KR20210076778A - 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폐양극재를 준비하는 제1 단계; 상기 폐양극재를 불활성 가스 분위기 하 또는 산소 분위기 하에서 열처리하여 리튬 산화물 및 금속 산화물로 상분리하는 제2 단계; 상기 제2 단계의 수득물을 불활성 분위기 하에서 상온까지 냉각하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에서 상온까지 냉각한 냉각품에 증류수를 혼합하고 여과하여 전이금속을 침출하는 제4 단계를 포함하는 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Li1 + aNi1 - xMxO2
상기 화학식 1에서, 상기 M은 Co, Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, 0≤a≤0.3, 0≤x≤0.5임.

Description

폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법{METHOD FOR SEPERATING TRANSITION METAL FROM WASTE POSITIVE ELECTRODE MATERIAL}
본 발명은 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 일반적으로 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 포함하는 음극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되며 리튬 이온의 삽입-탈리(intercalation-deintercalation)에 의해 충전 및 방전이 이루어지는 이차전지이다. 리튬 이차전지는 에너지 밀도(energy density)가 높고, 기전력이 크며 고용량을 발휘할 수 있는 장점을 가지므로 다양한 분야에 적용되고 있다.
리튬 이차전지의 양극 활물질은 리튬과 함께, 니켈, 코발트, 망간 등을 비롯한 전이금속을 포함하는데, 상기 니켈 및 코발트는 비교적 고가의 금속이며, 특히 코발트는 생산국의 수가 한정되어 있어, 세계적으로 그 수급이 불안정한 금속으로 알려져 있다. 따라서, 폐기 전극, 특히 양극으로부터 상기 리튬 및 코발트를 비롯한 전이금속을 회수하여 원료로서 재활용할 경우, 가격 경쟁력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 부가 수익의 창출이 가능하다. 따라서 폐전극으로부터 금속 성분을 회수하여 재활용하는 방법에 대한 연구들이 시도되고 있다.
종래에는 폐전극으로부터 금속 성분을 회수하기 위하여, 산 용매 또는 유기 용매 등 화학적 용매에 양극 활물질을 녹여서 전이금속을 추출하는 방법이 이용되었다. 그러나, 상기와 같이 화학적 용매를 사용할 경우, 환경 오염의 문제가 있었다.
따라서, 폐양극으로부터 전이금속 분리시 환경 오염 문제를 억제할 수 있는 분리 방법이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제1497921호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 기술적 과제는 건식 방법에 의해 환경 오염에 대한 문제 없이 폐양극재로부터 전이금속을 용이하게 분리할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폐양극재를 준비하는 제1 단계; 상기 폐양극재를 불활성 가스 분위기 하 또는 산소 분위기 하에서 열처리하여 리튬 산화물 및 금속 산화물로 상분리하는 제2 단계; 상기 제2 단계의 수득물을 불활성 분위기 하에서 상온까지 냉각하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에서 상온까지 냉각한 냉각품에 증류수를 혼합하고 여과하여 전이금속을 침출하는 제4 단계를 포함하는 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법을 제공한다.
[화학식 1]
Li1+aNi1-xMxO2
상기 화학식 1에서, 상기 M은 Co, Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, 0≤a≤0.3, 0≤x≤0.5임.
본 발명에 따르면, 열처리에 따른 구조 변화에 의해 폐양극재로부터 전이금속을 분리하므로 화학 용매 사용에 따른 환경 오염 문제를 미연에 방지하면서, 폐양극재로부터 전이금속을 용이하게 분리할 수 있는 것이다.
도 1은 (a) 내지 (c)는 실시예 1에서 제조한 폐양극재의 온도에 따른 구조 변화를 나타내는 XRD 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 각각 (a) 실시예 1, (b) 실시예 2, (c) 비교예 1에서 제조한 폐양극재로부터 전이금속을 분리한 후 측정한 XRD 데이터를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법
본 발명에 따른 폐양극재로부터 전이금속을 분리하기 위해서는, 폐양극재를 준비하는 제1 단계; 상기 폐양극재를 불활성 가스 분위기 하 또는 산소 분위기 하에서 열처리하여 리튬 산화물 및 금속 산화물로 상분리하는 제2 단계; 상기 제2 단계의 수득물을 불활성 분위기 하에서 상온까지 냉각하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에서 상온까지 냉각한 냉각품에 증류수를 혼합하고 여과하여 전이금속을 침출하는 제4 단계를 포함하는 것이다.
이하에서는 본 발명의 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 폐양극재를 준비한다(제1 단계).
본 발명에서 폐양극재는 이차 전지 제조 공정에서 불량이 발생된 전극으로부터 수득하거나 또는 사용된 후 폐기된 이차전지로부터 분리된 전극으로부터 수득할 수 있다. 구체적으로는 상기 폐양극재는 예를 들면, 전극 활물질 슬러리 코팅 시에 코팅 불량이 일어나거나, 규격에 미달된 것, 완성된 전극 중 보관 시에 설정된 유효 기간이 초과된 전극으로부터 수득되는 것일 수 있다.
특히, 본 발명과 같이 폐양극재를 사용할 경우, 활물질의 재활용에 따른 이익이 폐음극재보다 클 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 상기 폐양극재는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 리튬을 제외한 전이금속 전체 몰수에 대하여 니켈이 60몰% 이상, 더 바람직하게는 80 몰% 이상으로 포함되는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Li1 + aNi1 - xMxO2
상기 화학식 1에서, 상기 M은 Co, Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, 0≤a≤0.3, 0≤x≤0.5이다.
구체적으로, 상기 화학식 1에서 상기 M은 화학식 1로 표시되는 산화물 내의 Ni 사이트(site)에 치환된 원소이며, Co, Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 1+a는 상기 화학식 1로 표시되는 산화물 내의 리튬의 몰비를 나타내는 것으로, 0≤a≤0.3, 바람직하게는 0≤a≤0.2일 수 있다.
상기 x는 상기 화학식 1로 표시되는 산화물 내의 도핑원소 M의 몰비를 나타내는 것으로, 0≤x≤0.5, 바람직하게는 0≤x≤0.4, 더 바람직하게는 0≤x≤0.2일 수 있다.
상기 1-x는 상기 화학식 1로 표시되는 산화물 내의 니켈의 몰비를 나타내는 것으로, 0.5≤1-x≤1.0, 바람직하게는 0.6≤1-x≤1.0, 더 바람직하게는 0.8≤1-x≤1.0일 수 있다.
본 발명과 같이 특히 니켈을 과량으로 함유하고 있는 니켈 과량의 폐양극재를 사용할 경우, 고가인 니켈이 대량으로 함유되어 있기 때문에, 이로부터 전이금속을 회수하여 원료로서 재활용할 경우 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 것이다. 또한, 3세대 전기차 등 고용량 전지의 필요성이 증대됨에 따라 니켈 과량의 양극재의 사용이 급격하게 증가할 것으로 예상되어, 니켈 과량의 폐양극재 처리 기술의 확보가 중요한 것이다.
이어서, 상기 폐양극재를 불활성 가스 분위기 하 또는 산소 분위기 하에서 열처리하여 리튬 산화물 및 금속 산화물로 상분리한다(제2 단계).
본 발명과 같이 상기 폐양극재를 층상구조가 안정한 온도 범위(700 내지 800℃) 이상으로 열처리할 경우, 층상구조의 불안정화로 인하여 리튬 산화물 및 금속 산화물의 상이 각각 고온에서 안정한 상, 즉 리튬 산화물 및 금속 산화물의 상으로 상분리하는 것이다. 예를 들면, 상기 양극재의 경우 600℃ 내지 800℃에서는 층상 구조를 가지는 것이 안정적인 상(phase)의 형태이고, 800℃ 이상에서 열처리를 수행할 경우, 리튬 산화물 및 금속 산화물로 분리되는 것이 안정적인 상을 나타내는 것이다. 더불어, 이러한 상분리시 열처리 온도가 높을수록 분리율의 순도가 더욱 높아질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 폐양극재를 열처리하는 것은 불활성 가스 분위기 하 또는 산소 분위기 하에서 수행하는 것일 수 있으며, 질소, 아르곤, 헬륨 또는 네온 등의 불활성 가스 분위기, 산소 농도 100몰% 이하의 산소 분위기 하에서 수행하는 것일 수 있다.
예를 들면, 산소 분위기 하에서 열처리를 수행할 경우, 900℃ 이상, 바람직하게는 900℃ 내지 1,000℃에서 수행하는 것일 수 있다. 따라서, 상술한 온도 범위에서 열처리를 수행할 경우, 안정적인 상을 형성하려고 하기 때문에 리튬 전이금속 산화물이 용이하게 상분리되는 것일 수 있다. 반면, 상기 열처리 온도가 상술한 범위 미만일 경우, 층상 구조가 남아있어 분리 효율이 감소할 수 있고, 상술한 범위를 초과할 경우, 공정 효율성이 저하될 우려가 있다.
특히, 산소 농도가 100 몰% 이하, 바람직하게는 50% 이하, 더 바람직하게는 0몰% 내지 10몰%로 산소의 분압이 낮을수록 리튬 전이금속 산화물의 상분리가 더욱 용이하나, 100 몰%의 산소 분위기 이더라도 상술한 열처리 온도 범위에서는 상분리가 가능하다.
예를 들면 불활성 가스 분위기 하에서 열처리를 수행할 경우, 800℃ 이상, 바람직하게는 800℃ 내지 950℃에서 수행하는 것일 수 있다.
상기 열처리를 불활성 가스 분위기 하에서 수행할 경우, 환원 분위기를 유지하여 리튬 산화물 및 금속 산화물의 상이 분리되는 온도가 낮아지기 때문에 열처리 온도가 상대적으로 낮더라도 리튬 전이금속 산화물의 상분리가 용이하게 일어나는 것일 수 있다.
더불어, 본 발명에 따르면, 상기 불활성 가스 분위기 하에서 열처리 시, 수소 가스를 더 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 불활성 가스 100 부피%에 대하여 수소 가스를 10 부피% 이하, 바람직하게는 2 내지 5 부피%로 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 불활성 가스 분위기 하에서 열처리시, 수소 가스를 더 포함할 경우, 수소 가스의 환원력으로 인하여 리튬 산화물 및 금속 산화물의 상이 분리되는 온도가 더욱 하강하여, 열처리 온도가 상대적으로 낮더라도 리튬 전이금속 산화물의 상 분이가 용이해지는 효과를 더욱 달성하는 것일 수 있다.
이어서, 상기 제2 단계의 수득물을 불활성 분위기 하에서 상온까지 냉각한다(제3 단계).
본 발명과 같이 열처리한 폐양극재의 냉각시 불활성 분위기 하에서 냉각을 수행함으로써 하온시 폐양극재가 다시 층상구조로 전이되는 것을 방지하며, 이를 통해 상기 제2 단계에서 분리된 상이 유지된 채로 상온까지 냉각되는 것일 수 있다. 예를 들면, 산소 분위기 하에서 수행할 경우, 하온시 폐양극재가 600 내지 800℃를 지날 때, 양극재의 재결정화에 의해 층상구조로 다시 전이되는 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 폐양극재의 냉각시 하온속도는 1℃/min 내지 10℃/min일 수 있다. 상기 하온 속도가 상술한 범위보다 느릴 경우, 층상구조 생성 구간인 600 내지 800℃를 지나는 시간이 길어짐에 따라 상분리율이 낮아질 우려가있고, 또한 공정 시간이 길어져 공정 효율이 떨어질 수 있다. 반면, 상술한 범위보다 하온속도가 빠를 경우, 장비에 무리가 가해지기 때문에 장비 수명 등의 감소로 인하여 공정 비용이 증가될 수 있다.
마지막으로, 상기 제3 단계에서 수득한 냉각품에 증류수를 혼합한 혼합 용액을 여과(filtering)하여, 전이금속을 침출시킨다.
예를 들면, 상기 제3 단계에서 수득한 냉각품 및 증류수를 1:0.3 내지 1:2의 중량비, 바람직하게는 1:0.5 내지 1:1.2의 중량비로 혼합함으로써, 상기 제2 단계에서 상분리된 리튬 산화물 및 금속 산화물을 증류수 내에 침출하는 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 증류수 내에 전이금속을 침출하는 것은, 10 내지 50℃의 온도에서 5 내지 20분 동안 수행하는 것일 수 있다. 침출 시간이 상술한 범위 미만으로 짧을 경우 증류수 내에 전이금속이 충분히 침출되지 않으며, 침출 시간이 상술한 범위를 초과할 경우, 침출량은 향상할 수 있으나, 공정이 길어짐에 따라 경제성이 떨어질 수 있다. 또한, 침출 온도가 상술한 범위를 만족할 경우, 침출 효율이 더욱 향상될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 증류수를 여과하여 증류수 내 침출된 리튬 산화물 및 금속 산화물을 각각 수득하는 것이다.
상기 여과는 상기 혼합 용액을 미세 기공을 포함하는 필터를 통과시켜 혼합 용액 내의 부유물 및 불순물을 걸러내는 방법으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 진공 펌프가 연결된 여과기 등을 이용하여, 침출액을 감압 여과하는 방법 또는 미세 기공이 형성된 여과지를 이용하여 혼합 용액을 여과하는 방법 등으로 수행될 수 있다.
상기 제4 단계 이후 침출된 전이금속은 예를 들면, 상기 2단계에서 분리된 리튬 산화물과 증류수가 반응하여 형성한 리튬 수산화물을 포함하는 리튬 화합물과, 니켈 및 M을 포함하는 니켈 금속 산화물, 구체적으로 Ni1 - xMxO (이때, 0≤x≤0.5)형태의 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 금속 산화물의 경우, Ni1 - xMxO (이때, 0≤x≤0.5)형태의 금속 산화물로 침출되는 것이 가장 바람직하나, 니켈의 일부가 리튬으로 치환된 상태인 Lix2Ni1-x1-x2Mx1O (이때, 0≤x1≤0.2, 0≤x2≤0.3이고, x=x1+x2 임)의 형태로도 침출될 수 있다. 니켈의 일부가 리튬으로 치환된 형태로 금속 산화물이 침출될 경우, 본 발명 제1 단계 내지 제4 단계를 반복적으로 수행하여 리튬 산화물과 금속 산화물 간의 분리 순도를 더욱 높일 수 있다.
예를 들면, 상기 금속 산화물의 분리 순도는 유도결합플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 또는 XRD로 측정한 유닛 셀(unit cell)의 크기를 통해 판단할 수 있으며, 상기 제1 단계 내지 제4 단계를 1회 내지 4회 반복 수행함으로써 목표로 하는 분리순도를 달성하는 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 금속 산화물의 분리 순도는, 상기 ICP로 측정된 Li 농도에 의해 판단할 수 있다. 또는, XRD로 측정한 유닛 셀의 크기가 0.42nm 내지 0.4165nm일 경우, 80% 이상의 순도를 나타내는 것으로 판단할 수 있다. 반면, XRD로 측정한 유닛 셀의 크기가 상기 범위 미만일 경우, 이는 니켈 자리에 리튬이 치환된 것을 의미하여, 분리 순도가 80% 미만으로 더 낮을 것으로 판단할 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우, 금속 산화물 외에 다른 상이 공존할 것으로 판단할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
실시예 1
LiNi0 . 9Co0 . 05Mn0 . 05O2를 양극 활물질로 포함하는 폐양극재를 준비하였다(제1 단계). 상기 폐양극재를 질소 분위기 하 850℃에서 열처리를 수행하여 상기 폐양극재의 상을 Li2O와 Ni0 . 9Co0 . 05Mn0 .05O로 분리하였다(제2 단계).
이후, 상기 상분리된 폐양극재를 질소 분위기 하에서 상온까지 냉각하였다(제3 단계).
이후, 수득된 냉각품에 증류수를 1:0.8의 중량비로 혼합하여 세척하고 폴리비닐리덴플루오라이드 재질의 0.5㎛ 공극을 가지는 필터를 이용하여 진공 여과하고, 여과된 고체와 수용액을 진공 건조하여 리튬 산화물(LiOH) 및 금속 산화물(Ni0.9Co0.05Mn0.05O)의 형태로 분리하였다(제4 단계).
실시예 2
폐양극재를 대기 분위기 하 950℃에서 열처리를 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폐양극재로부터 전이금속을 리튬 산화물(LiOH) 및 금속 산화물(Ni0 . 9Co0 . 05Mn0 .05O)의 형태로 분리하였다.
실시예 3
상기 제1 단계 내지 제4 단계를 4회 반복 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폐양극재로부터 전이금속을 리튬 산화물(LiOH) 및 금속 산화물(Ni0 . 9Co0 . 05Mn0 .05O)의 형태로 분리하였다.
비교예 1
상분리된 폐양극재를 산소 분위기 하에서 상온까지 냉각하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폐양극재로부터 전이금속을 리튬 산화물(LiOH) 및 금속 산화물(Ni0 . 9Co0 . 05Mn0 .05O)의 형태로 분리하였다.
비교예 2
750℃에서 열처리하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폐양극재로부터 전이금속을 리튬 산화물(LiOH) 및 금속 산화물(Ni0 . 9Co0 . 05Mn0 .05O)의 형태로 분리하였다.
비교예 3
산소 분위기 하 850℃에서 열처리하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폐양극재로부터 전이금속을 리튬 산화물(LiOH) 및 금속 산화물(Ni0.9Co0.05Mn0.05O)의 형태로 분리하였다.
실험예 1
상기 실시예 1의 폐양극재의 상 분리 특성을 확인하기 위하여, 실시예 1의 폐양극재의 열처리 시 700℃에서 830℃로 승온하면서, 이때의 양극재의 상 변화를 관찰하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1의 폐양극재를 질소(>99%) 분위기 하에서 승온하였고, Panalytical 社의 Empyrean XRD 장비를 이용하여 이때의 in situ thermal XRD 데이터를 확인하였다.
도 1의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 폐양극재는 710℃에서는 리튬 전이금속 산화물 (LiMO2, R-3m, 층상구조) 상을 가지는 것을 확인할 수 있는데, 도 1의 (a) 및 (c)를 살펴보면, 790℃이상, 구체적으로 820℃ 부근에서는 금속 산화물 (MO, Fm3m, 암염구조) 상을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 상기 리튬 전이금속 산화물이 790℃이상에서 분해가 일어나면서 금속산화물/리튬산화물 상으로 변환된 것임을 알 수 있었다.
실험예 2
상기 실시예 1~2 및 비교예 1에서 열처리 이후 상온까지 냉각한 후의 폐양극재의 상변화를 관찰하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조하고, 상분리 이후 냉각한 폐양극재를 Panalytical 社의 Empyrean XRD 장비를 이용하여 이때의 in situ thermal XRD 데이터를 확인하였고, 이를 각각 도 2의 (a) 내지 (c)에 나타내었다.
도 2는 각각 (a) 실시예 1, (b) 실시예 2, (c) 비교예 1에서 제조하고 상분리 이후 냉각한 폐양극재의 in situ thermal XRD 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 2의 (a) 및 (b)를 살펴보면, 실시예 1 및 2의 방법으로 폐양극재를 가열 후 냉각하더라도, 도 1의 (c), 즉 금속 산화물 (MO, Fm3m, 암염구조) 상을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 도 2의 (c)를 살펴보면, 비교예 1의 방법으로 폐양극재를 가열 및 냉각 이후, 도 1의 (b), 즉 리튬 전이금속 산화물 (LiMO2, R-3m, 층상구조) 상이 재생성된 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 2 및 3에서 분리된 전이금속의 분리순도를 확인하기 위해, Panalytical 社의 Empyrean XRD 장비를 이용하여 이때의 유닛 셀의 크기를 확인하였고, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
유닛셀의 크기 (nm)
실시예 1 0.4187
실시예 2 0.4185
실시예 3 0.4195
비교예 2 0.4134
비교예 3 0.4125
상기 실시예 1 내지 3에서 분리된 전이금속은 XRD로 측정한 유닛셀의 크기가 0.42nm 내지 0.4165nm 범위 내에 속함에 따라, 80% 이상의 순도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 2 및 3에서 분리된 전이금속은 XRD로 측정한 유닛셀의 크기가 본 발명 범위 미만임에 따라, 실시예 1~3에서 분리된 전이금속에 비해 순도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 폐양극재를 준비하는 제1 단계;
    상기 폐양극재를 불활성 가스 분위기 하 또는 산소 분위기 하에서 열처리하여 리튬 산화물 및 금속 산화물로 상분리하는 제2 단계;
    상기 제2 단계의 수득물을 불활성 분위기 하에서 상온까지 냉각하는 제3 단계; 및
    상기 제3 단계에서 상온까지 냉각한 냉각품에 증류수를 혼합하고 여과하여 전이금속을 침출하는 제4 단계를 포함하는 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
    [화학식 1]
    Li1 + aNi1 - xMxO2
    상기 화학식 1에서,
    상기 M은 Co, Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고,
    0≤a≤0.3, 0≤x≤0.5임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 산소 분위기 하 900℃ 이상에서 열처리를 수행하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산소 분위기 하 900℃ 내지 1,000℃에서 열처리를 수행하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 불활성 가스 분위기 하 800℃ 이상에서 열처리를 수행하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 불활성 가스 분위기 하, 800℃ 내지 950℃에서 열처리를 수행하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 단계의 불활성 가스 분위기는, 불활성 가스 100 부피%에 대하여 수소 가스를 10부피% 이하로 더 포함하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계의 폐양극재는 리튬을 제외한 전이금속 전체 몰수에 대하여 니켈이 80 몰% 이상으로 포함되는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계에서 침출된 전이금속은 리튬 산화물과 증류수가 반응하여 형성한 리튬 수산화물을 포함하는 리튬 화합물 형태인 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계에서 침출된 전이금속은 니켈 및 M(이때, 상기 M은 Co, Mn 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상)을 포함하는 니켈 금속 산화물 형태인 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계 내지 제4 단계를 1회 내지 4회 반복 수행하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    제4단계에 분리된 전이금속을 XRD로 측정한 유닛 셀의 크기가 0.42nm 내지 0.4165nm일 때, 80% 이상의 순도를 가지는 것으로 판단하는 것인 폐양극재로부터 전이금속을 분리하는 방법.
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