KR102703136B1 - Pre-treatment method for lithium secondary battery recycling process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 제공한다.The present invention provides a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in spent batteries and recovering electrolyte.
Description
본 발명은 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in spent batteries and recovering electrolyte.
국내 전기자동차 보급은 2018년 누적 기준 약 5.7만대이며 대한민국 정부는"2030년 국가 로드맵"을 통해 2030년까지 300만대로 확대할 계획으로, 향후 전기 자동차에서 발생되는 폐전지의 규모 역시 크게 증가할 것으로 예상된다. As of 2018, the cumulative number of electric vehicles in Korea was approximately 57,000, and the Korean government plans to expand this to 3 million units by 2030 through the “2030 National Roadmap.” As such, the amount of waste batteries generated from electric vehicles is also expected to increase significantly in the future.
전기자동차에 사용되는 리튬이차전지는 소형 IT기기에 사용되는 전지와 구성이 동일하며, 양극활물질(Cathode), 음극활물질(Anode), 분리막(Separator), 전해질 (Electrolyte) 등으로 구성되어 있다.Lithium secondary batteries used in electric vehicles have the same composition as batteries used in small IT devices, and are composed of cathode active material, anode active material, separator, and electrolyte.
소형 리튬이차전지의 양극활물질로는 우수한 방전 및 고용량 특성을 가진 LiCoO2(이하 LCO)가 사용되고 있고, 중·대형 리튬이차 전지용 양극활물질은 저렴한 가격과 고출력의 장점으로 Li[NixAlyCoz]O2(NCA) 및 Li[NixCoyMnz]O2(NCM) 등이 사용되고 있다.LiCoO 2 (hereinafter referred to as LCO) with excellent discharge and high-capacity characteristics is used as a cathode active material for small-sized lithium secondary batteries, and Li[NixAlyCoz]O 2 (NCA) and Li[NixCoyMnz]O 2 (NCM) are used as cathode active materials for medium- and large-sized lithium secondary batteries due to their advantages of low price and high output.
일반적으로, 리튬이차전지 재활용 공정은 폐전지의 양극활물질로부터 고가의 유가금속을 추출하는 것을 말하며, 대부분의 유가금속은 수입에 의존하고 있어, 리튬이차전지 재활용 공정으로 안정적인 재료 확보가 필요하다.In general, the lithium secondary battery recycling process refers to extracting expensive valuable metals from the cathode active material of spent batteries, and since most valuable metals depend on imports, a stable supply of materials is necessary for the lithium secondary battery recycling process.
이러한 리튬이차전지 재활용 공정에서 배터리 건조 공정을 수행하여 전처리하고 있다. In this lithium secondary battery recycling process, the battery is pretreated by performing a battery drying process.
종래의 건조 진행 시 장치 내 화재 발생으로 인하여 내부 온도의 불균일성이 발생하고, 이에 따른 Cu는 취성이 증가하고, Al은 산화되어 불순물 (Cu, Al 등)이 다량 혼입되는 문제점이 있다.There is a problem that, during conventional drying, internal temperature becomes uneven due to fire occurring within the device, and as a result, Cu becomes more brittle and Al is oxidized, resulting in the mixing in of a large amount of impurities (Cu, Al, etc.).
또한, 열처리 온도를 낮추는 경우 배터리 내부 유기성 물질이 제거되지 않는 문제점이 있다.Additionally, there is a problem that organic substances inside the battery are not removed when the heat treatment temperature is lowered.
그리고, 기존 공정에는 1차 연소 후 2차 연소를 통해 발생하는 가스(탄화수소)를 CO2로 배출하여 탄소중립 및 친환경 관점에서 불리한 면이 있다.In addition, the existing process has disadvantages from the perspective of carbon neutrality and the environment because it emits gas (hydrocarbon) generated through secondary combustion after primary combustion as CO2 .
본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통하여 상기 문제점들을 해결한 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 획득하여 본 발명을 완성하게 되었다.The applicant, through painstaking efforts and extensive research, has completed the present invention by obtaining a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in spent batteries and recovering electrolyte, which solves the above-mentioned problems.
따라서, 본 발명의 목적은 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in waste batteries and recovering electrolyte.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, To solve the above problem, according to one aspect of the present invention,
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법으로,As a pretreatment method for lithium secondary battery recycling process,
(a-1) 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득하는 단계;(a-1) a step of electrically discharging a waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack;
(a-2) 상기 폐리튬이차전지 팩을 폐리튬이차전지 모듈로 해체하는 단계; (a-2) A step of disassembling the above-mentioned waste lithium secondary battery pack into a waste lithium secondary battery module;
(a-3) 상기 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하는 단계;(a-3) A step of manufacturing a waste lithium secondary battery cell by cutting the terminal of the waste lithium secondary battery module, and separating the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic;
(a-4) 상기 폐리튬이차전지 셀을 펀칭하는 단계;(a-4) A step of punching the above-mentioned waste lithium secondary battery cell;
(a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계;(a-5) A step of injecting nitrogen into a sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cells to obtain crushed materials;
(a-6) 상기 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 파쇄물을 건조하는 단계;(a-6) A step of introducing nitrogen into the obtained shredded material in a closed drying furnace and applying heat to evaporate organic substances and dry the shredded material;
(a-7) 상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 단계;(a-7) A step of recovering the evaporated organic material;
(a-8) 상기 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계; 및(a-8) a step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature; and
(a-9) 상기 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계;를 포함하고, (a-9) a step of crushing and selecting the obtained shredded material;
상기 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법은 상기 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하고, 상기 폐쇄형 관 내부의 온도를 일정하게 유지한 후 상기 파쇄물에 열을 가하여, 상기 폐전지의 유기성 물질을 효과적으로 증발시켜 회수함으로써, 상기 폐전지의 불순물 제어를 가져오는The pretreatment method for the lithium secondary battery recycling process is to inject nitrogen into the closed drying furnace, maintain the temperature inside the closed tube constant, and then apply heat to the shredded material to effectively evaporate and recover the organic material of the spent battery, thereby controlling impurities in the spent battery.
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 제공한다.A pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-1) 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of electrically discharging the waste lithium secondary battery module or waste lithium secondary battery pack (a-1) to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or waste lithium secondary battery pack,
상기 전기적 방전은 1.5 ~ 3 시간 방전한 후 24시간 쇼트할 수 있다.The above electrical discharge can be shorted for 24 hours after discharging for 1.5 to 3 hours.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-3) 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of manufacturing a waste lithium secondary battery cell by cutting the terminal of the waste lithium secondary battery module (a-3), and separating the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic,
상기 단자커팅은 단자컷팅기를 사용하고,The above terminal cutting is done using a terminal cutting machine.
상기 단자컷팅기를 이용하여 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하며,Using the terminal cutter above, the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic are separated,
상기 단자컷팅기는 절연단자컷팅기, 금속컷팅기, 또는 고속절단기를 포함할 수 있다.The above terminal cutting machine may include an insulating terminal cutting machine, a metal cutting machine, or a high-speed cutting machine.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-4) 폐리튬이차전지 셀을 펀칭하는 단계에서, According to one embodiment of the present invention, in the step of punching the (a-4) waste lithium secondary battery cell,
상기 펀칭으로 물리적 방전할 수 있다.The above punching can be used for physical discharge.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-5) injecting nitrogen into the sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain a crushed material,
상기 파쇄는 슈레더, 조크러셔(jaw crusher), 또는 콘크러셔(cone crusher)를 사용할 수 있다.The above crushing can be performed using a shredder, a jaw crusher, or a cone crusher.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-5) introducing nitrogen into the sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain a crushed material,
상기 밀폐형 질소 파쇄기는 질소분위기의 컨베이어를 통해 투입될 수 있다.The above sealed nitrogen crusher can be fed through a conveyor with a nitrogen atmosphere.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-5) introducing nitrogen into the sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain a crushed material,
상기 밀폐형 질소 파쇄기는 2단 질소 파쇄기이고,The above sealed nitrogen shredder is a two-stage nitrogen shredder,
상기 2단 질소 파쇄기의 1차 크기는 가로 30~60 mm와 세로 130~200 mm 이고, 2차 크기는 가로 15~30 mm와 세로 20~130 mm 일 수 있다.The primary size of the above two-stage nitrogen shredder can be 30 to 60 mm wide and 130 to 200 mm long, and the secondary size can be 15 to 30 mm wide and 20 to 130 mm long.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-6) introducing nitrogen into a closed drying furnace and applying heat to the obtained shredded material to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 질소는 질소 슈레더를 거쳐 밀폐형 이송컨베이어를 통과하여 상기 폐쇄형 건조로에 투입될 수 있다.The above nitrogen can be passed through a nitrogen shredder, a closed conveyor, and then fed into the closed drying furnace.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-6) introducing nitrogen into a closed drying furnace and applying heat to the obtained shredded material to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 유기성 물질 증발은 질소가 투입된 상기 폐쇄형 건조로에서 수행되고,The above organic material evaporation is performed in the closed drying oven into which nitrogen is injected,
상기 폐쇄형 건조로는 로터리 킬른(rotary kiln), 로터리 드라이어(rotary dryer), 터널로(Tunnel furnace), 대차로(box furnace) 및 밀폐구조가 가능한 로(furnace) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The above closed drying furnace may be at least one selected from a rotary kiln, a rotary dryer, a tunnel furnace, a box furnace, and a furnace capable of a sealed structure.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-6) introducing nitrogen into a closed drying furnace and applying heat to the obtained shredded material to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 유기성 물질의 증발은 100 ℃ 내지 800 ℃의 온도에서 간접 가열방식으로 수행될 수 있다.Evaporation of the above organic material can be performed by indirect heating at a temperature of 100°C to 800°C.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of (a-6) introducing nitrogen into a closed drying furnace and applying heat to the obtained shredded material to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 유기성 물질은 탄소 또는 수소로 구성된 가연물질, 수분, 또는 회분재일 수 있다.The above organic material may be a combustible material composed of carbon or hydrogen, moisture, or ash.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-7) 증발된 유기성 물질을 회수하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of recovering the evaporated organic material (a-7),
상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 장치는 응축기, 쿨링타워, 냉동기, 열교환기 또는 다관식 열교환기일 수 있다.The device for recovering the above-mentioned evaporated organic material may be a condenser, a cooling tower, a refrigerator, a heat exchanger or a multi-tube heat exchanger.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
상기 수득된 건조 파쇄물을 냉각하는 장치는 폐쇄형 냉각 장치에서 수행되고,The device for cooling the obtained dried crushed material is performed in a closed cooling device,
상기 폐쇄형 냉각 장치는 Rotary Type, Tunnel Type, 및 Box Type 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. The above closed cooling device may be at least one selected from among Rotary Type, Tunnel Type, and Box Type.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
상기 냉각은 상기 폐쇄형 냉각 장치에서 15 ℃ 내지 30 ℃ 의 온도에서 냉매를 활용한 간접냉각방식으로 수행될 수 있다.The above cooling can be performed by an indirect cooling method using a refrigerant at a temperature of 15°C to 30°C in the closed cooling device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,According to one embodiment of the present invention, in the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
상기 폐쇄형 냉각장치에서 배출되는 폐전지 파쇄물은 25 ℃ 내지 40 ℃ 로 배출될 수 있다.The waste battery waste discharged from the above closed cooling device can be discharged at a temperature of 25°C to 40°C.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, According to one embodiment of the present invention, in the step of crushing and sorting the obtained crushed material (a-9),
상기 분쇄기는 로드밀, 핀밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 임펙트밀, 컷밀 또는 타워밀 일 수 있다.The above crusher may be a rod mill, a pin mill, a ball mill, a tube mill, a pot mill, a roller mill, a turbo mill, an impact mill, a cut mill or a tower mill.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, According to one embodiment of the present invention, in the step of crushing and sorting the obtained crushed material (a-9),
분쇄된 리튬이차전지 폐기물의 크기는 10 ㎛ 내지 15 mm 일 수 있다.The size of the crushed lithium secondary battery waste can be 10 ㎛ to 15 mm.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, According to one embodiment of the present invention, in the step of crushing and sorting the obtained crushed material (a-9),
상기 선별기는 중력선별기, 비중선별기, 진동선별기, 자력선별기, 정전선별기, 풍력선별기, 부유선별기, 또는 광학선별기 일 수 있다.The above separator may be a gravity separator, a gravity separator, a vibration separator, a magnetic separator, an electrostatic separator, a wind separator, a flotation separator, or an optical separator.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, According to one embodiment of the present invention, in the step of crushing and sorting the obtained crushed material (a-9),
상기 선별로 폐전지를 양극활물질(Catohde), 음극활물질(Anode), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 어느 그룹으로 선별할 수 있다. The above selection can be used to select waste batteries into at least one group selected from cathode active material, anode active material, copper (Cu), and aluminum (Al).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, According to one embodiment of the present invention, in the step of crushing and sorting the obtained crushed material (a-9),
상기 분쇄 및 선별로 회수한 유가 금속 분말은 리튬, 니켈, 망간, 코발트, 철, 알루미늄, 및 구리 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 유가금속의 화합물 일 수 있다.The precious metal powder recovered by the above crushing and screening may be a compound of at least one precious metal selected from lithium, nickel, manganese, cobalt, iron, aluminum, and copper.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폐전지는 전기자동차 폐전지, 에너지저장장치(ESS) 폐전지, 전자제품 폐전지, 및 휴대폰 폐전지 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 리튬이차전지 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the waste battery may be at least one lithium secondary battery selected from among an electric vehicle waste battery, an energy storage device (ESS) waste battery, an electronic product waste battery, and a mobile phone waste battery.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폐전지는 양극활물질(Cathode), 음극활물질(Anode), 분리막(Separator), 구리 극판(Cu foil), 알루미늄 극판(Al foil) 및 전해질 (Electrolyte)을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the waste battery may include a cathode, an anode, a separator, a copper foil, an aluminum foil, and an electrolyte.
본 발명에 따르면, 본 발명은 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 제공하므로, 리튬이차전지 재활용 비용이 절감되고, 전처리 공정 효율이 높고, 물질 재활용율을 높일 수 있다.According to the present invention, the present invention provides a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in a spent battery and recovering an electrolyte, so that the cost of recycling a lithium secondary battery can be reduced, the efficiency of the pretreatment process can be increased, and the material recycling rate can be increased.
또한, 본 발명은 폐전지 전처리 중 파쇄, 건조 공정 내 화재 및 폭발을 방지하고 증발된 유기성 화합물을 연소장치 없이 오일, 가스, 또는 회분재 형태로 회수함으로써 친환경적인 폐전지 전처리 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an environmentally friendly pretreatment method for spent batteries by preventing fire and explosion during the crushing and drying process during pretreatment of spent batteries and recovering evaporated organic compounds in the form of oil, gas, or ash without a combustion device.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법의 공정흐름도이다. Figure 1 is a process flow diagram of a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process according to one embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and features of the present invention and the method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below together with the attached drawings.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform a person skilled in the art to which the present invention belongs of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, when describing the present invention, if it is judged that related known technologies, etc. may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process
본 발명은 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 제공한다.The present invention provides a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in spent batteries and recovering electrolyte.
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법으로,As a pretreatment method for lithium secondary battery recycling process,
(a-1) 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득하는 단계;(a-1) a step of electrically discharging a waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack;
(a-2) 상기 폐리튬이차전지 팩을 폐리튬이차전지 모듈로 해체하는 단계; (a-2) A step of disassembling the above-mentioned waste lithium secondary battery pack into a waste lithium secondary battery module;
(a-3) 상기 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하는 단계;(a-3) A step of manufacturing a waste lithium secondary battery cell by cutting the terminal of the waste lithium secondary battery module, and separating the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic;
(a-4) 상기 폐리튬이차전지 셀을 펀칭하는 단계;(a-4) A step of punching the above-mentioned waste lithium secondary battery cell;
(a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계;(a-5) A step of injecting nitrogen into a sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cells to obtain crushed materials;
(a-6) 상기 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 파쇄물을 건조하는 단계;(a-6) A step of introducing nitrogen into the obtained shredded material in a closed drying furnace and applying heat to evaporate organic substances and dry the shredded material;
(a-7) 상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 단계;(a-7) A step of recovering the evaporated organic material;
(a-8) 상기 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계; 및(a-8) a step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature; and
(a-9) 상기 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계;를 포함하고, (a-9) a step of crushing and selecting the obtained shredded material;
상기 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법은 상기 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하고, 상기 폐쇄형 관 내부의 온도를 일정하게 유지한 후 상기 파쇄물에 열을 가하여, 상기 폐전지의 유기성 물질을 효과적으로 증발시켜 회수함으로써, 상기 폐전지의 불순물 제어를 가져올 수 있다.The pretreatment method for the above lithium secondary battery recycling process can control impurities in the waste batteries by injecting nitrogen into the closed drying furnace, maintaining the temperature inside the closed tube constant, and then applying heat to the shredded material to effectively evaporate and recover organic substances in the waste batteries.
본 발명은 폐전지의 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 제공하므로, 리튬이차전지 재활용 비용이 절감되고, 전처리 공정 효율이 높고, 물질 재활용율을 높일 수 있다.The present invention provides a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in waste batteries and recovering electrolyte, thereby reducing the cost of recycling lithium secondary batteries, increasing the efficiency of the pretreatment process, and increasing the material recycling rate.
또한, 본 발명은 폐전지 전처리 중 파쇄, 건조 공정 내 화재 및 폭발을 방지하고 증발된 유기성 화합물을 연소장치 없이 오일, 가스, 또는 회분재 형태로 회수함으로써 친환경적인 폐전지 전처리 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an environmentally friendly pretreatment method for spent batteries by preventing fire and explosion during the crushing and drying process during pretreatment of spent batteries and recovering evaporated organic compounds in the form of oil, gas, or ash without a combustion device.
국내 전기자동차 보급은 2018년 누적 기준 약 5.7만대이며 대한민국 정부는"2030년 국가 로드맵"을 통해 2030년까지 300만대로 확대할 계획으로, 향후 전기 자동차에서 발생되는 폐전지의 규모 역시 크게 증가할 것으로 예상된다. As of 2018, the cumulative number of electric vehicles in Korea was approximately 57,000, and the Korean government plans to expand this to 3 million units by 2030 through the “2030 National Roadmap.” As such, the amount of waste batteries generated from electric vehicles is also expected to increase significantly in the future.
전기자동차에 사용되는 리튬이차전지는 소형 IT기기에 사용되는 전지와 구성이 동일하며, 양극활물질(Cathode), 음극활물질(Anode), 분리막(Separator), 전해질 (Electrolyte) 등으로 구성되어 있다.Lithium secondary batteries used in electric vehicles have the same composition as batteries used in small IT devices, and are composed of cathode active material, anode active material, separator, and electrolyte.
소형 리튬이차전지의 양극활물질로는 우수한 방전 및 고용량 특성을 가진 LiCoO2(이하 LCO)가 사용되고 있고, 중·대형 리튬이차 전지용 양극활물질은 저렴한 가격과 고출력의 장점으로 Li[NixAlyCoz]O2(NCA) 및 Li[NixCoyMnz]O2(NCM) 등이 사용되고 있다.LiCoO 2 (hereinafter referred to as LCO) with excellent discharge and high-capacity characteristics is used as a cathode active material for small-sized lithium secondary batteries, and Li[NixAlyCoz]O 2 (NCA) and Li[NixCoyMnz]O 2 (NCM) are used as cathode active materials for medium- and large-sized lithium secondary batteries due to their advantages of low price and high output.
일반적으로, 리튬이차전지 재활용 공정은 폐전지의 양극활물질로부터 고가의 유가금속을 추출하는 것을 말하며, 대부분의 유가금속은 수입에 의존하고 있어, 리튬이차전지 재활용 공정으로 안정적인 재료 확보가 필요하다.In general, the lithium secondary battery recycling process refers to extracting expensive valuable metals from the cathode active material of spent batteries, and since most valuable metals depend on imports, a stable supply of materials is necessary for the lithium secondary battery recycling process.
이러한 리튬이차전지 재활용 공정에서 배터리 건조 공정을 수행하여 전처리하고 있다. In this lithium secondary battery recycling process, the battery is pretreated by performing a battery drying process.
종래의 건조 진행 시 장치 내 화재 발생으로 인하여 내부 온도의 불균일성이 발생하고, 이에 따른 Cu는 취성이 증가하고, Al은 산화되어 불순물 (Cu, Al 등)이 다량 혼입되는 문제점이 있다.There is a problem that, during conventional drying, internal temperature becomes uneven due to fire occurring within the device, and as a result, Cu becomes more brittle and Al is oxidized, resulting in the mixing in of a large amount of impurities (Cu, Al, etc.).
또한, 열처리 온도를 낮추는 경우 배터리 내부 유기성 물질이 제거되지 않는 문제점이 있다.Additionally, there is a problem that organic substances inside the battery are not removed when the heat treatment temperature is lowered.
그리고, 기존 공정에는 1차 연소 후 2차 연소를 통해 발생하는 가스(탄화수소)를 CO2로 배출하여 탄소중립 및 친환경 관점에서 불리한 면이 있다.In addition, the existing process has disadvantages from the perspective of carbon neutrality and the environment because it emits gas (hydrocarbon) generated through secondary combustion after primary combustion as CO2 .
본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통하여 상기 문제점들을 해결한 폐전지의 불순물 제어와 전해액 회수를 위한 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법을 획득하여 본 발명을 완성하게 되었다.The applicant, through painstaking efforts and extensive research, has completed the present invention by obtaining a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process for controlling impurities in spent batteries and recovering electrolyte, which solves the above-mentioned problems.
여기서, 상기 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법은 상기 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하고, 상기 폐쇄형 관 내부의 온도를 일정하게 유지한 후 상기 파쇄물에 열을 가하여, 상기 폐전지의 유기성 물질을 효과적으로 증발시켜 회수함으로써, 상기 폐전지의 불순물 제어를 가져올 수 있다.Here, the pretreatment method for the lithium secondary battery recycling process can control impurities in the spent battery by injecting nitrogen into the closed drying furnace, maintaining the temperature inside the closed tube constant, and then applying heat to the shredded material to effectively evaporate and recover the organic material of the spent battery.
그리고, 상기 (a-1) 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득하는 단계에서,And, in the step of electrically discharging the waste lithium secondary battery module or waste lithium secondary battery pack (a-1) to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or waste lithium secondary battery pack,
상기 전기적 방전은 1.5 ~ 3 시간 방전한 후 24 시간 쇼트할 수 있다.The above electrical discharge can be shorted for 24 hours after discharging for 1.5 to 3 hours.
여기서, 상기 전기적 방전 시간이 상기 범위 내인 경우, 방전 효율이 우수할 수 있다.Here, when the electrical discharge time is within the above range, the discharge efficiency can be excellent.
또한, 상기 (a-3) 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하는 단계에서,In addition, in the step of manufacturing a waste lithium secondary battery cell by cutting the terminal of the waste lithium secondary battery module (a-3) and separating the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic,
상기 단자커팅은 단자컷팅기를 사용하고,The above terminal cutting is done using a terminal cutting machine.
상기 단자컷팅기를 이용하여 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하며,Using the terminal cutter above, the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic are separated,
상기 단자컷팅기는 절연단자컷팅기, 금속컷팅기, 또는 고속절단기를 포함할 수 있다.The above terminal cutting machine may include an insulating terminal cutting machine, a metal cutting machine, or a high-speed cutting machine.
그리고, 상기 (a-4) 폐리튬이차전지 셀을 펀칭하는 단계에서, And, in the step of punching the above (a-4) waste lithium secondary battery cell,
상기 펀칭으로 물리적 방전할 수 있다.The above punching can be used for physical discharge.
여기서, 상기 전기적 방전과 상기 펀칭의 물리적 방전으로 방전 공정을 완성할 수 있다.Here, the discharge process can be completed by the electrical discharge and the physical discharge of the punching.
또한, 상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,In addition, in the step of injecting nitrogen into the sealed nitrogen crusher (a-5) and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain a crushed material,
상기 파쇄는 슈레더, 조크러셔(jaw crusher), 또는 콘크러셔(cone crusher)를 사용할 수 있다.The above crushing can be done using a shredder, a jaw crusher, or a cone crusher.
그리고, 상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,And, in the step of injecting nitrogen into the sealed nitrogen crusher (a-5) and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain a crushed material,
상기 밀폐형 질소 파쇄기는 질소분위기의 컨베이어를 통해 투입될 수 있다.The above sealed nitrogen crusher can be fed through a conveyor with a nitrogen atmosphere.
여기서, 상기 밀폐형 질소 파쇄기는 밀폐 상태에서 연속적으로 질소를 공급받을 수 있다.Here, the sealed nitrogen crusher can be continuously supplied with nitrogen in a sealed state.
또한, 상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,In addition, in the step of injecting nitrogen into the sealed nitrogen crusher (a-5) and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain crushed material,
상기 밀폐형 질소 파쇄기는 2단 질소 파쇄기이고,The above sealed nitrogen shredder is a two-stage nitrogen shredder,
상기 2단 질소 파쇄기의 1차 크기는 가로 30~60 mm와 세로 130~200 mm 이고, 2차 크기는 가로 15~30 mm와 세로 20~130 mm 일 수 있다.The primary size of the above two-stage nitrogen shredder can be 30 to 60 mm wide and 130 to 200 mm long, and the secondary size can be 15 to 30 mm wide and 20 to 130 mm long.
여기서, 상기 밀폐형 질소 파쇄기의 상기 2단 질소 파쇄기의 크기가 상기 범위 내인 경우, 파쇄 효율이 월등할 수 있고, 파쇄하여 표면적을 높여 후속 열처리 효율을 높일 수 있다.Here, when the size of the two-stage nitrogen crusher of the closed nitrogen crusher is within the above range, the crushing efficiency can be excellent, and the surface area can be increased by crushing, thereby increasing the efficiency of subsequent heat treatment.
그리고, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,And, in the step of applying heat to the obtained shredded material by introducing nitrogen into a closed drying furnace (a-6) to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 질소는 질소 슈레더를 거쳐 밀폐형 이송컨베이어를 통과하여 상기 폐쇄형 건조로에 투입될 수 있다.The above nitrogen can be passed through a nitrogen shredder, a closed conveyor, and then fed into the closed drying furnace.
여기서, 상기 질소는 질소 슈레더를 거쳐 밀폐형 이송컨베이어를 통과하기에 폐쇄형 건조로에 상기 수득된 파쇄물이 투입되는 경우, 산소 농도를 용이하게 제어할 수 있다.Here, since the nitrogen passes through a nitrogen shredder and a closed conveyor, when the obtained shredded material is fed into a closed drying oven, the oxygen concentration can be easily controlled.
이때, 상기 질소는 일부 잔존용량(SOC, State of Charge) 잔류 배터리의 파쇄 중 화재, 폭발 방지를 목적으로 질소를 투입하며, 이에 따라 설비 내 산소는 0.1 ~ 10 부피%로 유지할 수 있다.At this time, the nitrogen is injected to prevent fire and explosion during crushing of some remaining state of charge (SOC) batteries, and thus the oxygen in the facility can be maintained at 0.1 to 10 volume%.
또한, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,In addition, in the step of introducing nitrogen into the obtained shredded material in a closed drying furnace and applying heat to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 유기성 물질 증발은 질소가 투입된 상기 폐쇄형 건조로에서 수행되고,The above organic material evaporation is performed in the closed drying oven into which nitrogen is injected,
상기 폐쇄형 건조로는 로터리 킬른(rotary kiln), 로터리 드라이어(rotary dryer), 터널로(Tunnel furnace), 대차로(box furnace) 및 밀폐구조가 가능한 로(furnace) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The above closed drying furnace may be at least one selected from a rotary kiln, a rotary dryer, a tunnel furnace, a box furnace, and a furnace capable of a sealed structure.
그리고, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,And, in the step of introducing nitrogen into the obtained shredded material in a closed drying furnace and applying heat to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 유기성 물질의 증발은 100 ℃ 내지 800 ℃의 온도에서 간접 가열방식으로 수행될 수 있다.Evaporation of the above organic material can be performed by indirect heating at a temperature of 100°C to 800°C.
여기서, 상기 유기성 물질의 증발 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 유기성 물질의 증발 효율이 감소하고, 폐전지 건조 분말의 회수가 어려울 수 있다.Here, if the evaporation temperature of the organic material is outside the above range, the evaporation efficiency of the organic material decreases and recovery of the spent battery dry powder may be difficult.
이때, 상기 유기성 물질의 증발 온도는 바람직하게는 200 ℃ 내지 700 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 300 ℃ 내지 600 ℃ 일 수 있다.At this time, the evaporation temperature of the organic material may preferably be 200 ℃ to 700 ℃, and more preferably may be 300 ℃ to 600 ℃.
또한, 상기 유기성 물질을 증발할 때, 상기 폐쇄성 관에 질소를 투입하여 유기성 물질을 증발시킴에 의해, 상기 유기성 물질을 화재, 폭발 없이 증발시킬 수 있다.In addition, when evaporating the organic material, by injecting nitrogen into the closed tube to evaporate the organic material, the organic material can be evaporated without fire or explosion.
그리고, 상기 간접 가열방식은 급격한 온도 상승을 억제하여 유기성 물질의 증발 효율이 증가하고, 폐전지 건조 분말의 회수가 용이할 수 있다.In addition, the above indirect heating method suppresses rapid temperature rise, thereby increasing the evaporation efficiency of organic substances and facilitating the recovery of spent battery dry powder.
또한, 상기 폐쇄성 관에 질소를 투입하여 유기성 물질을 증발시킴에 의해, 폐전지의 전처리 온도를 균일하게 유지하여 폐전지 분말 내 유기성 물질을 효과적으로 증발시킴으로써, 대기방지시설을 통한 유기성 물질의 회수를 가능하게 할 수 있다.In addition, by injecting nitrogen into the closed tube to evaporate organic substances, the pretreatment temperature of the spent battery is maintained uniformly, thereby effectively evaporating organic substances in the spent battery powder, thereby enabling the recovery of organic substances through an air pollution prevention facility.
그리고, 상기 폐쇄성 관에 질소를 투입하여 유기성 물질을 증발시킴에 의해, 다음의 문제점을 해결할 수 있다.And, by injecting nitrogen into the closed tube to evaporate organic substances, the following problems can be solved.
즉, 기존 파쇄 공정과 건조 공정에서는 완전 방전이 되지 않은 셀의 화재, 폭발 가능성으로 인한 작업 안전성이 떨어지며, 내부 화재 발생 시 공정 내 물질이 설계된 온도 이상(1,000 ℃ 이상)으로 건조되어 양극재 외 원치 않는 불순물들의 혼입이 이루어지고 습식 공정에서 이를 제어하기 위한 약품 소모량이 증가한다.That is, in the existing crushing process and drying process, the work safety is low due to the possibility of fire or explosion in cells that are not completely discharged, and in the event of an internal fire, the material within the process is dried above the designed temperature (over 1,000℃), resulting in the mixing of unwanted impurities other than the cathode material, and the consumption of chemicals to control this in the wet process increases.
또한, 상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,In addition, in the step of introducing nitrogen into the obtained shredded material in a closed drying furnace and applying heat to evaporate organic substances and dry and recover the spent battery shredded material,
상기 유기성 물질은 탄소 또는 수소로 구성된 가연물질, 수분, 또는 회분재일 수 있다.The above organic material may be a combustible material composed of carbon or hydrogen, moisture, or ash.
여기서, 상기 유기성 물질 100 중량%에 대하여 상기 가연물질 50 ~ 95 중량%, 수분 0.5 ~ 35 중량%, 또는 회분재 0.2 ~ 30 중량%로 구성될 수 있다.Here, the composition may comprise 50 to 95 wt% of the combustible material, 0.5 to 35 wt% of moisture, or 0.2 to 30 wt% of ash relative to 100 wt% of the organic material.
또한, 상기 (a-7) 증발된 유기성 물질을 회수하는 단계에서,In addition, in the step of recovering the evaporated organic material (a-7),
상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 장치는 응축기, 쿨링타워, 냉동기, 열교환기 또는 다관식 열교환기일 수 있다.The device for recovering the above-mentioned evaporated organic material may be a condenser, a cooling tower, a refrigerator, a heat exchanger or a multi-tube heat exchanger.
여기서, 상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 장치는 온도 차이에 의해 증발된 유기성 물질을 회수할 수 있다.Here, the device for recovering the evaporated organic material can recover the organic material evaporated by the temperature difference.
이때, 상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 장치는 복수개를 사용할 수 있다.At this time, a plurality of devices for recovering the evaporated organic material may be used.
그리고, 상기 증발된 유기성 물질은 상기 회수 장치를 통해 오일, 가스, 또는 회분재 형태로 회수되며, 상기 증발된 유기성 물질 100 중량%에 대하여 각각의 비율은 상기 오일이 올레핀계 화합물(CO, CH4, H2, CO2, CnHn)로 가스상성분 10~20중량%, 액상성분 50~70 중량%, 회분 10~20 중량% 일 수 있다.And, the evaporated organic material is recovered in the form of oil, gas, or ash through the recovery device, and the respective ratios with respect to 100 wt% of the evaporated organic material may be 10 to 20 wt% of the oil as a gaseous component in the form of an olefin compound (CO, CH4, H2, CO2, C n H n ), 50 to 70 wt% of the liquid component, and 10 to 20 wt% of the ash.
또한, 상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서In addition, in the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
상기 수득된 건조 파쇄물을 냉각하는 장치는 폐쇄형 냉각 장치에서 수행되고,The device for cooling the obtained dried crushed material is performed in a closed cooling device,
상기 폐쇄형 냉각 장치는 Rotary Type, Tunnel Type, 및 Box Type 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The above closed cooling device may be at least one selected from Rotary Type, Tunnel Type, and Box Type.
여기서, 상기 폐쇄성 냉각 장치에 건조 파쇄물을 투입하여 상온까지 냉각시킴에 의해, 다음의 문제점을 해결할 수 있다.Here, the following problems can be solved by introducing dried crushed material into the closed cooling device and cooling it to room temperature.
즉, 200 ℃ 내지 600 ℃ 에서 건조된 파쇄품의 이송 시스템이 높은 온도로 인해 소모품 교환이 잦게 되며, 공장 가동률도 저하시킨다.That is, the transport system of the crushed product dried at 200℃ to 600℃ requires frequent replacement of consumables due to the high temperature, which also reduces the plant operating rate.
여기서, 상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,Here, in the step of cooling the obtained dried crushed material (a-8) to room temperature,
상기 냉각은 상기 폐쇄형 냉각 장치에서 15 ℃ 내지 30 ℃ 의 온도에서 냉매를 활용한 간접냉각방식으로 수행될 수 있다.The above cooling can be performed by an indirect cooling method using a refrigerant at a temperature of 15°C to 30°C in the closed cooling device.
또한, 상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,In addition, in the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
상기 폐쇄형 냉각장치에서 배출되는 폐전지 파쇄물은 25 ℃ 내지 40 ℃ 로 배출될 수 있다.The waste battery waste discharged from the above closed cooling device can be discharged at a temperature of 25°C to 40°C.
그리고, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, And, in the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
상기 분쇄기는 로드밀, 핀밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 임펙트밀, 컷밀 또는 타워밀 일 수 있다.The above crusher may be a rod mill, a pin mill, a ball mill, a tube mill, a pot mill, a roller mill, a turbo mill, an impact mill, a cut mill or a tower mill.
또한, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, In addition, in the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
분쇄된 리튬이차전지 폐기물의 크기는 10 ㎛ 내지 15 mm 일 수 있다.The size of the crushed lithium secondary battery waste can be 10 ㎛ to 15 mm.
여기서, 상기 분쇄된 리튬이차전지 폐기물의 입도가 크기가 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법에서 폐전지의 불순물 제어가 어려울 수 있다.Here, if the particle size of the pulverized lithium secondary battery waste is outside the above range, it may be difficult to control impurities in the waste battery in the pretreatment method for the lithium secondary battery recycling process.
이때, 상기 분쇄된 분쇄된 리튬이차전지 폐기물의 크기는 바람직하게는 15 ㎛ 내지 15 mm 일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 내지 10 mm 일 수 있다.At this time, the size of the crushed lithium secondary battery waste may preferably be 15 ㎛ to 15 mm, and more preferably 20 ㎛ to 10 mm.
그리고, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, And, in the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
상기 선별기는 중력선별기, 비중선별기, 진동선별기, 자력선별기, 정전선별기, 풍력선별기, 부유선별기, 또는 광학선별기 일 수 있다.The above separator may be a gravity separator, a gravity separator, a vibration separator, a magnetic separator, an electrostatic separator, a wind separator, a flotation separator, or an optical separator.
또한, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, In addition, in the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
상기 선별로 폐전지를 양극활물질(Catohde), 음극활물질(Anode), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 어느 그룹으로 선별할 수 있다. The above selection can be used to select waste batteries into at least one group selected from cathode active material, anode active material, copper (Cu), and aluminum (Al).
그리고, 상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서, And, in the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
상기 분쇄 및 선별로 회수한 유가 금속 분말은 리튬, 니켈, 망간, 코발트, 철, 알루미늄, 및 구리 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 유가금속의 화합물 일 수 있다.The precious metal powder recovered by the above crushing and screening may be a compound of at least one precious metal selected from lithium, nickel, manganese, cobalt, iron, aluminum, and copper.
따라서, 본 발명은 폐전지 전처리 중 파쇄, 건조 공정 내 화재 및 폭발을 방지하고 증발된 유기성 화합물을 오일, 가스, 또는 회분재 형태로 회수함으로써 습식공정에서의 불순물 제거 목적 약품 소모량을 감소시키고, 유기성 화합물을 연소장치 없이 회수함으로써 친환경적인 폐전지 전처리 공정을 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide an environmentally friendly pretreatment process for spent batteries by preventing fire and explosion during the crushing and drying process during pretreatment of spent batteries, reducing the consumption of chemicals for the purpose of removing impurities in a wet process by recovering evaporated organic compounds in the form of oil, gas, or ash, and recovering organic compounds without a combustion device.
그리고, 상기 폐전지는 전기자동차 폐전지, 에너지저장장치(ESS) 폐전지, 전자제품 폐전지, 및 휴대폰 폐전지 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 리튬이차전지일 수 있다.And, the waste battery may be at least one lithium secondary battery selected from among waste batteries for electric vehicles, waste batteries for energy storage systems (ESS), waste batteries for electronic products, and waste batteries for mobile phones.
또한, 상기 폐전지는 양극활물질(Cathode), 음극활물질(Anode), 분리막(Separator), 구리 극판(Cu foil), 알루미늄 극판(Al foil) 및 전해질 (Electrolyte)을 포함할 수 있다.In addition, the waste battery may include a cathode, an anode, a separator, a copper foil, an aluminum foil, and an electrolyte.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법의 공정흐름도이다. Figure 1 is a process flow diagram of a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득한다(S110). Referring to FIG. 1, a waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack is electrically discharged to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack (S110).
그 후, 상기 폐리튬이차전지 팩을 폐리튬이차전지 모듈로 해체한다(S120). After that, the above-mentioned waste lithium secondary battery pack is disassembled into a waste lithium secondary battery module (S120).
그런 다음, 상기 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리한다(S130). Then, the waste lithium secondary battery module is cut into terminals to manufacture a waste lithium secondary battery cell, and the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic are separated (S130).
그 후, 상기 폐리튬이차전지 셀을 펀칭한다(S140). After that, the above-mentioned waste lithium secondary battery cell is punched (S140).
그런 다음, 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득한다(S150).Then, nitrogen is injected into a sealed nitrogen crusher, and the punched waste lithium secondary battery cells are crushed to obtain crushed materials (S150).
그 후, 상기 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 건조 파쇄물을 회수한다(S160).After that, the obtained shredded material is heated by introducing nitrogen into a closed drying furnace to evaporate organic substances and recover the dried shredded waste batteries (S160).
그 후, 상기 증발된 유기성 물질을 회수한다(S170).After that, the evaporated organic material is recovered (S170).
그 후, 상기 폐전지 건조 파쇄물을 상온까지 냉각한다(S180)After that, the above-mentioned waste battery dried shreds are cooled to room temperature (S180).
그런 다음, 상기 상온의 건조 파쇄물을 분쇄 및 선별하여 유가 금속 분말을 회수한다(S190)Then, the above-mentioned room temperature dried crushed material is crushed and sorted to recover valuable metal powder (S190).
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are intended to explain the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
<준비예> <Preparation>
분리막, 전해액, 바인더 등을 포함한 유기성 물질이 20 ~ 30 중량% 정도인 전기자동차용 리튬이차전지, ESS용 리튬이차전지 및 IT 용 리튬이차전지 폐기물을 폐전지로 준비하였다.Waste lithium secondary batteries for electric vehicles, lithium secondary batteries for ESS, and lithium secondary batteries for IT, containing 20 to 30 wt% of organic materials including separators, electrolytes, and binders, were prepared as waste batteries.
<실시예> <Example>
<실시예 1> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정<Example 1> Pretreatment process for lithium secondary battery recycling process
하기 표 1의 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정으로 준비예의 전기자동차용 리튬이차전지 1 kg을 방전시켜 방전된 리튬이차전지 폐기물을 수득하였다. As a pretreatment process for the lithium secondary battery recycling process of Table 1 below, 1 kg of a lithium secondary battery for an electric vehicle was discharged to obtain discharged lithium secondary battery waste.
그 후, 밀폐형 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 방전된 리튬이차전지 폐기물을 슈레더를 이용하여 60 mm 정도로 파쇄하여 파쇄물을 수득하였다.After that, nitrogen was injected into a sealed shredder, and the discharged lithium secondary battery waste was shredded to about 60 mm using a shredder to obtain shredded material.
그런 다음, 상기 수득된 파쇄물을 로터리 타입 건조기로 500 ℃로 간접 가열하는 방식으로 건조하며, 상기 로터리 킬른(rotary kiln)의 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하여 설비내 산소 함량을 1 부피% 이하로 유지하면서 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 건조 파쇄품을 회수하였다.Then, the obtained shredded material was dried by indirect heating at 500°C using a rotary type dryer, and nitrogen was introduced into the closed drying furnace of the rotary kiln to evaporate organic substances while maintaining the oxygen content inside the equipment at 1 volume% or less, and the dried shredded waste battery product was recovered.
그 후, 상기 증발된 유기성 물질을 응축기로 회수하였다.Afterwards, the evaporated organic material was recovered by a condenser.
그런 다음, 고온의 건조 파쇄품을 냉각하여 상온까지 냉각시켰다.Then, the high temperature dried shredded product was cooled to room temperature.
그 후, 건조 파쇄물을 분쇄 및 선별하여 유가금속 분말을 회수하였다.Afterwards, the dried crushed material was crushed and sorted to recover the valuable metal powder.
그리고, 상기 폐전지 건조 유가금속 분말 내 Cu 함량과 Al 함량을 각각 분석하였다.And, the Cu content and Al content in the dried valuable metal powder of the waste battery were each analyzed.
<실시예 2 ~ 실시예 7> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정<Examples 2 to 7> Pretreatment process for lithium secondary battery recycling process
하기 표 1의 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 준비예의 폐전지를 전처리 하였다. The waste batteries of the preparation example were pretreated using the same method as Example 1, except that the pretreatment process for the lithium secondary battery recycling process of Table 1 below was used.
<비교예 1> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정<Comparative Example 1> Pretreatment process for lithium secondary battery recycling process
질소를 사용하지 않는 것(대기분위기)과 파쇄물 크기(30 mm)를 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폐전지를 전처리 하였다. Spent batteries were pretreated in the same manner as in Example 1, except that no nitrogen was used (atmospheric atmosphere) and the size of the shredded material was 30 mm.
<비교예 2> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정<Comparative Example 2> Pretreatment process for lithium secondary battery recycling process
질소를 사용하지 않는 것(대기분위기)을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 준비예의 폐전지를 전처리 하였다. The waste batteries of Example 1 were pretreated in the same manner as in Example 4, except that no nitrogen was used (atmospheric atmosphere).
(중량%)Cu content in dry powder
(weight%)
<평가예> <Evaluation example>
<평가예 1> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정 평가 - 화재 및 폭발<Evaluation Example 1> Evaluation of Pretreatment Process for Lithium Secondary Battery Recycling Process - Fire and Explosion
상기 실시예 1 ~ 실시예 4는 상기 비교예 1 및 비교예 2에 비하여, 상기 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하면서 간접가열 방식으로 유기성 물질을 증발시키므로, 설비 가동시 화재 및 폭발이 발생하지 않았다.In the above Examples 1 to 4, compared to Comparative Examples 1 and 2, organic substances were evaporated by indirect heating while nitrogen was injected into the closed drying furnace, so that no fire or explosion occurred during equipment operation.
그러나, 상기 비교예 1 및 비교예 2는 설비 내 산소의 함량이 많아 설비 가동시 화재 및 폭발 위험성이 현저하였다.However, Comparative Examples 1 and 2 above had a high oxygen content in the equipment, which significantly increased the risk of fire and explosion during equipment operation.
<평가예 2> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정 평가 - 습식 공정에서의 불순물 제거 목적 약품 사용량<Evaluation Example 2> Evaluation of pretreatment process for lithium secondary battery recycling process - Amount of chemicals used for the purpose of removing impurities in wet process
상기 실시예 1 ~ 실시예 4는 상기 비교예 1 및 비교예 2에 비하여, 상기 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하면서 간접가열 방식으로 유기성 물질을 증발시키므로, 증발된 유기성 화합물은 오일, 가스, 또는 회분재 형태로 회수가 가능하고 건조된 분말은 습식공정에서 불순물을 제거하기 위한 약품사용량이 현저하게 감소하였다.The above Examples 1 to 4, compared to Comparative Examples 1 and 2, evaporate organic substances by indirect heating while introducing nitrogen into the closed drying furnace, so that the evaporated organic compounds can be recovered in the form of oil, gas, or ash, and the dried powder significantly reduces the amount of chemicals used to remove impurities in the wet process.
그러나, 상기 비교예 1 및 상기 비교예 2는 질소를 사용하지 않아, 유기성 물질을 용이하게 제거하기 어려워, 습식공정에서의 불순물 제거 목적 약품 사용량이 현저히 증가하였다.However, since Comparative Examples 1 and 2 above do not use nitrogen, it is difficult to easily remove organic substances, and the amount of chemicals used for the purpose of removing impurities in the wet process significantly increases.
<분석예> 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정에 의해 회수된 유기성 물질<Analysis Example> Organic substances recovered by pretreatment process for lithium secondary battery recycling process
상기 실시예 1의 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 공정에 의해 회수된 유기성 물질을 기체 크로마토그래피(GC, Gas Chromatography)로 분석하였고, 상기 증발된 유기성 물질은 옥텐 오일 210 g, 일산화탄소 및 메탄 가스 75 g 및 회분재 15 g 이였다.The organic material recovered by the pretreatment process for the lithium secondary battery recycling process of Example 1 above was analyzed by gas chromatography (GC), and the evaporated organic material was 210 g of octene oil, 75 g of carbon monoxide and methane gas, and 15 g of ash.
지금까지 본 발명에 따른 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although specific examples of a pretreatment method for a lithium secondary battery recycling process according to the present invention have been described so far, it is obvious that various modifications are possible within the scope of the present invention.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims described below but also by equivalents of the claims.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (22)
(a-1) 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득하는 단계;
(a-2) 상기 폐리튬이차전지 팩을 폐리튬이차전지 모듈로 해체하는 단계;
(a-3) 상기 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하는 단계;
(a-4) 상기 폐리튬이차전지 셀을 펀칭하는 단계;
(a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계;
(a-6) 상기 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 파쇄물을 건조하는 단계;
(a-7) 상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 단계;
(a-8) 상기 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계; 및
(a-9) 상기 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계;를 포함하고,
상기 리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법은 상기 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하고, 폐쇄형 관 내부의 온도를 일정하게 유지한 후 상기 파쇄물에 열을 가하여, 상기 폐리튬이차전지의 유기성 물질을 효과적으로 증발시켜 회수함으로써, 상기 폐리튬이차전지의 불순물 제어를 가져오며,
상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,
상기 밀폐형 질소 파쇄기는 2단 질소 파쇄기이고,
상기 2단 질소 파쇄기의 1차 크기는 가로 30~60 mm와 세로 130~200 mm 이고, 2차 크기는 가로 15~30 mm와 세로 20~130 mm인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
As a pretreatment method for lithium secondary battery recycling process,
(a-1) a step of electrically discharging a waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or a waste lithium secondary battery pack;
(a-2) A step of disassembling the above-mentioned waste lithium secondary battery pack into a waste lithium secondary battery module;
(a-3) A step of manufacturing a waste lithium secondary battery cell by cutting the terminal of the waste lithium secondary battery module, and separating the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic;
(a-4) A step of punching the above-mentioned waste lithium secondary battery cell;
(a-5) A step of injecting nitrogen into a sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cells to obtain crushed materials;
(a-6) A step of introducing nitrogen into the obtained shredded material in a closed drying furnace and applying heat to evaporate organic substances and dry the shredded material;
(a-7) A step of recovering the evaporated organic material;
(a-8) a step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature; and
(a-9) a step of crushing and selecting the obtained shredded material;
The pretreatment method for the above lithium secondary battery recycling process involves injecting nitrogen into the closed drying furnace, maintaining the temperature inside the closed tube constant, and then applying heat to the shredded material to effectively evaporate and recover the organic material of the waste lithium secondary battery, thereby controlling impurities in the waste lithium secondary battery.
In the step of injecting nitrogen into the above (a-5) sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain crushed material,
The above sealed nitrogen shredder is a two-stage nitrogen shredder,
The first size of the above two-stage nitrogen shredder is 30 to 60 mm wide and 130 to 200 mm long, and the second size is 15 to 30 mm wide and 20 to 130 mm long.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-1) 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 전기적 방전시켜 방전된 폐리튬이차전지 모듈 또는 폐리튬이차전지 팩을 수득하는 단계에서,
상기 전기적 방전은 1.5 ~ 3 시간 방전한 후 24 시간 쇼트하는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of electrically discharging the waste lithium secondary battery module or waste lithium secondary battery pack (a-1) to obtain a discharged waste lithium secondary battery module or waste lithium secondary battery pack,
The above electrical discharge is characterized by a short circuit for 24 hours after discharging for 1.5 to 3 hours.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-3) 폐리튬이차전지 모듈을 단자컷팅하여 폐리튬이차전지 셀을 제조하고, 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하는 단계에서,
상기 단자컷팅은 단자컷팅기를 사용하고,
상기 단자컷팅기를 이용하여 상기 폐리튬이차전지 셀/단자 및 플라스틱을 분리하며,
상기 단자컷팅기는 절연단자컷팅기, 금속컷팅기, 또는 고속절단기를 포함하는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of manufacturing a waste lithium secondary battery cell by cutting the terminal of the waste lithium secondary battery module (a-3) and separating the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic,
The above terminal cutting is done using a terminal cutting machine.
Using the terminal cutter above, the waste lithium secondary battery cell/terminal and plastic are separated,
The terminal cutting machine is characterized by including an insulating terminal cutting machine, a metal cutting machine, or a high-speed cutting machine.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-4) 폐리튬이차전지 셀을 펀칭하는 단계에서,
상기 펀칭으로 물리적 방전하는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of punching the above (a-4) waste lithium secondary battery cell,
characterized by physical discharge by the above punching
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고, 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,
상기 파쇄는 슈레더, 조크러셔(jaw crusher), 또는 콘크러셔(cone crusher)를 사용하는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of injecting nitrogen into the sealed nitrogen crusher (a-5) and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain crushed material,
The above crushing is characterized by using a shredder, a jaw crusher, or a cone crusher.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-5) 밀폐형 질소 파쇄기에 질소를 투입하고 상기 펀칭된 폐리튬이차전지 셀을 파쇄하여 파쇄물을 수득하는 단계에서,
상기 밀폐형 질소 파쇄기는 질소분위기의 컨베이어를 통해 투입되는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of injecting nitrogen into the above (a-5) sealed nitrogen crusher and crushing the punched waste lithium secondary battery cell to obtain crushed material,
The above sealed nitrogen crusher is characterized in that it is fed through a conveyor in a nitrogen atmosphere.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,
상기 질소는 질소 슈레더를 거쳐 밀폐형 이송컨베이어를 통과하여 상기 폐쇄형 건조로에 투입되는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of drying and recovering the waste battery shreds by heating and evaporating organic substances by introducing nitrogen into the obtained shreds in the closed drying furnace (a-6),
The above nitrogen is characterized in that it passes through a nitrogen shredder, a closed conveyor, and is then fed into the closed drying furnace.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,
상기 유기성 물질 증발은 질소가 투입된 상기 폐쇄형 건조로에서 수행되고,
상기 폐쇄형 건조로는 로터리 킬른(rotary kiln), 로터리 드라이어(rotary dryer), 터널로(Tunnel furnace), 대차로(box furnace) 및 밀폐구조가 가능한 로(furnace) 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of drying and recovering the waste battery shreds by heating and evaporating organic substances by introducing nitrogen into the obtained shreds in the closed drying furnace (a-6),
The above organic material evaporation is performed in the closed drying oven into which nitrogen is injected,
The above closed drying furnace is characterized by being at least one selected from a rotary kiln, a rotary dryer, a tunnel furnace, a box furnace, and a furnace capable of a sealed structure.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,
상기 유기성 물질의 증발은 100 ℃ 내지 800 ℃의 온도에서 간접 가열방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of drying and recovering the waste battery shreds by heating and evaporating organic substances by introducing nitrogen into the obtained shreds in the closed drying furnace (a-6),
The evaporation of the organic material is characterized in that it is performed by indirect heating at a temperature of 100 ℃ to 800 ℃.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-6) 수득된 파쇄물을 폐쇄형 건조로에 질소를 투입하며 열을 가하여 유기성 물질을 증발시키고 폐전지 파쇄물을 건조 회수하는 단계에서,
상기 유기성 물질은 탄소 또는 수소로 구성된 가연물질, 수분, 또는 회분재인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of drying and recovering the waste battery shreds by heating and evaporating organic substances by introducing nitrogen into the obtained shreds in the closed drying furnace (a-6),
The organic material is characterized by being a combustible material, moisture, or ash composed of carbon or hydrogen.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-7) 증발된 유기성 물질을 회수하는 단계에서,
상기 증발된 유기성 물질을 회수하는 장치는 응축기, 쿨링타워, 냉동기, 열교환기 또는 다관식 열교환기인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of recovering the evaporated organic material (a-7),
The device for recovering the above-mentioned evaporated organic material is characterized by being a condenser, a cooling tower, a refrigerator, a heat exchanger or a multi-pipe heat exchanger.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,
상기 수득된 건조 파쇄물을 냉각하는 장치는 폐쇄형 냉각 장치에서 수행되고,
상기 폐쇄형 냉각 장치는 Rotary Type, Tunnel Type, 및 Box Type 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
The device for cooling the obtained dried crushed material is performed in a closed cooling device,
The above closed cooling device is characterized by being at least one selected from among Rotary Type, Tunnel Type, and Box Type.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,
상기 냉각은 폐쇄형 냉각 장치에서 15 ℃ 내지 30 ℃ 의 온도에서 냉매를 활용한 간접냉각방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
The above cooling is characterized in that it is performed by an indirect cooling method utilizing a refrigerant at a temperature of 15 ℃ to 30 ℃ in a closed cooling device.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-8) 수득된 건조 파쇄물을 상온까지 냉각하는 단계에서,
폐쇄형 냉각장치에서 배출되는 폐전지 파쇄물은 25 ℃ 내지 40 ℃로 배출되는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of cooling the obtained dried crushed material to room temperature (a-8),
The waste battery shreds discharged from the closed cooling device are characterized in that they are discharged at 25°C to 40°C.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서,
분쇄기는 로드밀, 핀밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 임펙트밀, 컷밀 또는 타워밀인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
The crusher is characterized by being a rod mill, pin mill, ball mill, tube mill, pot mill, roller mill, turbo mill, impact mill, cut mill or tower mill.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서,
분쇄된 리튬이차전지 폐기물의 크기는 10 ㎛ 내지 15 mm 인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
The size of the crushed lithium secondary battery waste is characterized by being 10 ㎛ to 15 mm.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서,
선별기는 중력선별기, 비중선별기, 진동선별기, 자력선별기, 정전선별기, 풍력선별기, 부유선별기, 또는 광학선별기인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
The sorter is characterized by being a gravity sorter, a gravity sorter, a vibration sorter, a magnetic sorter, an electrostatic sorter, a wind sorter, a flotation sorter, or an optical sorter.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서,
상기 선별로 양극활물질(Cathode), 음극활물질(Anode), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 어느 그룹으로 선별하는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
The above selection is characterized by selecting at least one group selected from among cathode active material, anode active material, copper (Cu), and aluminum (Al).
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 (a-9) 수득된 파쇄물을 분쇄 및 선별하는 단계에서,
상기 분쇄 및 선별로 회수한 유가 금속 분말은 리튬, 니켈, 망간, 코발트, 철, 알루미늄, 및 구리 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 유가금속의 화합물인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
In the step of crushing and sorting the obtained shredded material (a-9),
The precious metal powder recovered by the above crushing and sorting is characterized in that it is a compound of at least one precious metal selected from lithium, nickel, manganese, cobalt, iron, aluminum, and copper.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 폐리튬이차전지는 전기자동차 폐전지, 에너지저장장치(ESS) 폐전지, 전자제품 폐전지, 및 휴대폰 폐전지 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 리튬이차전지인 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.
In paragraph 1,
The above-mentioned waste lithium secondary battery is characterized in that it is at least one lithium secondary battery selected from among waste batteries of electric vehicles, waste batteries of energy storage devices (ESS), waste batteries of electronic products, and waste batteries of mobile phones.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
상기 폐리튬이차전지는 양극활물질(Cathode), 음극활물질(Anode), 분리막(Separator), 구리 극판(Cu foil), 알루미늄 극판(Al foil) 및 전해질 (Electrolyte)을 포함하는 것을 특징으로 하는
리튬이차전지 재활용 공정을 위한 전처리 방법.In paragraph 1,
The above-mentioned waste lithium secondary battery is characterized by including a cathode, an anode, a separator, a copper plate, an aluminum plate, and an electrolyte.
Pretreatment method for lithium secondary battery recycling process.
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