2-), 탄산 이온(CO3 2-) 또는 염화물 이온(Cl-)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. Specifically, the salt of iron (Fe) may be at least one selected from the group consisting of iron sulfate, iron carbonate (FeCO 3 ) and iron chloride. More specifically, iron sulfate is ferrous sulfate (FeSO 4 ) hydrate, It may be a ferrous chloride (FeCl 2) hydrate. In this case, the anion provided from the salt of iron (Fe) may be at least one selected from the group consisting of sulfate ion (SO 4 2- ), carbonate ion (CO 3 2- ) or chloride ion (Cl - ).

상기 +1가 또는 +2가의 산화수를 갖는 금속 양이온은 +1가의 산화수를 갖는 전이금속, 알칼리 토 금속, +2가의 산화수를 갖는 전이금속 또는 +2가의 산화수를 갖는 전이후금속으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있고, 더욱 구체적으로, 상기 +1가의 산화수를 갖는 전이금속은 은(Ag)이고, 상기 알칼리토 금속은 바륨(Ba), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)일 수 있으며, 상기 +2가의 산화수를 갖는 전이후금속은 납(Pb)일 수 있다. The metal cation having an oxidation number of +1 or +2 is selected from the group consisting of a transition metal having an oxidation number of +1 valence, an alkaline earth metal, a transition metal having an oxidation number of +2 or a metal having a valence of +2 The transition metal having the oxidation number of +1 valence may be silver (Ag), and the alkaline earth metal may be barium (Ba), calcium (Ca), or strontium (Sr) The metal having an oxidation number of +2 valence may be lead (Pb).

이러한 수산화 리튬 용액은, 수열법 또는 초임계 수열법으로 제조된 리튬 철 인산화물(LiFePO4)의 제조 폐액으로부터 얻어질 수 있다. Such a lithium hydroxide solution can be obtained from a manufacturing waste liquid of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) produced by hydrothermal method or supercritical hydrothermal method.

하나의 구체적인 실시예에서, LiFePO4는 철(Fe) 전구체 화합물 수용액, 알칼리화제 및 리튬 전구체 화합물을 1차 혼합하고, 상기 혼합물에 180 내지 550 bar의 압력하의 200 내지 700℃의 범위의 초임계수 또는 아임계수를 2차 혼합 및 건조함으로써 제조할 수 있다. In one specific embodiment, LiFePO 4 is prepared by premixing an aqueous solution of an iron (Fe) precursor compound, an alkalizing agent and a lithium precursor compound and adding to the mixture a supercritical charge in the range of 200 to 700 ° C under a pressure of 180 to 550 bar And secondary mixing and drying of the subcomponent.

경우에 따라서는, 연속적으로 상기 합성된 리튬 금속 복합산화물을 600 내지 1200℃의 범위에서 하소하거나 또는 과립화한 후 하소하여 제조할 수 있다. 상기한 연속적인 하소 또는 과립화한 후 하소하는 과정을 통해 합성된 리튬 복합 산화물 입자의 결정을 성장시키면서 결정간의 밀착도를 향상시킬 수 있다.In some cases, the synthesized lithium metal composite oxide may be continuously calcined or calcined in the range of 600 to 1200 ° C, followed by calcination. The above-mentioned calcination after the continuous calcination or granulation, followed by calcination, can improve the degree of contact between the crystals by growing crystals of the lithium composite oxide particles.

상기 철(Fe) 전구체 화합물, 전술한 바와 같이, 황산철, 탄산철(FeCO3) 및 염화철로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 상기 알칼리화제의 비제한적인 예로는 알칼리금속 수산화물(NaOH, KOH 등), 알칼리토금속 수산화물(Ca(OH)2, Mg(OH)2 등), 암모니아 화합물(암모니아수, 질산암모늄 등) 또는 이들의 혼합물 등일 수 있으며, 리튬 전구체 화합물로는 리튬을 함유하며 이온화가 가능한 수용성 염이라면 제한없이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 질산 리튬, 초산 리튬, 수산화 리튬, 황산 리튬 등이 있다. 특히 수산화 리튬은 리튬 공급원 역할 뿐만 아니라 알칼리성을 증대시키는 역할을 할 수 있다.The iron (Fe) precursor compound, non-limiting examples of the alkali agent, ferrous sulfate, and can be at least one selected from the group consisting of carbon steel (FeCO 3) and iron chloride, as described above, is an alkali metal hydroxide (NaOH, KOH and the like), alkaline earth metal hydroxides (Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 and the like), ammonia compounds (ammonia water and ammonium nitrate), and mixtures thereof. Possible water-soluble salts include, but are not limited to, lithium nitrate, lithium acetate, lithium hydroxide, lithium sulfate, and the like. In particular, lithium hydroxide can serve not only as a lithium source but also to enhance alkalinity.

상기한 과정을 통해 제조된 LiFePO4의 제조 폐액에는, 과량의 리튬 이온들이 존재한다. 이는 하기 반응식 1 로부터 확인할 수 있다.
Excessive lithium ions are present in the waste liquid for manufacturing LiFePO 4 produced through the above process. This can be confirmed from the following Reaction Scheme 1.

3LiOH + FeX + H3PO4 → LiFePO4 + 2Li+ + X + 3H2O (1) 3LiOH + FeX + H 3 PO 4 → LiFePO 4 + 2Li + + X + 3H 2 O (1)

상기 식에서, X는 상기 +1가 또는 2+가의 금속 이온과 이온 결합하여 난용성 염을 형성하는 음이온이고, 구체적으로, 황산이온(SO4 2-), 탄산이온(CO3 2-) 및 염화물 이온(Cl-)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.In the above formula, X is an anion forming an insoluble salt by ionic bonding with the +1 + or 2 + -valent metal ion. Specifically, sulfate ion (SO 4 2- ), carbonate ion (CO 3 2- ) ion (Cl -) may be at least one selected from the group consisting of.

본 발명은 (a) 리튬 이온과 철(Fe)의 염으로부터 제공되는 음이온이 녹아있는 폐 수용액 또는 리튬 이온을 가열하거나 및/또는 감압하여 리튬 이온의 농도를 높이는 증발 과정;(A) an evaporation process for increasing the concentration of lithium ions by heating and / or reducing pressure in a waste aqueous solution or lithium ion in which anions provided from salts of lithium ions and iron (Fe) are dissolved;

(b) 리튬 이온의 농도가 높아진 용액에 +1가 또는 +2가의 산화수를 갖는 금속의 수산화물을 첨가하여 상기 금속의 난용성 염을 침전시키는 침전 과정; 및(b) a precipitation process in which a hydroxide of a metal having an oxidation number of +1 or +2 is added to a solution having a higher lithium ion concentration to precipitate the insoluble salt of the metal; And

(c) 침전물을 분리하고 여액을 얻는 과정; 을 포함하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법을 제공한다. 상기 과정(c) 이후에, 수산화 리튬이 포함되어 있는 여액의 농축을 위한 증류 공정을 더 포함할 수도 있다. (c) separating the precipitate and obtaining a filtrate; And a method for producing the lithium hydroxide solution. After the step (c), a distillation step for concentrating the filtrate containing lithium hydroxide may be further included.

또한, 상기한 과정을 통해 회수한 수산화 리튬 용액을 리튬 소스로서 사용하여 리튬 전이금속 산화물 또는 리튬 전이금속 인산화물을 제조하는 과정을 더 포함할 수 있다. The method may further include a step of preparing a lithium transition metal oxide or a lithium transition metal phosphate using the recovered lithium hydroxide solution as a lithium source.

구체적으로, 상기 과정(a)의 증발 과정은 폐 수용액 속에 녹아있는 리튬 이온의 농도를 높이기 위한 것으로서, 폐 수용액 속에 녹아있는 리튬 이온의 농도가 폐 수용액 대비 1 wt% 이상이 될 때까지 진행한다. 더욱 구체적으로, 상기 증발 과정은 100 내지 200℃ 범위의 온도 조건에서 가열함으로써 이루어지거나, 40 내지 90℃ 범위의 온도 및 진공 조건에서 감압과 가열을 동시에 수행함으로써 이루어질 수 있다. Specifically, the evaporation process in step (a) is performed to increase the concentration of lithium ions dissolved in the aqueous solution, and proceeds until the concentration of dissolved lithium ions in the aqueous solution becomes 1 wt% or more of the aqueous solution. More specifically, the evaporation process may be performed by heating at a temperature ranging from 100 to 200 ° C, or simultaneously performing reduced pressure and heating at a temperature and a vacuum condition ranging from 40 to 90 ° C.

상기 과정(b)의 수산화물은 구체적으로, 수산화 은(AgOH), 수산화 납(Pb(OH)2), 수산화 바륨(Ba(OH)2), 수산화 칼슘(Ca(OH)2), 수산화 스트론튬(Sr(OH)2) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이러한 수산화물은 액상의 수용액 형태 또는 고상의 고체분말의 형태로 첨가할 수 있고, 리튬 이온과 동일 당량 이상의 농도로 첨가할 수 있다. 특히, 수산화 바륨의 경우에는, 온도가 높을수록 용해도가 높아지므로 70℃ 이상의 온도에서 첨가할 수 있다. Hydroxide of the process (b) is specifically, hydroxide (AgOH) hydroxide and lead (Pb (OH) 2), barium hydroxide (Ba (OH) 2), calcium hydroxide (Ca (OH) 2), strontium hydroxide ( Sr (OH) 2 ), or a mixture thereof. These hydroxides may be added in the form of a liquid aqueous solution or in the form of a solid solid powder, and may be added at a concentration equal to or more than the equivalent amount of lithium ions. Particularly, in the case of barium hydroxide, the higher the temperature, the higher the solubility. Therefore, it can be added at a temperature of 70 ° C or higher.

상기 수산화물과 리튬 이온의 당량비는 1 : 1 내지 3 : 1 의 범위 내 일 수 있다. The equivalent ratio of the hydroxide to lithium ion may be in the range of 1: 1 to 3: 1.

본 발명은, 또한, 상기한 방법으로 회수한 수산화 리튬 용액을 리튬 소스로서 사용하여 제조한 리튬 전이금속 산화물 또는 리튬 전이금속 인산화물을 양극 활물질로 사용하는 리튬 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a lithium secondary battery using a lithium transition metal oxide or a lithium transition metal phosphate produced by using the lithium hydroxide solution recovered by the above method as a lithium source as a cathode active material.

상기한 리튬 전이금속 산화물 또는 리튬 전이금속 인산화물의 예로는, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+yMn2-yO4 (여기서, y 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Examples of the lithium transition metal oxide or lithium transition metal phosphorus oxide include a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + y Mn 2-y O 4 (where y is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1-y M y O 2 ( where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, y = 0.01 ~ 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; Formula LiMn 2-y M y O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, y = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

리튬 이차전지는 양극, 분리막, 음극을 포함하는 전극조립체가 전해질에 함침되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 양극은, 상기한 양극 활물질을 포함하는 양극 합제를 NMP 등의 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The lithium secondary battery has a structure in which an electrolyte assembly is impregnated with an electrode assembly including a positive electrode, a separator, and a negative electrode. The positive electrode is formed by mixing a positive electrode mixture containing the positive electrode active material with a solvent such as NMP, Applying it on a current collector, followed by drying and rolling.

상기 양극 합제는 상기 양극 활물질 이외에 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등이 포함될 수 있다.In addition to the cathode active material, the cathode mixture may optionally include a conductive material, a binder, a filler, and the like.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체는, 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include copper, stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. The positive electrode current collector may be formed into various shapes such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, or the like by forming fine irregularities on the surface to enhance the bonding force of the positive electrode active material.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.The binder is added to the binder in an amount of 1 to 30% by weight, based on the total weight of the mixture containing the cathode active material, as a component that assists in bonding between the active material and the conductive agent and bonding to the current collector. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin-based polymerizers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 분산액으로는 대표적으로 이소프로필 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 등이 사용될 수 있다.Typical examples of the dispersion include isopropyl alcohol, N-methyl pyrrolidone (NMP), and acetone.

양극 재료의 페이스트를 금속 재료에 고르게 도포하는 방법은 재료의 특성 등을 감안하여 공지 방법 중에서 선택하거나 새로운 적절한 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 페이스트를 집전체 위에 분배시킨 후 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시킬 수 있다. 경우에 따라서는, 분배와 분산 과정을 하나의 공정으로 실행하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 밖에도, 다이 캐스팅(die casting), 콤마 코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 택할 수도 있으며, 또는 별도의 기재(substrate) 위에 성형한 후 프레싱 또는 라미네이션 방법에 의해 집전체와 접합시킬 수도 있다. The method of uniformly applying the paste of the cathode material to the metal material can be selected from known methods or a new appropriate method in view of the characteristics of the material and the like. For example, the paste can be uniformly dispersed by using a doctor blade or the like after being distributed on the current collector. In some cases, a method of performing the distribution and dispersion processes in a single process may be used. In addition, a die casting method, a comma coating method, a screen printing method, or the like may be used. Alternatively, the resin may be formed on a separate substrate, and then pressed or laminated by a pressing or laminating method. .

금속판 위에 도포된 페이스트의 건조는 50 내지 200℃의 진공오븐에서 1 일 이내로 건조시키는 것이 바람직하다. It is preferable that the paste applied on the metal plate is dried in a vacuum oven at 50 to 200 DEG C within one day.

상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전제, 바인더 및 충진제 등의 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode may be formed by coating a negative electrode active material on a negative electrode collector and drying the negative electrode active material. If necessary, the negative electrode may further include components such as a conductive agent, a binder, and a filler as described above.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 전극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the electrode current collector, fine unevenness may be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 더 포함할 수 있다. The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, Bi 2 O 5 and the like; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based material, and the like.

상기 분리막은 전극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포; 크라프트지 등이 사용된다. 현재 시판중인 대표적인 예로는 셀가드 계열(CelgardR 2400, 2300(Hoechest Celanese Corp. 제품), 폴리프로필렌 분리막(Ube Industries Ltd. 제품 또는 Pall RAI사 제품), 폴리에틸렌 계열(Tonen 또는 Entek) 등이 있다. The separation membrane is interposed between the electrode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like; Kraft paper and the like are used. Representative examples currently on the market include the Celgard R 2400, 2300 (from Hoechest Celanese Corp.), polypropylene separator (from Ube Industries Ltd. or Pall RAI), and polyethylene series (from Tonen or Entek).

경우에 따라서, 상기 분리막 위에는 전지의 안정성을 높이기 위하여 겔 폴리머 전해질이 코팅될 수 있다. 이러한 겔 폴리머의 대표적인 예로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리아크릴로나이트릴 등을 들 수 있다. In some cases, a gel polymer electrolyte may be coated on the separation membrane to increase the stability of the cell. Representative examples of such a gel polymer include polyethylene oxide, polyvinylidene fluoride, and polyacrylonitrile.

전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate , Gamma -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, Diethyl ether, formamide, dimethyl formamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane A non-protonic organic solvent such as an ether, a methyl pyrophosphate, or an ethyl propionate is used as the solvent, a sulfone, a methyl sulfolane, a 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, a propylene carbonate derivative, a tetrahydrofuran derivative, .

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4-phenylborate, imide, and the like can be used.

또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(fluoro-ethylene carbonate), PRS(propene sultone), FPC(fluoro-propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge / discharge characteristics and the flame retardancy, the electrolytic solution is preferably mixed with an organic solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, . In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (fluoro-ethylene carbonate, PRS (propene sultone), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

본 발명에 따른 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source for a small device but also as a unit cell in a middle or large battery module including a plurality of battery cells.

또한, 본 발명은 상기 전지모듈을 중대형 디바이스의 전원으로 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 중대형 디바이스는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차 및 전력 저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Also, the present invention provides a battery pack including the battery module as a power source of a middle- or large-sized device, wherein the middle- or large-sized device is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV) An electric vehicle including a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), a power storage device, and the like, but the present invention is not limited thereto.

상기한 리튬 전이금속 산화물 또는 리튬 전이금속 인산화물의 제조방법, 리튬 이차전지의 제조방법, 전지모듈 및 전지팩의 제조방법 등은 당해 업계에 공지되어 있으므로, 자세한 설명은 이하 생략한다. The method for manufacturing the lithium transition metal oxide or lithium transition metal phosphate, the method for manufacturing the lithium secondary battery, the battery module, and the method for manufacturing the battery pack are well known in the art, and therefore, detailed description thereof will be omitted.

이상에서와 같이, 본 발명은 수열법 또는 초임계 수열법으로 제조되는 리튬상기 철 인산화물의 폐액으로부터 수산화 리튬을 회수함으로써, 회수된 수산화 리튬을 리튬 공급원으로 사용하는 리튬 전이금속 산화물 또는 리튬 전이금속 인산화물의 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. As described above, the present invention provides a method of recovering lithium hydroxide from a waste liquid of lithium iron phosphate produced by a hydrothermal method or a supercritical hydrothermal method, thereby recovering lithium hydroxide by using a recovered lithium hydroxide as a lithium transition metal oxide or lithium transition metal There is an advantage that the manufacturing cost of the phosphorus oxide can be lowered.

또한, 본 발명에 따른 회수방법은, 회수된 수산화 리튬 용액을 리튬 철 인산화물의 제조를 위해 재투입하는 순환 시스템 또는 리튬 전이금속 산화물 제조공정으로 연속공정 시스템 등의 구현을 가능하게 하는 장점이 있다. 즉, 상기한 순환 시스템 또는 연속공정 시스템의 구현으로 인한 향상된 공정성을 발휘할 수 있는 장점이 있다. In addition, the recovery method according to the present invention has an advantage of enabling the implementation of a circulating system in which the recovered lithium hydroxide solution is reintroduced for the production of lithium iron phosphate or a continuous process system in the lithium transition metal oxide production process . That is, there is an advantage that it can exhibit improved fairness due to the implementation of the circulation system or the continuous process system described above.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

황산철(FeSO4·7H2O) 21.32 중량부와 인산 (85wt%) 8.84 중량부를 혼합한 수용액을 4.8ml/분의 속도로 상온에서 250 bar로 가압 펌핑하고, 암모니아수와 수산화리튬 수용액의 혼합액(NH3 1.3wt%, LiOH·H2O 6.43wt%)을 4.8ml/분의 속도로 상온에서 가압 펌핑하여 제 1 혼합기에서 만나게 하였다. 이때 설탕(sucrose: C12H22O11)을 황산철 무게 대비 10wt%를 황산철 수용액과 혼합하여 함께 공급하였다. 이때 NH3/SO4 몰비는 1.0, Li/Fe 몰비는 2.0이었다. 이 혼합물에 약 450℃로 가열된 초순수를 96 ml/분의 속도로 250bar로 가압 펌핑하여 제 2 혼합기에서 만나도록 하였다. 최종혼합물은 405℃로 유지되는 반응기에서 12초 동안 체류시킨 후 냉각하여 농축하였으며, 이 농축액을 스프레이 건조기를 이용하여 120℃ 온도에서 건조한 후 600℃의 질소 분위기로에서 12시간 하소시켜 리튬 철 인산화물(LiFePO4)를 완성하였다.An aqueous solution prepared by mixing 21.32 parts by weight of iron sulfate (FeSO 4 .7H 2 O) and 8.84 parts by weight of phosphoric acid (85 wt%) was pumped at a rate of 4.8 ml / min at room temperature to 250 bar. A mixed solution of aqueous ammonia and lithium hydroxide NH 3 1.3 wt%, LiOH.H 2 O 6.43 wt%) was pumped under pressure at a rate of 4.8 ml / min in a first mixer. At this time, sucrose (C 12 H 22 O 11 ) was mixed with iron sulfate aqueous solution in an amount of 10 wt% based on the weight of iron sulfate. The NH 3 / SO 4 molar ratio was 1.0 and the Li / Fe molar ratio was 2.0. The mixture was pressurized at 250 bar with ultrapure water heated to about 450 ° C at a rate of 96 ml / min to meet in a second mixer. The resulting mixture was allowed to stand in a reactor maintained at 405 DEG C for 12 seconds, then cooled and concentrated. The concentrate was dried at 120 DEG C using a spray drier and calcined in a nitrogen atmosphere at 600 DEG C for 12 hours to obtain lithium iron phosphate (LiFePO 4 ).

폐 수용액을 가열하여 리튬 이온의 농도가 폐 수용액 대비 1 wt%가 될 때까지 농축하고, 항온 반응기에 폐 수용액 농축액과 0.72M의 수산화 바륨(Ba(OH)2) 수용액(1중량%의 리튬 이온의 수용액과 1 : 1의 당량비로 반응)을 1 : 1의 부피비로 혼합한 후 교반하면서 80℃로 4 시간 동안 가열한 후, 감압 여과기를 이용하여 여과하여 수산화 리튬 용액을 얻었다.
The waste aqueous solution was heated to concentrate the lithium ion concentration to 1 wt% relative to the waste aqueous solution. The waste aqueous solution concentrate and 0.72 M aqueous solution of barium hydroxide (Ba (OH) 2 ) Was mixed at a volume ratio of 1: 1, and the mixture was heated at 80 DEG C for 4 hours while stirring, and then filtered using a vacuum filter to obtain a lithium hydroxide solution.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

실시예 1에서 0.86M의 수산화 바륨(Ba(OH)2) 수용액(1중량%의 리튬 이온의 수용액과 1 : 1.2의 당량비로 반응)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수산화 리튬 용액을 얻었다.
Except that 0.86 M of a barium hydroxide (Ba (OH) 2 ) aqueous solution (reaction with an aqueous solution of 1 weight% of lithium ions at an equivalent ratio of 1: 1.2) was used in Example 1, Lithium solution was obtained.

<실험예 1><Experimental Example 1>

실시예 1에서 제조된 수산화 리튬 용액을 이용하여 리튬(Li) 회수율과 바륨 이온(Ba2+)과 황산 이온(SO4 2-)의 농도를 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The recovery of lithium (Li) and the concentration of barium ions (Ba 2+ ) and sulfate ions (SO 4 2- ) were measured using the lithium hydroxide solution prepared in Example 1, and the results are shown in Table 1.

Li 회수율Li recovery rate Li+ 의 농도Concentration of Li + Ba2+의 농도Concentration of Ba 2+ SO4 2- 의 농도Concentration of SO 4 2- 실시예 1Example 1 90.2 %90.2% 0.55 wt%0.55 wt% 1550 ppm1550 ppm < 10 ppm&Lt; 10 ppm

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 Li의 회수율이 90.2% 이고, Li+ 의 농도 대비 Ba2+의 농도는 28.1 % 이다. 또한, 상기 화학식 1 에서, 폐 수용액 중의 황산 이온의 농도는 최소한 리튬 이온 농도의 절반에 해당하므로, 리튬 이온의 농도의 50%에 해당하는 농도(0.2750 wt%)에 대해 황산 이온의 검출 농도(10 ppm)를 계산할 때, 황산 이온의 제거율이 95% 이상임을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, the method according to the present invention has a recovery of Li of 90.2% and a concentration of Ba 2+ to Li + of 28.1%. Since the concentration of sulfate ions in the aqueous solution of the waste solution is at least half of the lithium ion concentration in the formula (1), the detection concentration of sulfate ions (10) is about 10% (0.2750 wt%) corresponding to 50% ppm), it can be seen that the removal rate of sulfate ion is 95% or more.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (23)

철(Fe)의 염으로부터 제공되는 음이온과 결합하여 난용성 염을 이루는 +1가 또는 +2가의 산화수를 갖는 금속 양이온의 농도가 리튬 이온의 농도 대비 0.01 대비 30 % 인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액.Characterized in that the concentration of metal cations having a +1 or +2 oxidation number which is combined with anions provided from the salts of iron (Fe) to make the insoluble salts is 30% based on the concentration of lithium ions relative to the concentration of lithium ions . 제 1 항에 있어서, 상기 철(Fe)의 염은 황산철, 탄산철(FeCO3) 및 염화철로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액.The lithium hydroxide solution according to claim 1, wherein the salt of iron (Fe) is at least one selected from the group consisting of iron sulfate, iron carbonate (FeCO 3 ) and iron chloride. 제 2 항에 있어서, 상기 황산철은 황산제일철(FeSO4)인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액.The lithium hydroxide solution according to claim 2, wherein the iron sulfate is ferrous sulfate (FeSO 4 ). 제 3 항에 있어서, 상기 염화철은 염화제일철(FeCl2)인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액. The lithium hydroxide solution according to claim 3, wherein the iron chloride is ferrous chloride (FeCl 2 ). 제 1 항에 있어서, 상기 +1가 또는 +2가의 산화수를 갖는 금속 양이온은 +1가의 산화수를 갖는 전이금속, 알칼리 토금속, +2가의 산화수를 갖는 전이금속 또는 +2가의 산화수를 갖는 전이후금속으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 수산화 리튬 용액.The metal cation according to claim 1, wherein the metal cation having an oxidation number of +1 or +2 is selected from the group consisting of a transition metal having an oxidation number of +1 valence, an alkaline earth metal, a transition metal having an oxidation number of +2 or a transition metal having a +2 oxidation number &Lt; / RTI &gt; lithium hydroxide solution. 제 5 항에 있어서, 상기 +1가의 산화수를 갖는 전이금속은 은(Ag)인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액. 6. The lithium hydroxide solution according to claim 5, wherein the transition metal having the oxidation number of + 1 is silver (Ag). 제 5 항에 있어서, 상기 알칼리 토금속은 바륨(Ba), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액.The lithium hydroxide solution according to claim 5, wherein the alkaline earth metal is barium (Ba), calcium (Ca) or strontium (Sr). 제 5 항에 있어서, 상기 +2가의 산화수를 갖는 전이후금속은 납(Pb)인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액.6. The lithium hydroxide solution according to claim 5, wherein the metal having an oxidation number of +2 valence is lead (Pb). (a) 리튬 이온과 철(Fe)의 염으로부터 제공되는 음이온이 녹아있는 폐 수용액을 가열하거나 및/또는 감압하여 리튬 이온의 농도를 높이는 증발 과정;
(b) 리튬 이온의 농도가 높아진 용액에 +1가 또는 +2가의 산화수를 갖는 금속의 수산화물을 첨가하여 상기 금속의 난용성 염을 침전시키는 침전 과정; 및
(c) 침전물을 분리하고 여액을 얻는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.
(a) an evaporation process for increasing the concentration of lithium ions by heating and / or reducing pressure in a waste aqueous solution in which anions provided from salts of lithium ions and iron (Fe) are dissolved;
(b) a precipitation process in which a hydroxide of a metal having an oxidation number of +1 or +2 is added to a solution having a higher lithium ion concentration to precipitate the insoluble salt of the metal; And
(c) separating the precipitate and obtaining a filtrate;
&Lt; / RTI &gt; by weight based on the total weight of the lithium hydroxide solution.
제 9 항에 있어서, 상기 과정(a)의 폐 수용액은 하기 반응식 1 로 표현되는 리튬 철 인산화물의 제조과정에서 발생하는 부산물 수용액인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법:
3LiOH + FeX + H3PO4 → LiFePO4 + 2Li+ + X + 3H2O (1)
상기 식에서, X는 상기 +1가 또는 2+가의 금속 이온과 이온 결합하여 난용성 염을 형성하는 음이온이다.
The method according to claim 9, wherein the waste aqueous solution in step (a) is a by-product aqueous solution generated in the process of producing lithium iron phosphate represented by the following reaction formula (1)
3LiOH + FeX + H 3 PO 4 → LiFePO 4 + 2Li + + X + 3H 2 O (1)
In the above formula, X is an anion which forms an insoluble salt by ionic bonding with the +1 + or 2 + -valent metal ion.
제 10 항에 있어서, 상기 X 는 황산이온(SO4 2-), 탄산이온(CO3 2-) 및 염화물 이온(Cl-)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조방법.The process for producing a lithium hydroxide solution according to claim 10, wherein X is at least one selected from the group consisting of sulfate ions (SO 4 2- ), carbonate ions (CO 3 2- ) and chloride ions (Cl - Way. 제 9 항에 있어서, 상기 과정(a)의 증발 과정은 폐 수용액 속에 녹아있는 리튬 이온의 농도가 폐 수용액의 중량 대비 1 중량% 이상이 될 때까지 진행하는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법. The method according to claim 9, wherein the evaporation process of the step (a) is carried out until the concentration of lithium ions dissolved in the waste aqueous solution is 1 wt% or more based on the weight of the waste aqueous solution . 제 9 항에 있어서, 상기 가열과정은 100 내지 200℃ 범위의 온도 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.10. The method according to claim 9, wherein the heating process is performed at a temperature ranging from 100 to 200 &lt; 0 &gt; C. 제 9 항에 있어서, 상기 가열 및 감압 과정은 40 내지 90℃ 범위의 온도 및 진공 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.10. The method of claim 9, wherein the heating and depressurization are performed at a temperature ranging from 40 to 90 &lt; 0 &gt; C and a vacuum condition. 제 9 항에 있어서, 상기 과정(b)의 수산화물은 액상 또는 고상인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법. The method for producing a lithium hydroxide solution according to claim 9, wherein the hydroxide of the step (b) is in a liquid phase or a solid phase. 제 15 항에 있어서, 상기 수산화물은 수산화 은(AgOH), 수산화 납(Pb(OH)2), 수산화 바륨(Ba(OH)2), 수산화 칼슘(Ca(OH)2) 또는 수산화 스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.The method of claim 15, wherein the hydroxide is hydroxide (AgOH), hydroxide, lead (Pb (OH) 2), barium hydroxide (Ba (OH) 2), calcium (Ca (OH) 2) hydroxide or strontium hydroxide (Sr ( OH) 2 ). &Lt; / RTI &gt; 제 9 항에 있어서, 상기 과정(b)의 수산화물은 리튬 이온과 동일 당량 이상의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the hydroxide of the step (b) is added at a concentration equal to or more than the equivalent amount of the lithium ion. 제 17 항에 있어서, 상기 수산화물과 리튬 이온의 당량비는 1 : 1 내지 3 : 1 인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법. 18. The method of claim 17, wherein the equivalent ratio of hydroxide to lithium ion is 1: 1 to 3: 1. 제 9 항에 있어서, 상기 과정(b)의 침전 과정은 70℃ 이상의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the precipitation process of step (b) is performed at a temperature of 70 ° C or higher. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)이후에 수산화 리튬이 포함되어 있는 여액의 농축을 위한 증류 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법. The method for producing a lithium hydroxide solution according to claim 1, further comprising a distillation step for concentrating the filtrate containing lithium hydroxide after the step (c). 제 9 항에 있어서, 황산 이온의 제거율은 95% 이상인 것을 특징으로 하는 수산화 리튬 용액의 제조 방법.The method for producing a lithium hydroxide solution according to claim 9, wherein the removal rate of the sulfate ion is 95% or more. 제 1 항에 따른 수산화 리튬 용액을 리튬 소스로 사용하여 리튬 전이금속 산화물을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.A process for producing a lithium transition metal oxide, wherein the lithium hydroxide solution according to claim 1 is used as a lithium source. 제 1 항에 따른 수산화 리튬 용액을 리튬 소스로 사용하여 리튬 전이금속 인산화물을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the lithium hydroxide solution according to claim 1 is used as a lithium source to produce a lithium transition metal phosphate.
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