• 자원리싸이클링
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• 제10권6호
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• pp.9-14
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• 2001

폐리튬이온전지의 재활용 일환으로 양극활물질인 $LiCoO_2$로부터 Co와 Li을 회수하기 위하여 황산침출거동을 조사하였다. 황산 2M용액, $75^{\circ}C$ 조건에서 환원제를 첨가하지 않은 경우, $LiCoO_2$로부터 Li가 거의 100% 침출되는 반면에 Co는 같은 조건에서 40% 이하의 침출율을 보였다. Co의 침출율을 향상시키기 위하여 과산화수소를 환원제로 2~20 vol%범위에서 사용하였다 10 vol% 이상의 과산화수소를 첨가하였을 때, Co와 L거 침출율은 모두 95% 이상 이었다. 이는 환원제로서 과산화수소가 Co(III)를 Co(II)로 환원시켜 침출이 용이해졌기 때문으로 생각된다. 황산농도, 온도, 과산화수소 첨가량이 증가함에 따라 Co와 L리 침출율은 증가한 반면에 초기 광액농도가 증가할수록 Co와 L긴 침출율은 감소하였다. 이상의 조업변수 실험을 통하여 코발트계 리튬이온전지의 양극활물질인 $LiCoO_2$의 황산침출에서 황산농도 2 M, 침출온도 $75^{\circ}C$,초기광액농도 100 g/L, 과산화수소 첨가량 20 vol%에서 30분의반응시간이 침출 최적조건으로 생각된다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.3-18
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• 2019

청정에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬이온배터리의 소비가 꾸준히 늘어날 것으로 예상된다. 따라서 전세계적으로 리튬의 안정적 공급이 중요한 문제가 되고 있다. 저품위 광석, 점토, 해수 그리고 폐리튬이온배터리 등과 같은 다양한 자원으로부터 리튬의 회수를 위한 공정과 기술들이 개발되어져 왔지만, 대부분의 리튬은 간수와 스포듀민 광석으로부터 상업적으로 생산되고 있다. 특히, 휴대폰과 전기자동차(EVs)를 포함한 여러 분야에서 발생하고 있는 사용 후 리튬이온배터리에 대한 재활용 기술들의 상용화는 많은 잠재력을 가지고 있다. 본 고찰은 폐리튬이온배터리에 대하여 새롭게 개발된 리튬 회수 공정과 더불어 광물과 간수를 이용하기 위한 상용공정 및 최신 기술들을 소개한다. 아울러 미래의 리튬 공급이 기술적인 관점에서 논의된다. 저품위 광석으로부터 리튬 회수를 위하여 개발되고 있는 최신공정들은 주로 건식+습식 제련에 기반을 둔 접근방법에 초점을 두고 있으며, 단지 몇몇 방법들만이 안정화 되었다. 리튬이온배터리의 소비(현재 생산되는 리튬의 56%)에 비교하여 리튬의 낮은 재활용율(1% 미만) 때문에 2차 자원의 처리는 굉장한 기회로서 앞을 내다보는 것일 수 있다. 또한 탄소경제, 환경과 에너지에 대한 우려를 생각해 볼 때, 습식제련공정이 이러한 이슈를 해결할 수 있을 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권6호
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• pp.9-16
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• 2015

폐리튬이차전지 양극재 재활용기술에 있어 침출과정을 통해 회수된 유가금속을 다시 원하는 조성의 전구체로 재합성하는 공침공정은 필수적이다. 본 연구에서는 고용량 특성의 Ni-rich 조성인 $LiNi_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}O_2$ (NCM 622) 양극재의 전구체 재합성 시 암모니아가 불순물로서 미치는 영향을 확인하는 공침실험을 수행하였다. SEM 및 EDS 분석결과 양극재 전구체 최적 합성조건(금속염 용액 농도 2 M 기준 암모니아수 농도 1 M)에서 암모니아 농도가 증가할수록 원하는 조성의 전구체가 제조되지 않음을 확인하였다. Ni의 설계함량인 60 mol%를 기준하여 암모니아수 농도 1 M ~ 4 M 조건에서 각각 100%, 98%, 95%, 87%에 해당하는 공침효율을 보여주었다. 또한 제조된 전구체 입자들의 구형화도, 균일도 및 크기분포특성 등의 형상학적 특징을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.666-670
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• 2013

실리콘계 태양전지 제조과정에서 발생하는 불량품에서 실리콘웨이퍼를 회수하는 연구를 수행하였다. 상온($25^{\circ}C$)에서 인산용액 농도, 산성불화암모늄 농도, 킬레이트제 종류 및 농도를 변화시키면서 폐태양전지의 반사방지막 및 N층의 제거 효율을 조사하였다. 10 wt% 인산, 2.0 wt% 산성불화암모늄, 1.5 wt% Hydantoin 사용 시 제거 효율이 가장 우수 하였다. 인산농도가 증가할수록 미세입자의 표면전위가 (+)로 변하여 정전기적 인력에 의해 실리콘웨이퍼 표면에 재흡착하여 표면처리 전보다 두께가 두꺼워졌으며, 표면의 오염도도 증가하였다. 인산-산성불화암모늄-킬레이트제 용액에 의한 표면처리방법은 모든 공정이 상온에서 수행되며, 공정이 단순하고, 폐수 발생량이 적고, 표면제거 효율이 우수한 방법으로 폐 태양전지의 재활용 및 기존 RCA 세정법의 대안으로 가능성이 매우 클 것으로 판단되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권4호
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• pp.259-264
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• 2023

As the demand for lithium-ion batteries, a key power source in electric vehicles and energy storage systems, continues to increase for achieving global carbon neutrality, there is a growing concern about the environmental impact of disposing of spent batteries. Extensive research is underway to develop efficient recycling methods. While hydrometallurgy and pyrometallurgy methods are commonly used to recover valuable metals from spent cathode materials, they have drawbacks including hazardous waste and complex processes. Hence, alternative recycling methods that are environmentally friendly are being explored. However, recycling spent cathode materials still remains complex and energy-intensive. This study focuses on a novel approach called solid-state synthesis, which aims at regenerating the performance of spent cathode materials. The method offers a simpler process and reduces energy consumption. Optimal heat treatment conditions were identified based on experimental results, contributing to the development of sustainable recycling technologies for lithium-ion batteries.

• 자원리싸이클링
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• 제31권5호
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• pp.59-66
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• 2022

니켈, 코발트 및 구리 전해채취의 반응율속단계 규명을 위해 회전원판전극(rotating disc electrode, RDE)를 사용하여 전해액 온도 및 교반속도에 대한 실험을 수행하였다. 유가금속 별 전해채취 공정에서의 활성화에너지를 구하여 반응율속단계를 규명한 결과 니켈은 혼합율속, 코발트는 화학반응율속, 구리는 물질전달율속으로 판단되었다. 니켈, 코발트 및 구리의 전해액 온도 및 교반속도 변화에 따른 전해채취 공정을 수행하여 전류효율을 비교한 결과 반응율속단계 결과와 일치하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제14권6호
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• pp.37-43
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• 2005

페리튬이온전지로부터 회수된 코발트와 리튬 침출액으로부터 화염분부열분해법에 의하여 $LiCoO_{2}$ 나노분말을 제조하였다. 리튬 및 코발트 성분을 함유하는 전극물질은 열처리 및 기계적 처리에 의해 그 농도를 증가 시켰다. 리튬이온전지 양극물질을 질산으로 용해한 다음 침출액중 Li과 Co의 당량비가 1.0 되도록 $LiNO_{3}$로 조절하여 화염분무열분해용 전구체를 제조하었다. 화염분무열분해법에 의해 제조된 $LiCoO_{2}$ 분말의 평균입자크기는 전구체의 몰 농도가 증가하면서 증가되었으며, 화염온도 역시 입자의 크기를 증가시켰다. 변수실험 결과 $11{\~}35nm$ 크기의 결정형 $LiCoO_{2}$ 나노분말을 제조할 수 있었다 또한 나노 $LiCoO_{2}$의 전극재료로서의 가능성을 확인하기 위하여 충방전 특성 평가와 같은 전기화학적 분석을 수행하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제8권5호
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• pp.34-43
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• 1999

폐윤활유로부터 활융가능한 연료기체를 생산하기 위해 개발한 전기아크를 이용한 분해자치에서 폐윤활유를 아크 분해할 때의 기체생성물과 잔류물의 특성을 연구하였다. 생성되는 기체는 수소(35~40%)와 아세틸렌(13~20%), 에틸렌(3~4%), 그 외 탄산수소들로 이루어져 있으며, 저온 열분해에서는 주요 생성물인 일산화탄소의 함량은 매우 적었다. 발생기체의 발열량은 11,000~13,000kacl/kg으로 기체 연료로의 활용성이 충분하여 유해기체도 배출기준치 이하였다. 액상 잔류물을 GC/MS로 분석한 결과 폐유의 고분자량 탄화수소물들이 저분자량 탄화수소물과 수소로 분해되었음을 알 수 있었고, 전지아크에 의한 고온 열분해이므로 탈수소반응이 주 반응임을 확인할 수 있었다. 고상 잔류물인 검댕이 평균 입경은 $10.3\mu\;extrm{m}$이며, 탄소 함량은 60%이상이고, 중금속 성분은 0.01ppm 이하였는데 전제과정을 거치 재활용이 가능할 것으로 생각된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권5호
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• pp.211-216
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• 2018

폐니켈수소전지에 함유된 희토류들의 회수는 자원 재활용을 위한 중요한 이슈 중의 하나이다. 본 논문에서는 폐니켈수소전지에 함유된 주요 희토류 성분 중의 하나인 란탄의 회수와 산화물로 전환되는 메커니즘 연구를 위하여, 재활용 공정에서 확보되는 희토류 침전물($NaRE(SO_4)_2{\cdot}H_2O$, RE = La, Nd, Ce)과 같은 단일 조성의 $NaLa(SO_4)_2{\cdot}H_2O$ 분말을 합성하였다. 합성된 분말은 $70^{\circ}C$에서 진행된 탄산나트륨과의 이온치환반응을 통해 판상형의 $La_2(CO_3)_3{\cdot}xH_2O$ 결정상을 나타냈으며, 비교를 위해 상온에서 진행된 치환 반응을 진행하였다. 이후 산화란탄 합성을 위해 TG 분석 결과를 바탕으로, $La_2(CO_3)_3{\cdot}xH_2O$ 분말을 $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ 및 $1000^{\circ}C$에서 후열처리를 진행하였으며, 이에 따른 결정구조의 변화를 분석하였다. FESEM 결과 본 연구에서 합성된 각각의 분말들은 각기둥($NaLa(SO_4)_2{\cdot}H_2O$), 판상($La_2(CO_3)_3{\cdot}xH_2O$) 및 특정 형상 없이 불규칙적으로 응집된 형태($La_2O_3$)를 나타내었다.