KR20220107651A - 염소계 폐플라스틱을 이용한 폐배터리 내 리튬 및 코발트 회수 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐배터리로부터 유가금속을 재활용하는 방법 및 장치에 대한 것으로, 더 자세하게는 리튬이온배터리 내의 리튬 및 코발트를 추출하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 염소계 폐플라스틱의 염소이온(Cl-)을 반응공여체로 이용하여 양극소재인 LiCoO2에서 재활용 전구체형태인 LiCl 및 CoCl2로 변환시키는 방법을 제시한다. 또한, 본 발명은 사용된 염소계 폐플라스틱을 탈염소화가 진행하여 폐기물 처리방법 및 장치를 제공한다.

Description

염소계 폐플라스틱을 이용한 폐배터리 내 리튬 및 코발트 회수 방법 및 장치 {Recovery apparatus and method of Lithium and Cobalt from spent Lithium-ion battery utilizing chlorinated waste plastics}
본 발명은 폐배터리로부터 유가금속을 재활용하는 방법 및 장치에 대한 것으로, 더 자세하게는 리튬이온배터리 내의 리튬 및 코발트를 추출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
리튬이온배터리 시장의 급속적인 성장이 진행되는 가운데 리튬, 코발트 등의 이차전지 산업의 핵심 소재는 수입에 의존하고 있는 상황이다. 폐 리튬이온전지와 같은 리튬함유 재생원료에서 핵심소재를 회수하고 고성능 양극소재로 재사용하여, 수입에 의존하는 소재 수요 대체가 필요하다. 또한 기존매립처리 비용 및 이에 따른 환경오염 문제도 발생되고 있다. 기존 습식처리는 도 1을 참조하면, 폐 리튬이온배터리를 회수 후 분쇄하여 양극의 활물질 등을 회수한다. 순차적으로 다수의 화학물질 투입 및 침전/반응시켜 탄산염 형태나 황산염형태로 회수하고, 이를 다시 염소화반응 및 전환시키는 방법을 이용하여 다수의 오염부산물을 발생되며 공정단계가 복잡한 문제가 발생한다.
또한, 염소계 폐플라스틱(염화비닐수지(PVC), 염소화 염화비닐수지(CPVC), 폴리염화비닐리덴(PVDC) 등)은 기존 플라스틱소재에 염소를 합성하여 내열성, 내압성, 자기소화성 등을 개선시켰다. 특히 폐플라스틱 중 염소화 염화비닐수지(CPVC)는 2010년대 중반부터 산업 건설 분야에서 소방용 스프링클러배관이나 각종 공업화학용 배관용 및 건축용 냉ㅇ온수설비 배관 등에서 광범위하게 사용되고 있다. 이때, 소재 생산 및 제단공정 등에서 배출되는 폐기물인 PVC 및 CPVC에는 염소성분이 최대 ~58wt% 및 ~70wt%를 포함되어 있다. 염소계 폐플라스틱은 서서히 풍화되면서 미세조각으로 분리되거나 염소성분이 용출되어 자연계로 유입되어 생물독성 및 생체독성을 나타낸다. 또한 염소는 수질 및 자연환경에서 오염물질로 지정되어 있으며, 환경부의 주요관리대상 성분이다. 따라서 염소계 폐플라스틱류를 분해하거나 합성재료로 재활용 할 수 있는 처리기술이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐 리튬이온배터리로부터 핵심소재인 리튬과 코발트를 재활용이 가능한 전구체로 획득함에 있어 복잡한 공정을 축소하고 오염부산물을 줄일 수 있는 가능한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 염소계 폐플라스틱을 탈염소화 작업을 진행하여 재활용 또는 폐기 가능하도록 함에 있다.
본 발명은 리튬코발트 산화물, 염소계 플라스틱, 및 증류수가 혼합된 혼합물이 수용되어 밀폐되는 반응용기, 상기 반응용기 외측에 배치되며, 상기 혼합물이 화학반응이 일어나도록, 상기 반응용기에 아임계 열수액화 조건의 열을 가하는 가열로, 및 상기 반응용기 내에 배치되며, 상기 혼합물이 균일하게 화학반응 되도록 회전 운동하는 교반날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 염소계 플라스틱은 염소 성분을 포함한 플라스틱 화합물 및 가공 시 발생되는 폐기물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 염소계 플라스틱의 염소 성분은 40 내지 80 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아임계 열수액화 조건은 0.1~20Mpa의 압력, 100~350℃의 온도에서 30~120분간의 시간인 것을 특징으로 한다.
또한, 폐배터리를 방전, 세척, 및 건조하는 준비단계, 상기 준비단계 이후, 상기 폐배터리로부터 리튬코발트 산화물을 획득하는 획득단계, 상기 획득단계 이후, 반응용기에 상기 리튬코발트 산화물, 염소계 플라스틱, 및 증류수를 포함하는 혼합물을 넣고 밀폐하는 밀폐단계, 상기 밀폐단계 이후, 상기 반응용기는 가열로를 통해 열과 압력을 가하여 상기 혼합물을 열수분해하는 열수액화 단계, 상기 열수액화 단계 이후, 냉각기를 이용하여 상기 반응용기 및 상기 혼합물을 상온 상태로 냉각하는 냉각단계, 및 상기 냉각단계 이후, 열수분해된 상기 혼합물에서 전구체를 수집하는 수집단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 준비단계에서 상기 폐배터리는 10~20wt% NaCl 용액에 2~4시간 동안 담가 0.1V 이하로 급속 방전 및 세척되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀폐단계에서 상기 염소계 플라스틱은 염소 성분을 포함한 플라스틱 화합물 및 가공 시 발생되는 폐기물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밀폐단계에서 상기 반응용기에 투입되는 상기 염소계 플라스틱의 염소 성분은 40 내지 80 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열수액화 단계는 상기 리튬코발트 산화물이 상기 폐플라스틱의 탈염화로 배출되는 염소에 의해 배터리 전구체인 염화리튬 및 염화코발트로 합성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폐플라스틱은 상기 열수액화 단계 후, 탈염소화 하여 재활용 및 처리가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합물은 상기 반응용기 내에서 0.1 내지 20 MP의 압력, 100 내지 350도 온도에서 교반이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 용해성 및 반응성이 증가하는 아임계 조건에서 화학 첨가물 없이 증류수와 염소계 플라스틱 폐기물을 활용하여 폐 리튬이온배터리에서 유가금속인 리튬 및 코발트를 효과적으로 추출할 수 있다.
또한, 염소계 폐플라스틱을 이용하여 LiCoO2에서 전구체인 LiCl, CoCl2로 변환이 단일단계로 진행되어 공정 효율을 높이는데 매우 효과적이다.
또한, 염소계 플라스틱(CPVC 등)은 공정 진행시 염소이온(Cl-) 공여체로 작용하여 전구체(LiCl, CoCl2) 합성에 소모되어, 폐플라스틱의 탈염소화 처리도 가능하여 폐기물 처리 분야에 적용이 가능하다.
도 1은 종래 기술의 공정도
도 2는 본 발명의 공정도
도 3은 본 발명의 순서도
도 4는 본 발명의 준비단계 상세도
도 5는 본 발명의 열수액화 단계 상세도
도 6은 본 발명의 수집단계 상세도
도 7은 본 발명의 장치 구성도
도 8은 본 발명의 장치 확대도
도 9는 폐플라스틱 처리 순서도
기존의 폐 리튬이온배터리로부터 유가금속 회수의 경우, 침출 및 여과 공정을 통해 진행된다. 다수의 화학 첨가물(H2O2, O2SO4, Na2CO3, HCl)을 통해 유가 금속을 회수하고, 합성단계를 거친 후 활물질을 재생하여 재사용된다.
본 발명은 폐 리튬이온배터리 양극소재에 포함된 LiCoO2와 염소계 폐플라스틱을 열화학적 습식처리(아임계-열수액화 등)하면, 양극소재 내 리튬과 코발트는 추출하여 회수되며 폐플라스틱은 탈 염화 및 분해되어 처리된다. 열화학적 습식처리에서 염소계 폐플라스틱이 분해되면서 배출되는 염소(Cl-)성분이 유가금속(리튬 및 코발트 등)추출에 반응공여체로 이용되어, 그 결과로 리튬이온배터리 양극소재 전구체인 LiCl, CoCl2로 변환시키는 방법과 장치를 제시한다.
또한, 동시에 염소계 폐플라스틱을 반응 공여체로 사용하여, 플라스틱 폐기물의 탈염소화를 진행하여 경제적이고 친환경적인 폐기물 처리방법 및 장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대한 염소계 폐플라스틱을 이용한 폐배터리 내 리튬 및 코발트 회수 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[1] 유가 금속 회수 공정
먼저, 도 2는 본 발명의 전체 공정도이다. 도 2를 참조하면, 폐배터리를 회수 후 분쇄하여, 양극으로부터 활물질 등을 수집한다. 본 발명은 화학 첨가물 없이 증류수와 염소계 플라스틱 폐기물을 투입한다. 아임계 조건에서 폐 리튬이온배터리의 양극제에 포함된 리튬 및 코발트와 염소계 폐플라스틱을 반응시켜 중간 공정을 배제하고 바로 배터리 소재 전구체인 LiCl, CoCl2로 변환된다. 이는 공정 효율을 높이는데 매우 효과적이다. 이후, LiCoO2로 합성하여 재활용에 이용될 수 있다.
또한, 반응에 사용되는 염소계 플라스틱(CPVC 등)은 공정 진행시 유기성분은 분해되고 염소이온(Cl-)은 공여체로 작용되며 소모되는데, 이는 폐기물의 탈염소화로 폐기물 처리 분야에 상업적 적용이 가능하다.
도 3은 본 발명의 순서도이다. 도 3을 참고하면, 준비단계는 폐 리튬이온배터리가 방전 세척, 및 건조되고 배터리의 양극으로부터 LiCoO2가 획득된다. 준비단계 후, 밀폐단계는 반응기 LiCoO2, 염소계 폐플라스틱 및 증류수를 포함한 혼합물을 넣고 밀폐된다. 밀폐단계 후 가열로를 통하여 반응기에 열과 압력을 가하여 혼합물을 열수분해하는 열수액화 단계, 열수액화 단계 후 냉각기를 이용하여 반응기 및 혼합물을 상온상태로 냉각하는 냉각단계 및 냉각단계 후 수집단계는 열수분해된 혼합물에서 리튬이온배터리의 전구체를 수집할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 상세 순서도이다. 도 4를 참조하면, 준비단계 및 제조단계는 폐 리튬이온배터리를 10~20wt% NaCl용액에 2~4시간 동안 담가 0.1V이하로 급속 방전 및 세척되어진다. 건조된 배터리는 케이싱 분리 후 NMP용액을 이용하여 분리막이 제거되고, 양극의 Cathode foil에서 LiCoO2 분말이 탈착된다. 음극의 Cu foil도 제거회수 후, 잔여물을 세척하고 700℃ 에서 4시간 건조한 잔여물인 LiCoO2 분말을 획득한다.
이때, 폐플라스틱은 분쇄 후 가루형태로 준비된다.
도 5를 참고하면, 밀폐단계 및 열 수액화 단계는 아임계-열수액화 반응기에 LiCoO2 분말 및 폐 CPVC분말 비율을 1 : 2~4로 하고, 증류수를 넣어 반응기 밀폐한다. 반응기 내부는 충분한 압력(0.1~20Mpa) 하에 아임계 조건(100~350℃)으로 상승되고 30~120분간 열수액화가 진행된다. 이때, 반응기 내의 LiCoO2 분말 및 CPVC분말 비율은 1:3이 바람직하며, 아임계-열수액화는 225~275℃, 60분간 진행되는 것이 바람직하다.
이때, 반응기는 가열로에 의해 충분한 온도와 압력으로 상승되며, 반응기 내의 폐플라스틱은 고온 고압과 증류수에 의해 탈염소화가 진행된다. 폐플라스틱으로부터 나온 염소이온은 니켈 및 코발트와 반응하여 전구체로 합성된다.
도 6을 참고하면, 냉각단계 및 수집단계는 상온상태로 냉각된 액상반응생성물을 여과 및 분리를 통해 리튬이온배터리 양극소재 전구체인 LiCl, CoCl2를 수집하며, 수집된 전구체는 LiCoO2로 합성되어 재활용되어 진다.
또한, 반응공여체인 폐플라스틱은 탈 염소화되어 폐기 또는 재활용에 이용된다.
[2] 회수 장치 전체구성 및 폐플라스틱 처리
도 7은 리튬 및 코발트 회수 장치의 구성도이다. 도 7을 참고하면, 반응기 본체(100) 내부에 LiCoO2와 염소계 폐플라스틱 및 증류수가 담기는 반응용기(110)가 배치된다. 반응기 본체(100) 외부에는 반응기 가열로(130)가 배치되어 반응용기(110) 내에 담긴 LiCoO2와 염소계 폐플라스틱 및 증류수를 아임계 열수액화에 맞는 열을 가하게 된다. 반응기 가열로(130) 외부에는 보온 덮개(140)로 감싸져 있다. 보온덮개(140) 외측에는 냉각기(200)가 위치되어 반응기 본체(100) 하단의 반응기 급속 냉각부(120)와 연결되어 열수액화 진행 후 반응용기 내의 반응물을 상온으로 냉각시키며, 반응기 본체 상측에 위치한 교반기(300) 내의 모터 냉각부(320)와 연결되어 과열로 인한 고장을 방지하도록 한다.
또한, 반응용기(110)는 제1 노즐(420)에 의해 퍼징가스가 담긴 가스탱크(400)와 연결되며, 조절밸브(410)에 의해 반응용기(110) 내부로 퍼징가스를 주입한다. 퍼징가스는 교반용기 내에서 폐플라스틱이 탈염소화 후 LiCoO2가 액상반응생성물이 되었을 때, 주입되어 화학반응을 방지한다. 제 2 노즐(520)은 반응용기(110) 내부 압력 측정 및 조절하기 위한 것으로 압력조절밸브(500)와 연결되어 있으며, 열수액화 진행 시 반응용기(110) 내의 온도와 보온덮개(140) 내의 온도를 측정하여 온도를 유지한다.
도 8은 본 발명의 장치 확대도이다. 도 8을 참조하면 반응용기(110) 내에 담긴 LiCoO2와 염소계 폐플라스틱 및 증류수는 반응용기(110) 내부로 교반날개(310)를 삽입하여 교반된다. 반응용기(110)는 반응기 가열로(130)에 의해 고온 고압의 상태를 유지되어, 고온 고압 및 교반에 의해 폐플라스틱이 탈염소화 되며, 염소이온은 리튬, 코발트와 반응하여 전구체가 형성된다. 반응공여체로 사용된 폐플라스틱은 냉각 및 건조 후 폐기 및 재활용 처리된다.
도 9는 폐플라스틱 처리 순서도이다. 도 9를 참조하여, 반응공여체로 사용된 폐플라스틱의 처리순서를 자세히 설명하도록 한다. 먼저 폐플라스틱 분쇄단계(S1)는 염소계 폐플라스틱이 아임계 포화증기처리를 용이하게 진행되기 위해 폐플라스틱의 크기를 줄이도록 한다. 이를 위해, 별도의 커팅 수단을 통해 폐플라스틱을 물리적으로 분쇄하게 되며, 커팅 수단은 왕복운동을 통한 폐플라스틱을 지속적으로 분쇄하는 방법, 초음파 진동을 이용하여 분쇄하는 방법 등을 이용하여 폐플라스틱의 크기를 줄일 수 있다.
이후, 반응로 투입 단계(S2)는 상기 반응용기에 분쇄된 폐플라스틱과 증류수, 및 리튬이온배터리에서 수집된 LiCoO2가 투입되어 밀폐되어진다.
고온고압단계(S3)는 상기 아임계 열수액화 단계로 내부의 증류수에 의해 수열처리가 진행되며, 반응용기 내에 삽입된 교반기에 의해 탈염소화 반응이 활발히 진행된다. 이를 통해, 고분자로 이루어진 폐플라스틱은 분해되어 고형물로 형성되며, 자세하게는 투입 전 대비 약 5%의 크기로 감소되고, 부분적 탄화가 발생하여 고정 탄소의 함유량이 증가함에 따라 고체로 구비되는 재활용 물질로 변환된다.
재활용물질 가공(S4)은 변환된 재활용물질을 단일 수지 재질로 이루어진 대상물과 교반 및 배합을 실시하여 연료로 가공됨으로써 용이하게 사용이 가능하다.
[3] 다양한 실시에 따른 성분 분석
Elements Content(wt%)
(a)반응 전 (b)반응 후
C 4.5 71
O 21 26.6
Co 64 1.7
Cl 10.5 0.7
상기 표 1을 통해 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명을 이용하여 변환된 성분 분석표이다. 표 1을 참조하면, (a) 반응 전은 CPVC와 LiCoO2가 반응 전으로 염소와 코발트 성분의 비율이 70wt% 이상을 차지하고 있다. (b) 반응 후는 CPVC와 LiCoO2가 반응 후 코발트 및 리튬이 변환되어 여과된 후의 성분 분석표이다. 여과된 후 폐플라스틱의 염소이온(Cl-)은 코발트와 리튬과 반응하여 전체성분의 0.7wt%가 되어, 플라스틱이 탈 염화된 것을 확인 할 수 있으며, 재활용 또는 폐기가 가능하다. 코발트 역시 1.7wt%로 낮아져 회수된 것을 확인할 수 있다.
실험 LiCoO2에 첨가한 물질 및 용매 Experiment Conditions 회수율 %
℃ 분 고체구성(LiCoO2 : 폐플라스틱) 고/액 비 Li Co
실시예1 미첨가한 상태에서 열화학 습식처리 250 60 - 1:30 80 60
실시예2 CPVC분말 투입후 열화학 습식처리 250 60 1:3 1:30 99 98
비교예1 PVC분말 투입후 열화학 습식처리 350 60 1:3 1:30 95 95
비교예2 PVC분말 투입후 물리화학적 파쇄 교반(볼 밀링) 80 30 1:1 - 97 90
비교예3 0.6M HF + 0.7M H2O2 75 60 - 1:13 96 80
비교예4 4M HCl(염산) + 1% H2O2(v/v%) 80 180 - 1:20 97 95
상기 표 2는 본 발명의 실시예와 비교예를 나타낸 것이다. 반응기에 투입되는 혼합물의 비율과 온도와 시간 및 유가금속의 회수율을 나타낸 것으로 비교하여 설명하도록 한다.
[실시예 1] LiCoO 2 의 아임계-열수액화
아임계-열수액화 반응기에 LiCoO2 분말 1 g, 증류수 100 mL을 넣은 후 반응기를 밀폐하였다. 반응기 온도를 250℃로 증가시키고, 반응기 온도가 250℃에 도달하면 60분 동안 열수분해하여 리튬 및 코발트를 추출하였다. 반응 종료 후 냉각된 반응기에서 액상 반응물을 분취하여 회수하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[실시예 2] LiCoO 2 에 CPVC 분말을 추가한 아임계-열수액화
실시예 1에서 반응기 밀폐 전 동일한 양의 LiCoO2 분말 및 증류수에 CPVC 분말 3 g를 추가 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진해하여 전구체 LiCl, CoCl2가 포함된 반응물을 회수하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[비교예 1] LiCoO 2 에 PVC분말을 추가한 아임계-열수액화
실시예 1에서 반응기 밀폐 전 동일한 양의 LiCoO2 분말 및 증류수에 일반 PVC분말 3 g를 추가 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진해하여 전구체 LiCl, CoCl2가 포함된 반응물을 회수하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[비교예 2] LiCoO 2 에 PVC분말을 추가한 후 물리화학적 (MechanoChemically) 반응처리
실시예 1에서 동일한 양의 LiCoO2 및 증류수에 일반PVC분말 3 g를 추가하고, 물리화학적 반응처리방법으로 16-mm steel ball milling방식으로 입자를 건조 상태에서 Grinding하여 반응물을 회수하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[비교예 3] LiCoO 2 에 불산 용액 및 과산화수소를 사용한 반응
실시예 1에서 동일한 양의 LiCoO2 및 증류수에 0.6M HF 및 0.7M H2O2를 투입하여 75℃에서 30분간 교반한 반응물을 회수하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[비교예 4] LiCoO 2 에 염산용액 및 과산화수소를 사용한 반응
실시예 1에서 동일한 양의 LiCoO2 분말 및 증류수에 4M HCl 및 1% H2O2를 투입 80℃에서 30분 교반 후 반응물을 회수하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 4에서는 합성에 필요한 염소공여체를 4M HCl (약 5%염산) 용액으로 공급하는데, 이 경우 배터리 소재 전구체로 바로 전환이 되지만 추가적인 유해화학물질(염산)이 투입되어 비용 증가 및 반응시간 180분이 소요되어 경제성이 떨어진다.
본 발명은 상기한 실시예로 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 반응기 본체
110 : 반응용기 120 : 반응기 급속 냉각부
130 : 반응기 가열로 140 : 보온덮개
200 : 냉각기
300 : 교반기
310 : 교반날개 320 : 모터 냉각부
400 : 가스탱크
410 : 주입밸브 420 : 제 1 노즐
500 : 압력 측정계
510 : 안전밸브 520 : 제 2 노즐
530 : 온도측정부 540 : 압력조절밸브

Claims (11)

  1. 리튬코발트 산화물, 염소계 플라스틱, 및 증류수가 혼합된 혼합물이 수용되어 밀폐되는 반응용기;
    상기 반응용기 외측에 배치되며, 상기 혼합물이 화학반응이 일어나도록, 상기 반응용기에 아임계 열수액화 조건의 열을 가하는 가열로; 및
    상기 반응용기 내에 배치되며, 상기 혼합물이 균일하게 화학반응 되도록 회전 운동하는 교반날개;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 염소계 플라스틱은 염소 성분을 포함한 플라스틱 화합물 및 가공 시 발생되는 폐기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 염소계 플라스틱의 염소 성분은 40 내지 80 중량부인 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 장치.

  4. 제 2항에 있어서,
    상기 아임계 열수액화 조건은 0.1~20Mpa의 압력, 100~350℃의 온도에서 30~120분간의 시간인 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 장치.
  5. 제 1항의 리튬 및 코발트 회수 장치를 이용한 리튬 및 코발트 회수 방법에 있어서,
    폐배터리를 방전, 세척, 및 건조하는 준비단계;
    상기 준비단계 이후, 상기 폐배터리로부터 리튬코발트 산화물을 획득하는 획득단계;
    상기 획득단계 이후, 반응용기에 상기 리튬코발트 산화물, 염소계 플라스틱, 및 증류수를 포함하는 혼합물을 넣고 밀폐하는 밀폐단계;
    상기 밀폐단계 이후, 상기 반응용기는 가열로를 통해 열과 압력을 가하여 상기 혼합물을 열수분해하는 열수액화 단계;
    상기 열수액화 단계 이후, 냉각기를 이용하여 상기 반응용기 및 상기 혼합물을 상온 상태로 냉각하는 냉각단계; 및
    상기 냉각단계 이후, 열수분해된 상기 혼합물에서 전구체를 수집하는 수집단계;
    를 포함하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
  6. 제 5항에 있어서 상기 준비단계에서,
    상기 폐배터리는 10~20wt% NaCl 용액에 2~4시간 동안 담가 0.1V 이하로 급속 방전 및 세척되는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 밀폐단계에서,
    상기 염소계 플라스틱은 염소 성분을 포함한 플라스틱 화합물 및 가공 시 발생되는 폐기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 밀폐단계에서,
    상기 반응용기에 투입되는 상기 염소계 플라스틱의 염소 성분은 40 내지 80 중량부인 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 열수액화 단계는,
    상기 리튬코발트 산화물이 상기 폐플라스틱의 탈염화로 배출되는 염소에 의해 배터리 전구체인 염화리튬 및 염화코발트로 합성되는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 폐플라스틱은 상기 열수액화 단계 후, 탈염소화 하여 재활용 및 처리가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 혼합물은 상기 반응용기 내에서 0.1 내지 20 MP의 압력, 100 내지 350도 온도에서 교반이 되는 것을 특징으로 하는 리튬 및 코발트 회수 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Kang Liu 외 1인. ‘Innovative leaching of cobalt and lithium from spent lithium-ionbatteries and simultaneous dechlorination of polyvinyl chloride insubcritical water’. Journal of Hazardous Materials 316* *

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