KR20220070764A - Method for recycling cathode material of used lithium ion battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for recycling a waste lithium ion battery, and specifically, to a method for recycling a positive electrode material. The method for recycling a positive electrode material of a waste lithium ion battery according to the present invention includes the steps of: disassembling the waste lithium ion battery to separate the positive electrode material made of metal oxide; mixing a carbon material with the positive electrode material; heating and calcining the positive electrode material in a state in which the carbon material is mixed; and injecting the calcined positive electrode material into an acid solution to leach metal to form a metal leachate.

Description

폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법{METHOD FOR RECYCLING CATHODE MATERIAL OF USED LITHIUM ION BATTERY}A method of recycling the cathode material of a waste lithium ion battery

본 발명은 금속 리싸이클링 기술에 관한 것으로서, 특히 폐리튬이온전지의 양극재 물질에 포함된 유가 금속을 회수하기 위한 방법에 관한 것ㅇ디다. The present invention relates to metal recycling technology, and more particularly, to a method for recovering valuable metals contained in a cathode material of a spent lithium ion battery.

리튬이온전지는 핸드폰을 비롯하여 거의 대부분의 모바일 전자제품의 전원으로 사용되고 있다. 전자제품의 전원 이외에도, 에너지 저장장치(ESS), 전기자동차에도 그 활용폭을 넓혀가고 있다. 특히 전기자동차 시장이 본격화되면 리튬이온배터리의 사용량은 대폭 증가할 것으로 예상된다. 리튬이온전지의 사용량이 늘어나는만큼 사용 후 폐기량도 늘어나게 되므로, 리싸이클링을 통한 리튬이온전지의 재활용이 요청된다. Lithium-ion batteries are used as power sources for most mobile electronic products, including cell phones. In addition to power sources for electronic products, the range of applications for energy storage systems (ESS) and electric vehicles is expanding. In particular, when the electric vehicle market becomes full-fledged, the usage of lithium-ion batteries is expected to increase significantly. As the amount of lithium ion battery used increases, the amount of waste after use also increases, so recycling of the lithium ion battery through recycling is requested.

도 1에는 리튬이온전지의 개략적 구성이 도시되어 있다. 1 shows a schematic configuration of a lithium ion battery.

도 1을 참고하면, 리튬이온전지는 크게 양극(cathode)과 음극(anode)로 이루어지고, 이들 사이에 전해질 및 분리막(separator)이 개재된다. 양극을 이루는 물질은 리튬을 포함하는 금속이고, 음극을 이루는 물질은 흑연이다. Referring to FIG. 1 , a lithium ion battery is largely composed of a cathode and an anode, and an electrolyte and a separator are interposed therebetween. The material constituting the positive electrode is a metal containing lithium, and the material constituting the negative electrode is graphite.

종래에는 리튬이온전지를 재활용할 때, 먼저 리튬이온전지를 해체하여 양극재와 음극재를 분리하고, 양극재 금속은 산을 이용한 습식 침출공정을 통해 금속별로 회수하였고, 흑연 음극재는 별도로 회수하였다. Conventionally, when recycling lithium ion batteries, the lithium ion battery is first disassembled to separate the positive electrode material and the negative electrode material, and the positive electrode material metal is recovered by metal through a wet leaching process using acid, and the graphite negative electrode material is separately recovered.

문제는 습식 침출을 이용한 양극재의 금속별 회수가 용이하지 않다는 점이다. 순수한 금속은 산에 매우 잘 녹아서 침출액을 쉽게 만들 수 있다. 일단 금속이 침출되면 금속별로 회수하는 것은 어렵지 않다. 그러나 리튬이온전지의 양극재는 대부분 금속산화물 형태로 존재한다. 즉 양극재는 리튬과 코발트의 산화물(LiCoO2)이 기본 형태이고, 코발트가 매우 고가이기 때문에 코발트를 니켈-코발트-망간으로 대체하여 사용한다. 니켈과 코발트-망간의 함량에 따라 NCM622(니켈60%, 코발트20%, 망간20%), NCM811과 같이 명명한다. 금속 양극재가 모두 산화물 형태로 존재하기 때문에 황산 용액에서 양극재가 쉽게 녹지 않기 때문에, 과산화수소를 환원제로 이용하여 금속산화물에서 산소를 떼어내어 침출을 시도한다. 이렇게 환원제를 이용해도 금속이 침출되는데 오랜 시간이 걸려서 공정이 더딜 뿐만 아니라, 침출 효율도 우수하지 않다는 문제점이 있다. The problem is that it is not easy to recover each metal of the cathode material using wet leaching. Pure metals are very soluble in acids, making it easy to make leachates. Once the metal is leached, recovery by metal is not difficult. However, most of the cathode materials of lithium ion batteries exist in the form of metal oxides. That is, the cathode material is an oxide of lithium and cobalt (LiCoO 2 ) in its basic form, and since cobalt is very expensive, cobalt is used instead of nickel-cobalt-manganese. According to the content of nickel and cobalt-manganese, it is named as NCM622 (nickel 60%, cobalt 20%, manganese 20%) and NCM811. Since all metal cathode materials are in the form of oxides, the cathode materials are not easily dissolved in sulfuric acid solution, so hydrogen peroxide is used as a reducing agent to remove oxygen from the metal oxide and leaching is attempted. Even if the reducing agent is used, it takes a long time for the metal to be leached, so the process is slow, and the leaching efficiency is not excellent.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리튬이온전지의 금속 양극재가 쉽게 침출되도록 하여 유가금속 회수 공정이 신속하게 이루어지고, 금속 침출 효율을 향상시킬 수 있는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, and by making the metal cathode material of the lithium ion battery easily leached, the valuable metal recovery process is quickly made, and the cathode material recycling method of the spent lithium ion battery can improve the metal leaching efficiency Its purpose is to provide

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified in the present invention will be additionally considered within the range that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐리튬이온전지 양극재 재활용방법은, (a)폐리튬이온전지를 해체하여 금속산화물로 이루어진 양극재를 분리하는 단계; (b)상기 양극재에 탄소물질을 혼합하는 단계; (c)상기 양극재에 탄소물질을 혼합된 상태에서 가열 배소하는 단계; 및 (d)배소 처리된 상기 양극재를 산용액에 투입하여 금속을 침출시켜 금속 침출액을 형성하는 단계;를 포함하는 것에 특징이 있다. A method for recycling a cathode material for a waste lithium ion battery according to the present invention for achieving the above object includes the steps of: (a) disassembling a waste lithium ion battery to separate a cathode material made of a metal oxide; (b) mixing a carbon material with the cathode material; (c) heating and roasting a carbon material in a mixed state with the cathode material; and (d) adding the roasted cathode material to an acid solution to leaching the metal to form a metal leaching solution.

본 발명에 따르면, 상기 침출액에 대하여 금속별 회수단계를 더 구비할 수 있다. According to the present invention, a recovery step for each metal may be further provided for the leachate.

본 발명의 일 예에서, 상기 양극재에 대한 가열 배소는 700~1100℃ 범위에서 수행하는 것이 바람직하다. In an example of the present invention, the heating and roasting for the positive electrode material is preferably performed in the range of 700 ~ 1100 ℃.

특히, 상기 탄소물질은 상기 폐리튬이온전지를 해체할 때 분리된 음극재인 흑연이며, 상기 흑연은 환원하고자 하는 금속에 대하여 당량비로 2~3배 범위로 혼합하는 것이 바람직하다. In particular, the carbon material is graphite, which is an anode material separated when disassembling the waste lithium ion battery, and it is preferable to mix the graphite in an equivalent ratio of 2 to 3 times the amount of the metal to be reduced.

또한, 본 발명의 일 예에서, 상기 음극재인 흑연은 상기 폐리튬이온전지 음극재에 대한 정제공정에서 발생된 저품위흑연을 사용한다. In addition, in one example of the present invention, the graphite as the negative electrode material uses low-grade graphite generated in the refining process for the negative electrode material of the spent lithium ion battery.

본 발명에서는 폐리튬이온전지를 양극재와 음극재로 분리한 후, 양극재인 금속산화물에 대하여 배소 공정을 선행하여 니켈과 코발트 산화물을 금속으로 환원시킨다. 금속으로 환원된 니켈과 코발트는 매우 쉽고 빠르게 산 용액 내에서 용해되어 침출액을 형성할 수 있다. 금속이 용해되어 있는 침출액에 대한 후속 공정을 통해 금속별 회수가 가능하다. In the present invention, after separating a spent lithium ion battery into a cathode material and a cathode material, a roasting process is performed on a metal oxide, which is a cathode material, to reduce nickel and cobalt oxides to metals. Nickel and cobalt reduced to metal can dissolve very easily and quickly in acid solution to form a leachate. It is possible to recover each metal through a subsequent process for the leachate in which the metal is dissolved.

특히 본 발명에서는 배소 공정에서 환원제로 필요한 탄소를 폐리튬이온전지에서 발생하는 저품위 흑연을 재활용함으로써 경제적인 공정이 구현가능하다는 이점이 있다. In particular, in the present invention, there is an advantage that an economical process can be realized by recycling low-grade graphite generated from a waste lithium ion battery by using carbon required as a reducing agent in the roasting process.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if it is an effect not explicitly mentioned herein, it is added that the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 리튬이온전지의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 폐리튬이온전지 양극재 재활용방법의 개략적 흐름도이다.
도 3은 배소 공정 후 양극재의 XRD 결과 그래프이다.
도 4는 양극재의 황산 침출 결과를 나타낸 그래프이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.1 is a schematic configuration diagram of a lithium ion battery.
2 is a schematic flowchart of a method for recycling a cathode material for a waste lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of XRD results of the cathode material after the roasting process.
4 is a graph showing the results of sulfuric acid leaching of the cathode material.
※ It is revealed that the accompanying drawings are exemplified as a reference for understanding the technical idea of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereby.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In the description of the present invention, if it is determined that related known functions are obvious to those skilled in the art and may unnecessarily obscure the gist of the present invention, detailed description will be omitted.

본 발명은 금속 리싸이클링 기술에 관한 것으로서, 본 발명에서 주요 처리 대상은 폐리튬이온전지이다. 그러나 본 발명의 처리 대상이 반드시 폐리튬이온전지에 한정되는 것은 아니며, 리튬이온전지 제조공정에서 발생하는 스크랩을 포함하여, 다양한 폐기물 중에서 리튬이온전지의 양극 활물질로 활용가능한 금속산화물에 대하여도 적용가능하다는 점을 미리 밝혀둔다. The present invention relates to a metal recycling technology, and the main treatment target in the present invention is a waste lithium ion battery. However, the object of the present invention is not necessarily limited to waste lithium ion batteries, and it can be applied to metal oxides that can be used as positive electrode active materials of lithium ion batteries among various wastes, including scraps generated in the lithium ion battery manufacturing process. Make it clear in advance that

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 예에 따른 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method for recycling a cathode material of a waste lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 일 예에 따른 폐리튬이온전지 양극재 재활용방법의 개략적 흐름도이다. 2 is a schematic flowchart of a method for recycling a cathode material for a waste lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 폐리튬이온전지 양극재 재활용방법은 먼저 폐전지를 해체, 분리하는 것으로부터 시작한다. 폐전지를 해체하여 양극재와 음극재를 상호 분리한다. 양극재와 음극재 모두 주로 분말 형태로 산출된다. Referring to FIG. 2 , the method for recycling a cathode material for a waste lithium ion battery according to an embodiment of the present invention starts with disassembling and separating the waste battery. Dismantle the waste battery to separate the cathode and anode materials from each other. Both cathode and anode materials are mainly produced in powder form.

양극재로 쓰인 금속 분말은 리튬, 코발트, 니켈, 망간, 철 등을 포함하며, 다만 상대적 양은 다를 수 있다. 보다 구체적으로 금속 분말의 화학적 구성을 보면 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬니켈코발트망간 산화물(LiNiCoMnO2), 리튬망간 산화물(LiMnO2) 및 리튬철인 산화물(LiFePO4)로 구성될 수 있다. 음극재는 탄소 소재인데, 천연 흑연과 인조 흑연이 많이 사용되며, 활성 탄소 등이 포함될 수도 있다. Metal powder used as a cathode material includes lithium, cobalt, nickel, manganese, iron, etc., but the relative amount may be different. More specifically, looking at the chemical composition of the metal powder, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel cobalt manganese oxide (LiNiCoMnO 2 ), lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), and lithium iron oxide (LiFePO 4 ) It may be composed of. The anode material is a carbon material, and natural graphite and artificial graphite are often used, and activated carbon may be included.

분리된 음극재는 별도의 정제공정을 거쳐 고품위 흑연과 저품위 흑연으로 다시 분리된다. 음극재에 포함된 흑연은 모두 동일하기 때문에 고품위와 저품위를 분리하기 어려운데, 여기서 저품위 흑연이란 폐전지를 해체하는 과정에서 금속이 일부 혼합된 것, 고푸위 흑연이란 금속 등 불순물이 포함되지 않은 것을 지칭한다. 고품위 흑연은 별도로 재활용하게 되며, 저품위 흑연은 후술할 배소 공정에 사용한다. 이에 대해서는 후술하기로 한다. The separated anode material is separated again into high-grade graphite and low-grade graphite through a separate refining process. It is difficult to separate high-grade and low-grade graphite because the graphite contained in the anode material is the same. Here, low-grade graphite refers to a mixture of metals in the process of dismantling waste batteries, and high-grade graphite refers to materials that do not contain impurities such as metal. . High-grade graphite is recycled separately, and low-grade graphite is used in the roasting process to be described later. This will be described later.

양극재로 쓰인 금속 분말은 모두 산화물 형태이므로 종래기술에서 설명한 바와 같이 직접 산 침출을 수행하면, 환원제를 사용하지 않고는 침출이 거의 일어나지 않고, 환원제를 쓰더라도 침출 시간이 길어지고 효율도 떨어지는 문제점이 있다. 이에 본 발명에서는 산 침출을 수행하기 전에 배소 공정을 거쳐 금속 산화물을 환원시킨다. Since all of the metal powders used as cathode materials are in the form of oxides, as described in the prior art, when direct acid leaching is performed, leaching hardly occurs without using a reducing agent, and even if a reducing agent is used, the leaching time becomes longer and the efficiency is lowered. have. Accordingly, in the present invention, the metal oxide is reduced through a roasting process before acid leaching is performed.

배소 공정에서는 탄소질이 필요하므로, 양극재 금속산화물과 탄소 재료를 혼합한다. 본 예에서는 탄소재를 별도로 마련하는 것이 아니라, 폐리튬이온전지의 음극재 중 저품위 흑연 분말을 사용하여 경제성을 향상시킨다. Since carbonaceous material is required in the roasting process, the cathode material metal oxide and carbon material are mixed. In this example, rather than separately providing a carbon material, low-grade graphite powder among the negative electrode materials of the spent lithium ion battery is used to improve economic efficiency.

흑연의 혼합 비율은 환원시키고자 하는 금속산화물에 대해 당량비로 2~3배 범위이다. 본 실시예에서 금속산화물로는 리튬산화물, 망간산화물, 코발트산화물, 니켈산화물이 있는데, 배소 공정의 타겟은 코발트산화물과 니켈산화물이다. 리튬산화물과 망간산화물은 공기 중에서는 금속으로 존재할 수 없을 정도로 반응성이 좋기 때문에 배소 공정을 진행하더라도 금속으로 환원될 수 없다. 더욱이 리튬과 망간은 이온화도가 매우 높기 때문에 산화물 형태에서도 산 침출이 쉽게 일어나므로 환원 공정이 의미가 없다. 따라서 본 실시예에서는 코발트산화물과 니켈산화물에 대하여 몰당량비 2~3배 범위로 흑연(탄소재)을 혼합한다. 본 실시예에서 탄소에 의한 환원은 고체-고체 반응이므로 혼합이 완벽하지 않기 때문에 여분의 탄소가 필요하지만 혼합 비율이 3배를 초과하면 탄소 성분이 과량 잔존하여 후속되는 침출 공정에 영향(별도의 탄소 분리 공정 필요)을 미칠 수 있으므로 바람직하지 않다. The mixing ratio of graphite is in the range of 2-3 times the equivalent ratio of the metal oxide to be reduced. In this embodiment, as the metal oxide, there are lithium oxide, manganese oxide, cobalt oxide, and nickel oxide, and the target of the roasting process is cobalt oxide and nickel oxide. Since lithium oxide and manganese oxide are so reactive that they cannot exist as metals in air, they cannot be reduced to metals even through a roasting process. Moreover, since lithium and manganese have very high ionization degrees, acid leaching occurs easily even in oxide form, so the reduction process is meaningless. Therefore, in this embodiment, graphite (carbon material) is mixed in a molar equivalent ratio of 2 to 3 times that of cobalt oxide and nickel oxide. Since the reduction by carbon in this example is a solid-solid reaction, the mixing is not perfect, so extra carbon is required, but if the mixing ratio exceeds 3 times, the carbon component remains in excess and affects the subsequent leaching process (separate carbon separation process is required), so it is not preferred.

배소는 무산소 분위기에서 이루어진다. 본 예에서는 아르곤 분위기 하에서 배소가 이루어진다. 온도는 대략 700~1100℃ 범위에서 수행한다. 바람직하게는 1030~1090℃ 범위이다. 1100℃를 초과하면 배소를 넘어 금속들이 녹아서 소결이 이루어지기 때문에 후속 공정인 산 침출 공정을 비효율적으로 만들기 때문에 바람직하지 않다. 1100℃를 넘지 않는 범위에서 가장 높은 온도 범위로 배소를 하면 가장 빠르게 배소 공정을 완료할 수 있다. 배소 후에 코발트와 니켈은 산소를 잃고 순수한 금속 상태로 형성된다. Roasting is carried out in an anaerobic atmosphere. In this example, roasting is performed under an argon atmosphere. The temperature is carried out in the range of approximately 700 to 1100 °C. Preferably it is in the range of 1030-1090 degreeC. When it exceeds 1100° C., it is not preferable because it makes the acid leaching process, which is a subsequent process, inefficient because metals are melted beyond roasting and sintering is performed. The roasting process can be completed the fastest if the roasting is carried out in the highest temperature range in the range not exceeding 1100℃. After roasting, cobalt and nickel lose oxygen and form in a pure metallic state.

본 예에서 양극재와 흑연을 질량비; 5:6으로 혼합하였다. 양극재 금속분말에는 리튬과 망간이 포함되어 있으므로 배소의 대상이 되는 코발트산화물과 니켈산화물만 비교하면 몰당량비로 대략 2.5배 비율로 흑연을 혼합하였다. 그리고 수평관로에서 아르곤을 0.7L/min으로 흘려 보내어 무산소 분위기를 형성하여 배소를 진행하였다. 온도는 7℃/min의 속도로 승온시키며 700℃로 형성하여 1시간 배소하였다.In this example, the mass ratio of the cathode material and graphite; 5:6 mixed. Since the cathode material metal powder contains lithium and manganese, graphite was mixed in a molar equivalent ratio of about 2.5 times when only cobalt oxide and nickel oxide, which are the targets of roasting, were compared. Then, argon was flowed through the horizontal pipe at 0.7 L/min to form an anaerobic atmosphere and roasting was carried out. The temperature was raised at a rate of 7°C/min, formed at 700°C, and roasted for 1 hour.

배소 산물의 XRD 결과가 도 3의 그래프에 나타나 있다. 도 3의 그래프를 참고하면, 맨 위쪽에 NCM(Nickel-Cobalt-Manganese)이 환원되어 니켈이 검출된 것을 알 수 있다. 니켈의 양이 상대적으로 많기 때문에 니켈만 검출되고 있다. The XRD results of the roasted products are shown in the graph of FIG. 3 . Referring to the graph of FIG. 3 , it can be seen that nickel-cobalt-manganese (NCM) is reduced at the top to detect nickel. Since the amount of nickel is relatively large, only nickel is detected.

배소 후에는 양극재에 산 용액을 공급하여 금속을 침출시킨다. 본 실시예에서 산으로는 황산 용액을 사용한다. 리튬산화물과 망간산화물은 앞에서도 언급한 것처럼 이온화도가 높아 황산 용액 내에서 쉽게 용출되어 금속 이온으로 존재한다. 또한 니켈과 코발트 역시 순수 금속 상태이기 때문에 산 용액 내에서 쉽게 침출되어 금속 이온으로 된다. After roasting, an acid solution is supplied to the cathode material to leach out the metal. In this embodiment, a sulfuric acid solution is used as the acid. Lithium oxide and manganese oxide are easily eluted in sulfuric acid solution due to their high degree of ionization, as mentioned above, and exist as metal ions. Also, since nickel and cobalt are pure metals, they are easily leached in acid solution to form metal ions.

산 침출 실험을 진행하였다. 즉 황산 용액 1몰, 침출 온도 90℃, 광액농도 2.5%, 교반속도 400rpm으로 실험 조건을 만들고, 앞에서 배소 실험 후의 배소 산물에 대한 산 침출을 수행하였다. 도 4는는 양극재 배소 산물의 황산 침출 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참고하면, 침출 시작 후 30분만에 리튬, 니켈, 코발트, 망간이 모두 100% 침출된 것을 확인할 수 있다. 리튬산화물과 망간산화물은 그 성질상 용출이 매우 쉽게 일어나며, 코발트와 니켈은 배소를 통해 금속 상태로 전환되었기 때문에 용출이 쉽게 일어난다. 즉, 종래기술에서 양극재의 금속 침출이 용이하지 않았던 문제를 본 발명에서는 배소 공정을 선행하여 모두 해결하였다. 물론 본 발명에서는 산 침출시 별도의 환원제를 사용하지 않으며, 매우 빠른 속도에 산 침출이 이루어지므로 침출 효율이 매우 높다. Acid leaching experiments were carried out. That is, experimental conditions were made with 1 mol of sulfuric acid solution, leaching temperature of 90° C., light solution concentration of 2.5%, and stirring speed of 400 rpm, and acid leaching was performed on the roasted product after the roasting experiment. 4 is a graph showing the results of sulfuric acid leaching of the roasted cathode material. Referring to FIG. 4 , it can be seen that 100% of lithium, nickel, cobalt, and manganese are all leached 30 minutes after the start of leaching. Lithium oxide and manganese oxide are very easily eluted due to their properties, and cobalt and nickel are easily eluted because they are converted to a metallic state through roasting. That is, in the present invention, the problem that metal leaching of the cathode material was not easy in the prior art was solved by prior to the roasting process. Of course, in the present invention, a separate reducing agent is not used during acid leaching, and the acid leaching is performed at a very high rate, so the leaching efficiency is very high.

금속이 녹아 있는 침출액은 별도의 후속 공정을 통해 금속별로 분리 회수가 가능하다. The leachate in which the metal is dissolved can be separated and recovered for each metal through a separate subsequent process.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 폐리튬이온전지를 양극재와 음극재로 분리한 후, 양극재인 금속산화물에 대하여 배소 공정을 선행하여 니켈과 코발트 산화물을 금속으로 환원시킨다. 금속으로 환원된 니켈과 코발트는 매우 쉽고 빠르게 산 용액 내에서 용해되어 침출액을 형성할 수 있다. 금속이 용해되어 있는 침출액에 대한 후속 공정을 통해 금속별 회수가 가능하다. 특히 본 발명에서는 배소 공정에서 환원제로 필요한 탄소를 폐리튬이온전지에서 발생하는 저품위 흑연을 재활용함으로써 경제적인 공정이 구현가능하다는 이점이 있다. As described above, in the present invention, after separating a waste lithium ion battery into a cathode material and a cathode material, a roasting process is performed on a metal oxide as a cathode material to reduce nickel and cobalt oxides to metals. Nickel and cobalt reduced to metal can dissolve very easily and quickly in acid solution to form a leachate. It is possible to recover each metal through a subsequent process for the leachate in which the metal is dissolved. In particular, in the present invention, there is an advantage that an economical process can be realized by recycling low-grade graphite generated from a waste lithium ion battery by using carbon required as a reducing agent in the roasting process.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The protection scope of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the protection scope of the present invention cannot be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.

Claims (7)

(a)폐리튬이온전지를 해체하여 금속산화물로 이루어진 양극재를 분리하는 단계;
(b)상기 양극재에 탄소물질을 혼합하는 단계;
(c)상기 양극재에 탄소물질을 혼합된 상태에서 가열 배소하는 단계; 및
(d)배소 처리된 상기 양극재를 산용액에 투입하여 금속을 침출시켜 금속 침출액을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법. (a) disassembling a waste lithium ion battery to separate a cathode material made of a metal oxide;
(b) mixing a carbon material with the cathode material;
(c) heating and roasting a carbon material in a mixed state with the cathode material; and
(d) adding the roasted cathode material to an acid solution to leaching the metal to form a metal leachate; 제1항에 있어서,
상기 침출액에 대하여 금속별 회수단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법. The method of claim 1,
The cathode material recycling method of a waste lithium ion battery, characterized in that it further comprises a recovery step for each metal with respect to the leachate. 제1항에 있어서,
상기 양극재에 대한 가열 배소는 700~1100℃ 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법. The method of claim 1,
Heating and roasting for the cathode material is a cathode material recycling method of a waste lithium ion battery, characterized in that performed in the range of 700 ~ 1100 ℃. 제1항에 있어서,
상기 탄소물질은 상기 폐리튬이온전지를 해체할 때 분리된 음극재인 흑연인 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법. The method of claim 1,
The carbon material is a cathode material recycling method of a waste lithium ion battery, characterized in that graphite is the anode material separated when dismantling the waste lithium ion battery. 제4항에 있어서,
상기 흑연은 환원하고자 하는 금속에 대하여 당량비로 2~3배 범위로 혼합하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법. 5. The method of claim 4,
The cathode material recycling method of a waste lithium ion battery, characterized in that the graphite is mixed in an equivalent ratio of 2 to 3 times the amount of the metal to be reduced. 제4항에 있어서,
상기 음극재인 흑연은 상기 폐리튬이온전지 음극재에 대한 정제공정에서 발생된 저품위흑연인 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법. 5. The method of claim 4,
The cathode material of the graphite is a cathode material recycling method of a waste lithium ion battery, characterized in that the low-grade graphite generated in the refining process for the anode material of the waste lithium ion battery. 제1항에 있어서,
상기 음극재에서 배소에 의하여 환원되는 금속은 코발트와 니켈인 것을 특징으로 하는 폐리튬이온전지의 양극재 재활용방법.
The method of claim 1,
The cathode material recycling method of a waste lithium ion battery, characterized in that the metal reduced by roasting in the anode material is cobalt and nickel.
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