KR20230021639A - 재활용된 배터리에서 애노드의 회수 - Google Patents

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장펑 정
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Abstract

소진된 Li 이온 배터리로부터 유래된 혼합된 재활용 스트림으로부터 애노드 물질을 재활용하는 방법은 캐소드 재활용 스트림에 잔류하는 침전물 양을 공급받는 단계를 포함한다. 이 침전물은 거의 전적으로 재활용된 배터리의 애노드 물질에 사용되는 흑연이다. 침전물은 리튬 배터리 재활용 스트림으로부터의 충전 물질을 산 침출하여 발생한다. 잔류 캐소드와 분리막 물질을 제거하기 위해 침전물에 강산을 첨가하고 혼합물을 가열한다. 강산은 황산알루미늄으로 변환함으로써 분리막으로부터 잔류 산화알루미늄을 제거한다. 산 처리된 침전물을 세척하면 산화알루미늄과 황산으로부터 반응된 황산알루미늄과 같은 수용성 오염물이 제거되어 실질적으로 순수한 흑연이 생성된다. 캐소드 재활용 단계에서 남아 있는 잔류 물질도 제거된다.

Description

재활용된 배터리에서 애노드의 회수
본 발명은 재활용된 배터리에서 애노드를 회수하는 것에 관한 것이다
캐소드 물질의 회수는 자동차, 개인 전자 제품 및 산업 응용 분야에 널리 사용되는 리튬 이온(Li 이온) 배터리의 주요 초점이다. 그러나, 재활용된 배터리의 폐기물 스트림은 일반적으로 전체 배터리 조립체의 무차별 교반(분쇄 및 파쇄)을 포함하여 캐소드, 애노드, 분리막 및 케이싱 물질이 혼합된 혼합물을 생성한다. 캐소드 물질을 회수하기 위한 재활용 절차는 종종 상당한 양의 애노드 물질을 미사용하고/하거나 폐기한다.
애노드 물질의 재활용 공정은 캐소드 물질을 산 침출하여 2차 스트림을 회수한다. 애노드 물질의 재활용은 캐소드와 애노드 물질 모두에서 풍부한 분해된 배터리의 혼합된 재활용 스트림의 캐소드 물질을 산 침출하여 남아 있는 고형 미립자를 수집한다. 미국 특허 번호 9,834,827(전체 내용이 본 명세서에 포함됨)에 개시된 것과 같이 사용되거나 소진된 배터리에서 충전 물질을 재활용하는 것은 새로운 물질을 수집하는 경제성으로 인해 캐소드 물질에 초점을 맞추는 경향이 있다. 그러나, 흑연과 같은 애노드 물질 역시 재활용 물질로서의 가치가 있다.
본 명세서의 구성은 전기 자동차(EV)를 생산하는 것에 관한 현대적인 경향이 서비스 수명 종료 시 이러한 배터리를 폐기하거나 재활용해야 할 상응하는 필요성과 함께 2차(충전식) 배터리에 대한 상당한 수요를 생성한다는 관찰에 부분적으로 기초한다. 불행히도, 주로 저렴한 흑연 및/또는 탄소로 구성된 애노드 물질은 캐소드 대응물 중에서 대규모 재활용이 가능한 것으로 간주되지 않았다. 따라서, 본 명세서의 구성은 상보적인 캐소드 재활용 공정과 함께 애노드 물질을 공급받고, 재활용된 애노드 물질로 사용하기 위해 이미 정제된 흑연을 정제함으로써 애노드 재활용의 단점을 실질적으로 극복한다. 흑연은 이미 배터리 등급의 흑연을 생산하는 것과 관련하여 많은 가공 및 정제를 거쳤기 때문에 사용된 물질을 재활용하는 것이 새로운 흑연을 정제하는 것보다 더 효율적일 수 있다.
소진된 Li 이온 배터리에서 유래된 혼합 재활용 스트림으로부터 애노드 물질을 재활용하는 방법은 침전물이 실질적으로 약 6% 내지 7% 알루미나 및 4% 내지 5% 중량의 금속 황산염의 불순물을 갖도록 멤브레인 필터 프레스를 통해 캐소드 재활용 스트림에 잔류하는 침전물 양을 공급받는 단계를 포함한다. 이 침전물의 나머지는 거의 전적으로 재활용된 배터리의 애노드 물질로 사용되는 흑연이다. 침전물은 리튬 배터리 재활용 스트림으로부터 충전 물질을 산 침출하여 발생한다. 잔류 캐소드와 분리막 물질을 제거하기 위해 98% H2SO4와 같은 강산을 침전물에 첨가하고 혼합물을 약 300℃로 가열한다. 일반적으로 니켈, 망간 및 코발트와 같은 캐소드 물질을 침출하면 종종 배터리의 캐소드와 애노드 측 사이에서 분리막 물질로 사용되었던 산화알루미늄이 남는다. 강산은 황산알루미늄으로 변환함으로써 분리막으로부터 산화알루미늄을 제거한다. 산 처리된 침전물을 세척하면 산화알루미늄과 황산으로부터 반응된 황산알루미늄과 같은 수용성 오염물이 제거되어 실질적으로 순수한 흑연이 생성된다. 캐소드 재활용 단계에서 남은 임의의 잔류물 NMC(Ni, Mg, Co)도 제거된다.
애노드 물질은 캐소드 물질보다 원료(흑연)의 가치가 낮아 기존 재활용에 대한 관심을 적게 받았다. 또한, 기존의 애노드 처리는 극히 높은 온도에서 불화수소(HF)를 사용하여 상당한 안전 오버헤드가 도입된다. 본 명세서에 제안된 접근법은 훨씬 낮은 온도에서 더 안전한 물질을 사용함으로써 비용 효율적으로 애노드를 재활용할 수 있다. 또한, 재활용할 애노드 원료는 상기 개시된 '827 특허 문헌에 개시된 캐소드 재활용 접근법에서 유래할 수 있다.
추가 특징은 흑연 유형의 정성적 분리 및 분류를 포함한다. 배터리 제조업체는 천연 흑연과 인조 흑연을 정해진 비율로 사용하고, 천연 흑연이 "플레이크" 구조를 취하기 때문에 다양한 입자 크기를 추가로 구별한다. 리튬 배터리 재활용 스트림으로부터 생성된 천연 흑연 대 인조 흑연의 조성비는 재활용된 배터리를 구성하는 알려진 소스 조성을 테스트하거나 식별함으로써 식별된다. 생성된 순수 흑연은 생성된 실질적으로 순수한 흑연의 조성비, 일반적으로 약 60/40% 인조 흑연 대 천연 흑연의 조성비, 또는 대안적으로 55/45%의 조성비를 보존하기 위해 분류되거나 표시된다. 생성되어 수확되고 정제된 흑연은 아래 열거된 여러 요인에 따라 약 98.5%의 순도를 보인다.
따라서 배터리 재활용 스트림으로부터 실질적으로 흑연을 회수하는 것에 관한 애노드 재활용 접근법은 1세대 배터리에 사용된 흑연의 이전 처리 및 순도로부터 이점을 얻는다. 소진된 배터리의 애노드 물질은 일반적으로 1세대 배터리에 사용하기 전에 불순물 처리를 거쳤다. 이 애노드 물질의 임의의 불순물은 애노드 물질의 흑연 입자 표면으로 제한된다.
EV(전기 자동차)의 재활용 스트림을 식별하는 것은 알려진 공급업체(차량 제조업체), 및 각 제조업체에 사용되는 Li 이온 배터리의 화학적 조성에 따라 추가로 구성된다. 특정 제조업체의 배터리에 따라 공급되는 재활용 스트림을 유지하면 유입되는 애노드 물질의 알려진 조성이 제공된다. 균일한 스트림을 보존하면 이 알려진 조성이 생성된 순수한 흑연으로 전달될 수 있다. 다시 말해, 동일한 제조업체로부터 유입되고 플레이크 흑연의 특정 크기 조성으로 60/40% 분할을 갖는 배터리는 유입되는 스트림이 알려진 공급업체로 제한되는 경우 순수한 흑연의 유사한 조성으로 재활용된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 여러 도면에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 부분을 나타내는 첨부 도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 특정 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명백할 것이다. 도면은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니며, 대신 본 발명의 원리를 설명하는 데 중점을 둔다.
도 1은 본 명세서에 개시된 애노드 물질의 재활용 공정의 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 흐름으로부터 재활용된 충전 물질의 SEM(주사 전자 현미경) 그래프이다.
도 3은 도 1의 충전 물질을 이용한 충전 특성의 그래프이다.
일반적으로 배터리 형태로 구현되는 전기화학적 에너지 저장 장치는 전기 및 하이브리드 차량의 출현으로 수요가 증가하고 있다. 아래에 설명된 구성은 Ni:Mn:Co로 표시된 특정 NMC 몰비로 활성 충전 물질을 회수하기 위해 폐기된 배터리에서 노화 또는 소진된 충전 물질을 재활용하는 데 유용하다. 보다 일반적인 유형의 캐소드 물질은 60%:20%:20%(622), 80%:10%:10%(811), 50%:30%:20%(532) 및 33.3%:33.3%:33.3%(111)이다. 캐소드 충전 물질 전구체는 US 9,834,827, US 10,522,884, US 10,741,890 및 출원 번호 16/164,952를 포함하는 미국 특허 문헌 및 출원 문헌에 제시된 바와 같이 Ni, Mn 및 Co의 황산염 형태로부터 유래된다.
캐소드 물질의 요소는 재활용에 더 유리한 경향이 있지만 주로 흑연과 탄소로 구성된 애노드 충전 물질도 회수에 의해 생성된다. 후속 처리를 통해 이 애노드 충전 물질도 회수할 수 있다. 니켈, 망간 및 코발트와 같은 캐소드 물질을 침출하고 집전체 금속 및 봉쇄 물질과 같은 부수적 성분을 화학적 및 물리적으로 제거하면 약 15%의 알루미나 및 황산염 물질이 남아 있는 흑연/탄소 잔류물을 생성할 수 있다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이 실질적으로 순수한 흑연을 생성하기 위해 이후 강산으로 처리하고 적당히 가열하는 것이 호출될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 애노드 물질의 재활용 공정의 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 단계(110)에서, 배터리 캐소드 물질의 재활용 작업으로부터 부산물 또는 폐기물 스트림으로서 흑연을 포함하는 침전물을 공급받는다. 위에서 설명한 바와 같이, 기존의 접근법은 애노드 물질(실질적으로 흑연)의 회수를 추구하지 않았으며; 대조적으로, 본 명세서의 접근법은 캐소드 재활용에 보완적인 공정으로서 흑연을 재활용한다. 따라서, 공급받은 침전물은 재활용을 위해 이전에 산 침출된 배터리 충전 물질의 재활용 스트림에 남아 있는 충전 물질이다. 흑연 침전물을 얻기 위해 임의의 적절한 재활용 또는 기타 공정이 사용될 수 있지만, 특정 구성에서 이 침전물은 일반적으로 전기 자동차의 충전 셀에 사용되는 이전에 사용된 충전 물질을 나타내는 NMC(니켈, 망간, 코발트) 재활용 스트림으로부터 공급되는 이전에 침출된 충전 물질로부터 얻어진다. 하나의 특정 접근 방식은 위에서 언급한 미국 특허 문헌에 따른 산 침출을 포함한다. EV는 상당한 크기의 배터리를 가지고 있으며, 차량 수명과 유사한 재활용 스트림을 계속 나타낼 것이다. 보다 구체적으로, 이 NMC 배터리는 리튬 이온 배터리(LIB)이고, 수백만 대의 전기 자동차(EV) 및 플러그인 전기 자동차에 널리 적용되었다.
애노드 물질용 흑연은 벌크 흑연의 묶음(batch) 또는 수량을 한정하는 형태 또는 형상 특성을 가지고 있다. 일반적으로, 천연 흑연은 플레이크 특성 및 상응하는 크기를 가지며, 이는 하기 표 II에서 더 논의된다. 인조 흑연은 더 비싸고 일반적으로 분말 또는 입자 질감을 가지고 있다. 천연 플레이크 흑연으로부터 애노드 물질을 생산하려면 처리를 필요로 한다. 역사적으로, 이 처리는 3톤의 플레이크 흑연 농축물로부터 1톤의 애노드 등급 흑연을 생산했다. 현대식 생산 효율성에도 불구하고 흑연 업그레이드와 관련된 손실은 최종 정제 전에 30% 내지 50% 범위에 있다. 본 명세서의 구성은 전기 자동차로부터 리튬 이온 배터리를 재활용하고 전기 자동차 응용을 위해 특별히 설계된 형태 및 배합(천연 및 인조)을 가진 고순도 흑연을 회수하는 것을 묘사한다. 흑연은 이미 배터리용으로 업그레이드되었기 때문에 회수 효율은 98% 정도이다.
기존의 접근법에서, 흑연을 최종 애노드 물질 사양으로 만들기 위해 애노드 회사는 불화수소(HF) 처리 또는 불활성 고온 베이킹을 사용하여 흑연을 약 94% 총 흑연 탄소(Cg) 내지 99.95% Cg로 업그레이드한다. 물질 코어의 깊숙한 곳에서 불순물을 제거하려면 이러한 비싸고 환경에 부담이 되는 화학 물질 및 열처리를 사용하는 것이 필요하다. 그러나, BR 흑연에서 발견되는 불순물은 흑연 표면에 있어서 보다 저렴하고 보다 친환경적인 방법을 사용하여 제거하기가 더 쉽다.
흑연은 배터리에 사용하기 위해 이전에 처리되었기 때문에 이미 정제되어 있으므로 1세대 천연 흑연 및 인조 흑연이 초기 전개를 위해 견딜 필요가 있는 처리를 많이 거칠 필요가 없다. 또한, 대략적인 조성을 배터리 아키텍처로부터 알 수 있으므로 유형과 부피에 따라 바람직하지 않은 성분을 식별할 수 있다. 일반적으로, 재활용 스트림의 침전물에는 11% 미만의 불순물이 있다. 보다 구체적으로, 침전물은 일반적으로 7% 미만의 알루미나 및 5% 미만의 금속 황산염을 갖는다. 이러한 파라미터는 애노드 재활용에 선행하여 애노드 재활용을 공급하는 캐소드 재활용과 배터리 아키텍처로부터 알려져 있다.
소진된 Li 이온 배터리의 혼합된 재활용 스트림으로부터 애노드 물질을 재활용하는 방법은, 단계(112)에서, 리튬(Li) 이온 배터리 재활용 스트림으로부터 충전 물질을 산 침출하여 생성된 침전물을 세척하는 단계를 포함한다. 이것은 NMC 재활용/침출에서 남아 있는 임의의 수용성 성분을 제거한다. 대안적인 접근법은 단계(115)에 개시된 바와 같이 흑연보다 낮은 밀도를 갖는 알루미나에 기초하여 거품 부유 선광(frothing flotation) 단계를 통해 알루미나를 분리하는 것을 포함한다. 알루미늄은 일반적으로 종종 집전체에 사용되고, 이에 따라 침전물의 약 7%인 것으로 예상될 수 있다.
황산(114)과 같은 강산은 단계(116)에 도시된 바와 같이 잔류 캐소드와 분리막 물질을 제거하기 위해 침전물에 첨가된다. 이것은 강산과 잔류 캐소드와 분리막 물질의 혼합물을 생성된 애노드 물질의 예상 순도에 기초한 온도로 가열하는 것을 포함한다. 침전물은 캐소드 물질을 이전에 산 침출하는 것에 남아 있어서 재활용 스트림의 침전물을 산 침출하는 데 사용된 산보다 더 강한 (더 낮은 pH를 갖는) 강산이라는 것이 주목된다. 황산은 특히 캐소드와 애노드 침출 모두에 대해 수정 가능하고; 특정 예에서 강산은 적어도 98%의 농도의 황산이다. 일반적으로, 온도와 가열 시간이 증가하면 순도가 증가한다. 예상되는 순도를 유도하는 특정 조합이 표 I에 제시된다.
[표 I]
Figure pct00001
다른 산이 사용될 수 있다. 예를 들어, 강산은 결합된 산의 산성 강도에 기초하여 황산을 하나 이상의 다른 산과 결합함으로써 형성될 수 있다. 특정 배열은 약 80% 황산과 20% 질산의 혼합물로부터 강산을 형성하는 것을 포함한다. 그러나, 상기 논의된 바와 같이 정제된 애노드 물질을 생성하는 데 적합한 임의의 무기산 또는 무기산 혼합물, 예를 들어, 염산, 인산, 붕산, 불화수소산, 브롬화수소산, 과염소산, 및/또는 요오드화수소산이 사용될 수 있다.
황산 재생은, 단계(118)에 도시된 바와 같이, 연속적인 재활용 묶음을 위해 반복적인 형태로 황산을 회수하기 위해 수행될 수 있다.
추가적인 선택적 단계는, 단계(120)에 도시된 바와 같이, 생성된 흑연의 순도를 증가시키기 위해 가열 단계 후에 2차 침출을 수행하는 것을 포함한다. 2차 침출은 묽은 염산 또는 묽은 황산 중 하나로 수행될 수 있다.
표 1의 정보 또는 대안적인 온도 및 시간 파라미터에 기초하여 단계(122)에 도시된 바와 같이, 예상되는 순도의 흑연을 생성하기 위해 수용성 오염물을 제거하기 위해 침전물의 추가 세척이 수행된다. 이것은 수용성 알루미늄 화합물을 제거한다.
이제 정제된 침전물의 사이징이, 단계(126)에 도시된 바와 같이, 새로운 재활용된 배터리용 물질을 집중시키기 위해 수행된다. 일반적으로 이것은 침전물에 사용된 리튬 배터리 재활용 스트림으로부터 생성된 천연 흑연 대 인조 흑연의 조성비를 식별하고, 생성된 실질적으로 순수한 애노드 물질에서 조성비를 보존하는 것을 포함한다. 다시 말해, 유입되는 재활용 스트림으로부터 알려진 침전물의 형태를 유지한다. 흑연의 형태는 표 II에서 추가로 상세히 설명된다:
[표 II]
Figure pct00002
인조 흑연은 순도, 성능 및 일관성으로 인해 리튬 이온 배터리에 선호되는 물질이다. 애노드 물질로서 인조 흑연은 더 나은 사이클링 안정성, 더 빠른 충전, 더 높은 품질 일관성 및 빠른 생산 확장성을 가능하게 한다. 또한 차트로부터 인조 흑연이 상당한 비용을 초래한다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 배터리 제조업체는 배터리 조성과 관련하여 종종 공급받는 자동차 제조업체가 주도하는 제형(formulation)을 한정한다. (배터리 내 흑연의 형태에 기초하여) 이 조성을 식별하고 재활용을 통해 이 조성을 보존하면 이를 특정 조성을 지정하는 제조업체에 다시 판매할 수 있는 것이 보장된다.
고품질 인조 흑연은 침상 코크스로부터 합성된다. 침상 코크스의 세계 시장은 매우 세분화되어 있고, 여러 대형 생산업체가 장악하고 있지만, 정제 부산물로 침상 코크스를 생산하는 원유에 대한 기술적 요구 사항으로 인해 제약을 받고 있다. 강화되는 환경 규제와 함께 철강 및 Li 이온 배터리 산업에서 침상 코크스에 대한 수요 증가는 강력한 가격 역풍을 일으킬 것으로 보인다.
천연 흑연은 전 세계 광산에서 공급되지만 다양한 순도와 플레이크 크기로 제공된다. 천연 흑연을 배터리 응용 분야에서 요구하는 선택된 사이즈의 초순수 구형 물질로 변환하려면 장기간 일관성과 안정성을 보장하기 위해 출발 물질을 엄격하게 선택할 것이 요구된다. 흑연은 지구 전반에 걸쳐 상당히 흔한 광물이지만 모든 광산에서 원하는 제품 사양을 경제적으로 생성하기 위한 출발점으로 필요한 일관되고 대형 플레이크 물질을 생산하는 것은 아니다. 따라서, 천연 흑연의 식별된 형태에 기초한 형태를 갖도록 실질적으로 순수한 흑연을 생산하는 것이 일반적으로 바람직하다. 생성된 생성물은 단계(128)에 도시된 바와 같이, 실질적으로 순수한 흑연이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 흐름으로부터 재활용된 충전 물질의 SEM(주사 전자 현미경) 그래프이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 정제 공정의 영향은 또한 SEM에 의해 도시된다. 도 2a는 사용된 리튬 이온 배터리의 원래 흑연의 SEM 이미지를 보여주고, 도 2b는 도 1의 공정에 기초한 정제된 흑연을 보여준다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 흑연에 심각한 응집 현상과 많은 잔류물이 관찰된다. 그러나, 정제 공정 후에는 응집 현상 및 잔류물이 도 2b에서 감소하고 심지어 사라지는 데, 이는 도 2b가 흑연에서 더 잘 정제된 단일 입자 품질을 나타내기 때문이다. 이것은 재활용 공정이 불순물을 효과적으로 제거함을 나타낸다. 흑연 입자는 형태 변화가 크지 않는 데, 이는 정제 공정에서 흑연의 형태가 파괴되지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 재활용된 흑연의 표면은 원래 흑연에 비해 더 매끄럽고 더 투명하여 불순물이 현저히 감소되었음을 나타낸다.
도 3은 도 1의 충전 물질을 이용한 충전 특성의 그래프이다. 도 3은 회수된 흑연 애노드의 비율 성능(rate performance)을 보여준다. 재활용된 흑연의 방전 용량은 0.1C에서 377.3mAh/g로 이는 상용 흑연과 매우 유사하다.
본 명세서에 설명된 시스템 및 방법은 그 실시형태를 참조하여 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구범위에 포함된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 소진된 Li 이온 배터리의 혼합된 재활용 스트림으로부터 애노드 물질을 재활용하는 방법으로서,
    리튬(Li) 이온 배터리 재활용 스트림으로부터 충전 물질을 산 침출하여 생성된 침전물을 세척하는 단계;
    잔류 캐소드와 분리막 물질을 제거하기 위해 상기 침전물에 강산을 첨가하는 단계;
    상기 강산 및 잔류 캐소드와 분리막 물질의 혼합물을 생성된 애노드 물질의 예상 순도에 기초한 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 예상 순도의 흑연을 생산하기 위해 수용성 오염물을 제거하기 위해 상기 침전물을 세척하는 단계
    를 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 재활용 스트림으로부터 상기 침전물을 공급받는 단계를 추가로 포함하되, 상기 침전물은 11% 미만의 불순물을 갖는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 재활용 스트림으로부터 상기 침전물을 공급받는 단계를 추가로 포함하되, 상기 침전물은 7% 미만의 알루미나 및 5% 미만의 금속 황산염을 갖는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 거품 부상 단계를 통해 상기 흑연보다 더 낮은 밀도를 갖는 알루미나에 기초하여 알루미나를 분리하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 침전물은 재활용을 위해 이전에 산 침출된 배터리 충전 물질의 재활용 스트림에서 남아 있는 충전 물질인, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 침전물은 NMC(니켈, 망간, 코발트) 재활용 스트림으로부터 공급되는 이전에 침출된 충전 물질인, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 전기 자동차의 충전 셀에 사용된 이전에 사용된 충전 물질의 폐기물 스트림으로부터 회수함으로써 상기 침전물을 공급받는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 강산은 상기 재활용 스트림의 침전물을 산 침출하는 데 사용된 산보다 낮은 pH를 갖는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 강산은 적어도 98%의 농도의 황산인, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 배터리 재활용 스트림으로부터 생성된 천연 흑연 대 인조 흑연의 조성비를 식별하는 단계; 및
    생성된 실질적으로 순수한 애노드 물질의 조성비를 유지하는 단계
    를 더 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 천연 흑연의 형태를 식별하는 단계; 및
    상기 천연 흑연의 식별된 형태에 기초한 형태를 갖도록 실질적으로 순수한 흑연을 생성하는 단계
    를 더 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 생성된 흑연의 순도를 증가시키기 위해 상기하는 가열 단계 이후에 2차 침출을 수행하는 단계를 더 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 2차 침출은 묽은 염산 또는 묽은 황산 중 하나로 수행되는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 황산을 다른 산의 산성 강도에 기초한 하나 이상의 다른 산과 조합함으로써 상기 강산을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 약 80% 황산과 20% 질산의 혼합물로부터 상기 강산을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 강산은 황산, 질산, 염산, 인산, 붕산, 불화수소산, 브롬화수소산, 과염소산, 및 요오드화수소산으로 이루어진 군 중에서 선택된 산을 포함하는 무기산 또는 무기산 혼합물인, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 강산의 혼합물을 적어도 250℃의 온도에서 6시간 동안 가열하고, 적어도 97.0%의 순도를 달성하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 강산의 혼합물을 적어도 350℃의 온도에서 2시간 동안 가열하고, 적어도 99.3%의 순도를 달성하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 강산의 혼합물을 적어도 350℃의 온도에서 24시간 동안 가열하고, 적어도 99.7%의 순도를 달성하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  20. 소진된 Li 이온 배터리의 혼합된 재활용 스트림으로부터 애노드 물질을 재활용하는 방법으로서,
    리튬(Li) 이온 배터리 재활용 스트림으로부터 충전 물질을 산 침출하여 생성된 침전물을 세척하는 단계;
    잔류 캐소드와 분리막 물질을 제거하여 애노드 물질을 생산하기 위해 80% 황산과 20% 질산의 조합을 상기 침전물에 첨가하는 단계;
    상기 잔류 캐소드와 분리막 물질을 포함하는 산 혼합물을 적어도 50℃의 온도로 적어도 6시간 동안 가열하는 단계; 및
    생성된 애노드 물질에서 적어도 96%의 순도를 생성하기 위해 수용성 오염물을 제거하기 위해 상기 침전물을 세척하는 단계
    를 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 강산의 산 혼합물을 적어도 300℃의 온도에서 24시간 동안 가열하고, 적어도 99.5%의 순도를 달성하는 단계를 추가로 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
  22. 소진된 Li 이온 배터리로부터 혼합된 재활용 스트림으로부터 애노드 물질을 재활용하는 방법으로서,
    리튬 배터리 재활용 스트림으로부터 충전 물질을 산 침출하여 생성된 침전물을 세척하는 단계;
    잔류 캐소드와 분리막 물질을 제거하기 위해 80% 황산과 20% 질산으로 구성된 강산 혼합물을 상기 침전물에 첨가하는 단계;
    상기 강산 및 잔류 캐소드와 분리막 물질의 혼합물을 약 300℃로 가열하는 단계; 및
    재활용된 배터리에서 애노드 물질로 사용하기에 적합한 실질적으로 순수한 흑연을 생성하기 위해 수용성 오염물을 제거하기 위해 상기 침전물을 세척하는 단계
    를 포함하는, 애노드 물질을 재활용하는 방법.
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