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WO2025170334A1 - Method for recovering iron phosphate battery material from used iron phosphate battery and method for disabling iron phosphate battery - Google Patents

Method for recovering iron phosphate battery material from used iron phosphate battery and method for disabling iron phosphate battery

Info

Publication number
WO2025170334A1
WO2025170334A1 PCT/KR2025/001759 KR2025001759W WO2025170334A1 WO 2025170334 A1 WO2025170334 A1 WO 2025170334A1 KR 2025001759 W KR2025001759 W KR 2025001759W WO 2025170334 A1 WO2025170334 A1 WO 2025170334A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
iron phosphate
phosphate battery
lithium
recovering
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/001759
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
손희원
김영식
김하은
박지영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Easymining Co Ltd
UNIST Academy Industry Research Corp
Original Assignee
Easymining Co Ltd
UNIST Academy Industry Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020250014422A external-priority patent/KR20250122418A/en
Application filed by Easymining Co Ltd, UNIST Academy Industry Research Corp filed Critical Easymining Co Ltd
Publication of WO2025170334A1 publication Critical patent/WO2025170334A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20Graphite
    • C01B32/21After-treatment
    • C01B32/215Purification; Recovery or purification of graphite formed in iron making, e.g. kish graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00Lithium compounds
    • C01D15/08Carbonates; Bicarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10Obtaining alkali metals
    • C22B26/12Obtaining lithium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B3/04Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/22Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators

Definitions

  • Patent Document 1 a technology for recovering valuable metals from spent batteries without using hazardous compounds such as acid solutions has been devised.
  • CDI capactive de-ionization
  • a separate heat treatment process is required to melt and remove the binder of the spent battery, which incurs additional costs, and there is a problem that valuable metals including lithium contained in the cathode active material may be lost due to the high-temperature heat treatment.
  • the ester-based solvent includes at least one selected from the group consisting of Methyl acetate, Ethyl acetate, and Methyl propionate.
  • the volume ratio of water and antisolvent included in the LeS is 9:1 to 1:9.
  • the battery materials are a separator, a negative electrode material, a negative electrode substrate, a positive electrode material, a positive electrode substrate, iron phosphate, and a battery outer shell.
  • a step (S3) of recovering at least one of graphite and lithium is further included.
  • the lithium is at least one lithium compound including LiOH, LiOH ⁇ H 2 O, LiF, Li 3 PO 4 , Li 2 O, C 2 H 5 OLi, LiHCO 3 or Li 2 CO 3 .
  • the lithium is recovered by adding an alcohol-containing solvent to the solution.
  • the present invention provides a method for disabling an iron phosphate battery material.
  • the present invention has the effect of recovering the main materials of used iron phosphate batteries at low cost and high efficiency through a simple process and recycling them as battery raw materials.
  • the present invention has the effect of recovering lithium (Li) from a used iron phosphate battery with low energy consumption and in an environmentally friendly manner.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a chemical discharge process of an iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.
  • Figure 6 illustrates the XRD analysis results of iron phosphate recovered through a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates the results of XRD analysis of lithium powder recovered through a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.
  • Figure 9 is a process diagram simply illustrating a process for disabling an iron phosphate battery according to one specific example of the present invention.
  • the present invention provides a method for recovering iron phosphate battery materials.
  • Conventional methods for recovering iron phosphate battery materials such as dry and wet methods, have the disadvantages of using hazardous compounds, which pose environmental problems and require high disposal costs.
  • the present invention provides a method for recovering iron phosphate battery materials, comprising the steps of charging a used iron phosphate battery, inducing chemical discharge, and recovering the battery materials, in order to recover iron phosphate battery materials quickly and efficiently at low cost without using hazardous compounds.
  • each step of the present invention will be described in detail.
  • the spent iron phosphate battery may use aluminum foil (Al foil) as a cathode substrate, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as a cathode material, copper foil (Cu foil) as an anode substrate, graphite as an anode material, and polypropylene as a separator.
  • the anode of the spent iron phosphate battery charged through the step (S0) may be LiC 6 .
  • the above step (S0) can move lithium ions existing in the positive electrode to the negative electrode by charging the used iron phosphate battery. Through this, in the step (S1) described below, the thermodynamically unstable charged negative electrode can be reacted with a solution to induce a spontaneous reaction in which lithium ions dissolve in the solution.
  • a method for recovering iron phosphate battery materials includes a step (S1) of inducing chemical discharge of a spent iron phosphate battery by opening an outer pouch thereof in a solution.
  • the spent iron phosphate battery may be a spent iron phosphate battery that has been charged through the above-described step (S0).
  • FIG. 3 provides a schematic diagram illustrating the chemical discharge process of the iron phosphate battery according to one specific example of the present invention. Referring to FIG. 3, the step (S1) may be performed while the spent iron phosphate battery is immersed in the solution.
  • the pH can be maintained at 12.5 or lower even without a separate pH adjuster at each stage.
  • it can be advantageous for commercialization because it resolves operational difficulties and worker safety issues due to high pH and violent reactions when processing a large number of cells.
  • the alcohol series solvent may include Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol (Isopropyl alcohol) (IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol, Pentanol, and the like
  • the ketone series solvent may include Acetone, Methyl Ethyl Ketone, and the like.
  • the ester series solvent methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, etc. can be used, and as the carboxylic acid series solvent, butyric acid, etc. can be used.
  • the antisolvent is included in LeS and can precipitate lithium as a salt.
  • the volume ratio of water and antisolvent contained in the LeS is 9:1 to 1:9.
  • the volume ratio of water and antisolvent within the above-described range, lithium can be suppressed from being inserted into the lattice of the positive electrode material, and lithium can be precipitated as a salt, thereby increasing the lithium recovery rate.
  • the ratio of the antisolvent contained in the LeS is lower than that of water, so that the amount of lithium dissolved and leached in the LeS is low, lithium can be additionally recovered using a method capable of extracting lithium dissolved in a solution, such as LeS evaporation, antisolvent precipitation, and other chemical methods, thereby increasing the total lithium recovery rate.
  • a method for recovering iron phosphate battery materials includes a step (S2) of recovering battery materials from a solution after chemical discharge.
  • step (S2) may be performed within 1 minute to 168 hours after the completion of chemical discharge, but is not limited thereto, and may be performed simultaneously with the start of chemical discharge or during the course of chemical discharge.
  • the graphite is recovered by filtering the solution.
  • the graphite may be recovered first, and then the lithium may be recovered.
  • the graphite may be recovered by vacuum filtering the solution after step (S2) has been completed. More specifically, the mixed powder containing graphite and lithium recovered from the solution after step (S2) has been redissolved in water, and then the graphite may be recovered through vacuum filtering and water washing.
  • the lithium (Li) is in the form of one or more lithium compounds including LiOH, LiOH H 2 O, LiF, Li 3 PO 4 , Li 2 O, C 2 H 5 OLi, LiHCO 3 or Li 2 CO 3.
  • carbon dioxide gas and a carbon dioxide precipitant may be used in the solution. Lithium may be recovered by filtering and separating the Li 2 CO 3 precipitated by the carbon dioxide precipitant. CO or CO 2 may be used as the carbon dioxide gas.
  • step (3) The solution that completed step (3) is filtered under reduced pressure to recover a mixed powder of graphite and lithium. After that, lithium is redissolved in 200 ml of water for 24 hours, and graphite is recovered through filtering under reduced pressure and washing with water. The solution from which graphite has been recovered is evaporated and concentrated to about 100 ml, and then the solution and isopropyl alcohol (IPA) are mixed at a volume ratio of 1:4 using a stirrer (Daehan Science Publishing, MSH-20D) at 100 rpm for 3 minutes. After that, the settled lithium precipitate is filtered using a Buchner funnel and dried in the air to recover lithium powder (Li 2 CO 3 ).
  • IPA isopropyl alcohol
  • the spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and ethanol in a volume ratio of 1:3 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.
  • the spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:9 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.
  • LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:9 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.
  • IPA isopropyl alcohol
  • XRD analysis was performed on the graphite recovered in Example 1, and the XRD analysis results are shown in Fig. 7. Referring to Fig. 7, it can be confirmed that the recovered negative electrode material is graphite.

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Abstract

The present invention relates to a method for recovering an iron phosphate battery material, the method comprising: a step (S1) of inducing a chemical discharge by opening an outer pouch of a used iron phosphate battery in a solution; and a step (S2) of recovering a battery material from the solution after the chemical discharge. The method for recovering an iron phosphate battery material can recover the main materials from a used iron phosphate battery with high efficiency and speed at a low cost.

Description

사용후 인산철 배터리로부터 인산철 배터리 소재의 회수방법 및 인산철 배터리 불능화 방법Method for recovering iron phosphate battery materials from used iron phosphate batteries and method for disabling iron phosphate batteries

본 발명은 사용후 인산철 배터리로부터 인산철 배터리 소재의 회수방법 및 인산철 배터리 불능화 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 사용후 인산철 배터리를 화학적 방전한 후, 인산철 배터리 소재를 회수하는 방법 및 인산철 배터리 불능화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering iron phosphate battery materials from spent iron phosphate batteries and a method for disabling iron phosphate batteries. Specifically, the present invention relates to a method for recovering iron phosphate battery materials after chemically discharging a spent iron phosphate battery and a method for disabling iron phosphate batteries.

리튬 이차전지의 양극 활물질로 주로 사용되는 올리빈(Olivin) 구조를 갖는 리튬인산철(LiFePO4)은 높은 구조적 안정성에 기인한 긴 수명 및 과충전 방지 등의 특성을 가진다. 또한, 리튬인산철(LiFePO4)은 LiCoO2, LiNixCoyMn1-x-yO2 또는 LiNixCoyAl1-x-yO2 등의 다른 양극 활물질에 비해 자원적으로 풍부하여 저가인 철을 포함하여, 원료 수급이 용이하고, 독성이 낮아 친환경적인 장점을 가지고 있어, 리튬 이차전지의 양극 활물질로 널리 사용되고 있다. 다만, 리튬인산철을 양극 활물질로 사용하는 리튬 이차전지의 경우 통상적으로 10년 정도 사용한 후에는 전지의 용량이 감소됨에 따라 폐기 처리되게 된다. 이에 따라, 리튬인산철을 양극 활물질로 포함하는 사용 후 리튬 이차전지, 즉 사용후 인산철 배터리의 처리 및 재활용에 대한 관심이 높아지며 사용후 인산철 배터리 소재의 회수 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.Lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), which has an olivine structure and is mainly used as a cathode active material for lithium secondary batteries, has the characteristics of long life and overcharge prevention due to high structural stability. In addition, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) is widely used as a cathode active material for lithium secondary batteries because it contains iron, which is abundant and inexpensive compared to other cathode active materials such as LiCoO 2 , LiNi x Co y Mn 1 - xy O 2 , or LiNi x Co y Al 1-xy O 2 , making it easy to obtain raw materials and environmentally friendly due to its low toxicity. However, in the case of lithium secondary batteries that use lithium iron phosphate as a cathode active material, they are usually disposed of after about 10 years of use as the capacity of the battery decreases. Accordingly, interest in the treatment and recycling of spent lithium secondary batteries containing lithium iron phosphate as a cathode active material, i.e. spent iron phosphate batteries, is increasing, and various studies are being conducted on methods for recovering spent iron phosphate battery materials.

기존에 사용되고 있는 사용후 배터리의 재활용 공정은 크게 건식법과 습식법이 있다. 건식법은 사용후 배터리를 별도로 분쇄 및 선별하는 과정 없이 전기로에 전량 투입하여 코발트, 니켈 등의 유가금속을 용해 및 분리하고, 리튬을 함유하는 타 금속들은 슬래그로 배출시킨다. 이러한 고온 건식 공정에서는 리튬이 휘발하여 소실되거나, 슬래그 중에 잔류하게 되며, 이러한 리튬을 회수하는 것은 많은 어려움이 있어 고가의 처리비용이 소요된다.Existing recycling processes for used batteries can be broadly categorized into dry and wet processes. Dry processes involve placing the entire used battery in an electric furnace, eliminating the need for separate crushing and sorting. This process melts and separates valuable metals like cobalt and nickel, while other metals containing lithium are discharged as slag. In this high-temperature dry process, lithium either evaporates and is lost or remains in the slag. Recovering this lithium is challenging and requires high processing costs.

습식법의 경우, 사용후 배터리의 양극재를 분쇄 및 선별한 후, 용액 중으로 리튬을 침출하고 용매추출법을 통해 유가금속을 용액 상태로 분리하여 전해 채취 또는 결정화 공정 등을 통해 리튬을 금속 또는 화합물 상태로 제조한다. 하지만, 습식법은 공정 자체가 복잡하며 많은 비용이 소요되고, 리튬의 침출을 위하여 산이나 알칼리 용액과 같은 유해 화합물을 사용함으로써 환경적인 문제가 발생할 수 있다. In the wet process, the cathode material from used batteries is crushed and sorted, then the lithium is extracted into a solution. The valuable metal is then separated from the solution through solvent extraction. The lithium is then manufactured into a metal or compound through processes such as electrowinning or crystallization. However, the wet process is complex and expensive, and the use of hazardous compounds, such as acids or alkaline solutions, to extract the lithium can cause environmental problems.

한편, 산 용액 등 유해 화합물을 사용하지 않으면서 사용후 배터리로부터 유가 금속을 회수하는 기술이 고안되었으며(특허문헌 1), 구체적으로는 폐 리튬이온 배터리로부터 회수된 전극을 180 ~ 450도 조건으로 열처리하는 단계를 통해 바인더를 용융 및 제거한 후, 분리되는 전극 활물질을 수득하여 수용액 조건에서 전기 전해 방식(전기흡착식 탈염화(CDI: Capacitive De-Ionization) 방식)을 통해 유가 금속을 회수하고 있으나, 사용후 배터리로부터 전극 활물질을 회수하기 위하여 사용후 배터리의 바인더를 용융 및 제거하기 위한 별도의 열처리 공정을 요구하므로 추가적인 비용이 소요되며, 고온의 열처리로 인하여 양극 활물질에 포함되어 있는 리튬을 포함하는 유가 금속들이 손실될 수 있다는 문제가 있다.Meanwhile, a technology for recovering valuable metals from spent batteries without using hazardous compounds such as acid solutions has been devised (Patent Document 1). Specifically, a step of heat-treating an electrode recovered from a spent lithium-ion battery at 180 to 450 degrees to melt and remove the binder, and then obtaining a separated electrode active material, and recovering valuable metals through an electrolytic method (capacitive de-ionization (CDI) method) in an aqueous solution condition. However, in order to recover the electrode active material from the spent battery, a separate heat treatment process is required to melt and remove the binder of the spent battery, which incurs additional costs, and there is a problem that valuable metals including lithium contained in the cathode active material may be lost due to the high-temperature heat treatment.

따라서, 해당 기술분야에서는 고효율(high efficiency), 신속(fast process) 및 저비용(low cost)으로 인산철 배터리 소재를 회수하는 기술이 요구된다. 본 발명자는 리튬인산철을 양극 활물질로 사용하는 인산철 배터리에 있어서 상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 인산철 배터리 소재의 회수 방법에 대한 지속적인 연구 끝에 본 발명을 완성하였다.Therefore, a technology for recovering iron phosphate battery materials with high efficiency, a fast process, and low cost is required in this technical field. The inventors of the present invention have completed the present invention after continuous research into a method for recovering iron phosphate battery materials to address the aforementioned problems in iron phosphate batteries using lithium iron phosphate as the cathode active material.

[선행기술문헌][Prior Art Literature]

[특허문헌][Patent Document]

(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-2403455호(Patent Document 1) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2403455

본 발명은 사용후 인산철 배터리로부터 고효율(high efficiency), 신속(fast process) 및 저비용(low cost)으로 주요 물질을 회수하는 것을 목적으로 하는 것이다.The present invention aims to recover major materials from used iron phosphate batteries with high efficiency, fast process, and low cost.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purposes of the present invention are not limited to those mentioned above, and other purposes not mentioned will be clearly understood from the description below.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 인산철 배터리 소재의 회수방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for recovering iron phosphate battery material.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 인산철 배터리 소재의 회수방법은 사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1) 및 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2)를 포함한다.In one specific example of the present invention, the method for recovering the iron phosphate battery material includes a step (S1) of inducing chemical discharge by opening an external pouch of a used iron phosphate battery in a solution, and a step (S2) of recovering the battery material from the solution after the chemical discharge.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S1 단계 이전에, 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계(S0)를 포함한다.In one specific example of the present invention, prior to the step S1, a step (S0) of charging a used iron phosphate battery is included.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S0 단계에서, 사용후 인산철 배터리를 SOC는 50% 이상으로 충전한다.In one specific example of the present invention, in the S0 step, the used iron phosphate battery is charged to an SOC of 50% or more.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S1 단계에서, 상기 화학적 방전은 용액을 사용후 인산철 배터리의 내부로 공급하여 음극 속 리튬과 용액의 자발적인 반응을 유도한다.In one specific example of the present invention, in the step S1, the chemical discharge supplies the solution into the interior of the used iron phosphate battery to induce a spontaneous reaction between lithium in the negative electrode and the solution.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S1 단계에서, 용액은 사용후 인산철 배터리의 음극 내 리튬이 용액으로 이동되어 나오도록 한다.In one specific example of the present invention, in step S1, the solution causes lithium in the negative electrode of the used iron phosphate battery to move into the solution.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S1 단계에서, 용액은 물을 포함하거나 또는 LeS를 포함한다.In one specific example of the present invention, in the step S1, the solution contains water or LeS.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 LeS는 음극과 반응하여 리튬 이온을 용액으로 탈리시키는 용매인 물과 리튬 화합물에 대한 용해도가 낮아 용액 내 리튬 이온을 리튬 화합물로 결정화시키는 반용매를 포함한다.In one specific example of the present invention, the LeS comprises water, a solvent that reacts with the negative electrode to release lithium ions into the solution, and an antisolvent that has low solubility in lithium compounds and crystallizes lithium ions in the solution into lithium compounds.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 반용매는 알코올(R-OH)계열 용매, 케톤(R-CO-R') 계열 용매, 에스터 계열(R-COO-R') 용매, 카복실산(R-COOH) 계열 용매, N-Methyl-2-pyrrolidone(NMP), Dimethyl Sulfoxide(DMSO), Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Pentane 및 Heptane로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.In one specific example of the present invention, the antisolvent includes at least one selected from the group consisting of alcohol (R-OH) series solvents, ketone (R-CO-R') series solvents, ester series (R-COO-R') solvents, carboxylic acid (R-COOH) series solvents, N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP), Dimethyl Sulfoxide (DMSO), Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Pentane, and Heptane.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 알코올 계열의 용매는 Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol(Isopropyl alcohol)(IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol 및 Pentanol로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.In one specific example of the present invention, the alcohol series solvent includes at least one selected from the group consisting of Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol (Isopropyl alcohol) (IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol, and Pentanol.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 케톤 계열의 용매는 Acetone 및 Methyl Ethyl Ketone로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.In one specific example of the present invention, the ketone series solvent includes at least one selected from the group consisting of Acetone and Methyl Ethyl Ketone.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 에스터 계열의 용매는 Methyl acetate, Ethyl acetate 및 Methyl propionate로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.In one specific example of the present invention, the ester-based solvent includes at least one selected from the group consisting of Methyl acetate, Ethyl acetate, and Methyl propionate.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 LeS에 포함되는 물과 반용매의 부피비는 9:1 내지 1:9이다.In one specific example of the present invention, the volume ratio of water and antisolvent included in the LeS is 9:1 to 1:9.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S2 단계에서, 상기 배터리 소재는 분리막, 음극재, 음극 기재, 양극재, 양극 기재, 인산철 및 배터리 외장재이다.In one specific example of the present invention, in the step S2, the battery materials are a separator, a negative electrode material, a negative electrode substrate, a positive electrode material, a positive electrode substrate, iron phosphate, and a battery outer shell.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 S2 단계 후, 흑연 및 리튬 중 어느 하나 이상을 회수하는 단계(S3)를 더 포함한다.In one specific example of the present invention, after the step S2, a step (S3) of recovering at least one of graphite and lithium is further included.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 흑연은 용액을 여과하여 회수한다.In one specific example of the present invention, the graphite is recovered by filtering the solution.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 리튬은 LiOH, LiOH·H2O, LiF, Li3PO4, Li2O, C2H5OLi, LiHCO3 또는 Li2CO3 등을 포함하는 어느 하나 이상의 리튬화합물이다.In one specific example of the present invention, the lithium is at least one lithium compound including LiOH, LiOH·H 2 O, LiF, Li 3 PO 4 , Li 2 O, C 2 H 5 OLi, LiHCO 3 or Li 2 CO 3 .

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 리튬은 용액에 알코올함유 용매를 투여하여 회수된다.In one specific example of the present invention, the lithium is recovered by adding an alcohol-containing solvent to the solution.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 인산철 배터리 소재의 불능화 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for disabling an iron phosphate battery material.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 인산철 배터리 소재의 불능화 방법은 사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1); 및 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2);를 포함한다.In one specific example of the present invention, the method for disabling the iron phosphate battery material includes a step (S1) of inducing chemical discharge by opening an external pouch of a used iron phosphate battery in a solution; and a step (S2) of recovering the battery material from the solution after the chemical discharge.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 인산철 배터리 소재의 불능화 방법은 상기 S1 단계 이전에, 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계(S0)를 포함한다.In one specific example of the present invention, the method for disabling the iron phosphate battery material includes, prior to the step S1, a step (S0) of charging the used iron phosphate battery.

본 발명은 단순한 공정을 통하여 저비용 및 고효율로 사용후 인산철 배터리의 주요 물질을 회수하고 이를 배터리 원재료로서 재활용할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of recovering the main materials of used iron phosphate batteries at low cost and high efficiency through a simple process and recycling them as battery raw materials.

또한, 본 발명은 사용후 인산철 배터리로부터 리튬(Li)을 회수함에 있어, 낮은 에너지 소모량과 친환경적으로 리튬을 회수할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of recovering lithium (Li) from a used iron phosphate battery with low energy consumption and in an environmentally friendly manner.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 회수방법을 간단히 도시한 공정도이다.Figure 1 is a process diagram simply illustrating a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 1Ah 사용후 인산철 배터리로부터 인산철 배터리 소재를 회수하는 방법을 간단히 도시한 공정 모식도이다.FIG. 2 is a process schematic diagram simply illustrating a method for recovering iron phosphate battery material from a 1Ah used iron phosphate battery according to one specific example of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 화학적 방전 과정을 나타낸 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a chemical discharge process of an iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 사용후 인산철 배터리가 방전된 상태의 양극 XRD 분석 결과를 도시한 것이다.Figure 4 illustrates the results of XRD analysis of the cathode of a discharged iron phosphate battery according to one specific example of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 사용후 인산철 배터리가 충전된 상태의 양극 XRD 분석 결과를 도시한 것이다.FIG. 5 illustrates the results of XRD analysis of the positive electrode of a used iron phosphate battery in a charged state according to one specific example of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 회수방법을 통하여 회수된 인산철의 XRD 분석 결과를 도시한 것이다.Figure 6 illustrates the XRD analysis results of iron phosphate recovered through a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 회수방법을 통하여 회수된 흑연의 XRD 분석 결과를 도시한 것이다.Figure 7 illustrates the XRD analysis results of graphite recovered through a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 회수방법을 통하여 회수된 리튬 분말의 XRD 분석 결과를 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates the results of XRD analysis of lithium powder recovered through a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리의 불능화 과정을 간단히 도시한 공정도이다.Figure 9 is a process diagram simply illustrating a process for disabling an iron phosphate battery according to one specific example of the present invention.

본 발명에 따라 제공되는 구체예는 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.The specific embodiments provided by the present invention can all be achieved by the following description. It should be understood that the following description describes preferred embodiments of the present invention and is not necessarily limited thereto. Furthermore, like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 인산철 배터리 소재의 회수방법을 제공한다. 상기 인산철 배터리 소재를 회수하기 위해 기존에 널리 사용하는 방법인 건식법 및 습식법은 유해 화합물을 사용하는 것에 따른 환경적인 문제 및 고가의 처리비용이 소요된다는 단점이 있다. 본 발명에서는 유해 화합물을 사용하지 않으며 저비용으로 신속하고 효율적으로 인산철 배터리 소재를 회수하기 위해 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계, 화학적 방전을 유도하는 단계, 배터리 소재를 회수하는 단계를 포함하는 인산철 배터리 소재의 회수방법을 제공한다. 이하. 본 발명의 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for recovering iron phosphate battery materials. Conventional methods for recovering iron phosphate battery materials, such as dry and wet methods, have the disadvantages of using hazardous compounds, which pose environmental problems and require high disposal costs. The present invention provides a method for recovering iron phosphate battery materials, comprising the steps of charging a used iron phosphate battery, inducing chemical discharge, and recovering the battery materials, in order to recover iron phosphate battery materials quickly and efficiently at low cost without using hazardous compounds. Hereinafter, each step of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 인산철 배터리 소재의 회수방법은 사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1) 및 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2)를 포함한다. 상기 인산철 배터리 소재의 회수방법은 상술한 S1 단계 및 S2 단계 외에 다른 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 상기 인산철 배터리 소재의 회수방법에 대한 이해를 돕기 위해, 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 회수방법을 간단히 도시한 공정도 및 공정 모식도를 제공한다.According to one specific example of the present invention, a method for recovering iron phosphate battery material includes a step (S1) of inducing chemical discharge by opening an outer pouch of a used iron phosphate battery in a solution, and a step (S2) of recovering the battery material from the solution after the chemical discharge. The method for recovering iron phosphate battery material may additionally include other steps in addition to the above-described steps S1 and S2. To help understand the method for recovering iron phosphate battery material, FIGS. 1 and 2 provide a process diagram and a process schematic diagram simply illustrating a method for recovering iron phosphate battery material according to one specific example of the present invention.

단계 (S0)Step (S0)

본 발명의 일 구체예에 따르면, 인산철 배터리 소재의 회수방법은 상기 S1 단계 이전에, 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계(S0)를 포함한다. 상기 단계(S0)는 후술하는 용액 내에서 진행되거나, 용액 외부에서 미리 진행될 수 있다. 이때, 상기 사용후 인산철 배터리는 C-rate 3 이하의 충전속도로 충전될 수 있다. 상기 사용후 인산철 배터리는 양극 활물질로 리튬인산철을 사용하고, 전지 용량이 감소하여 폐기 처리하는 리튬 이차전지일 수 있다. 상기 사용후 인산철 배터리는 양극 기재로 알루미늄 포일(Al foil), 양극재로 리튬인산철(LiFePO4), 음극 기재로 구리 포일(Cu foil), 음극재로 흑연 및 분리막으로 폴리프로필렌(polypropylene)을 사용할 수 있다. 상기 단계(S0)를 통해 충전된 사용후 인산철 배터리의 음극은 LiC6 일 수 있다. 상기 단계(S0)는 사용후 인산철 배터리를 충전함으로써, 양극 내 존재하는 리튬 이온을 음극으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해, 후술한 단계(S1)에서 열역학적으로 불안정한 충전된 음극을 용액과 반응시켜 리튬 이온이 용액에 용해되는 자발적인 반응을 유도할 수 있다. 상기 단계(S0)는 안전을 위해 액체 상에 침지하여 진행될 수 있다. 상기 액체는 비열이 높고 휘발성이 없는 물질로, 물(water) 또는 오일(oil)일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 상기 액체는 산소와 열을 차단하여, 사용후 배터리의 충전과정에서 발생할 수 있는 화재를 방지할 수 있다.According to one specific example of the present invention, a method for recovering iron phosphate battery materials includes, prior to step S1, a step (S0) of charging a spent iron phosphate battery. The step (S0) may be performed in a solution described below, or may be performed in advance outside the solution. At this time, the spent iron phosphate battery may be charged at a charge rate of C-rate 3 or lower. The spent iron phosphate battery may be a lithium secondary battery that uses lithium iron phosphate as a cathode active material and is disposed of due to a decrease in battery capacity. The spent iron phosphate battery may use aluminum foil (Al foil) as a cathode substrate, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as a cathode material, copper foil (Cu foil) as an anode substrate, graphite as an anode material, and polypropylene as a separator. The anode of the spent iron phosphate battery charged through the step (S0) may be LiC 6 . The above step (S0) can move lithium ions existing in the positive electrode to the negative electrode by charging the used iron phosphate battery. Through this, in the step (S1) described below, the thermodynamically unstable charged negative electrode can be reacted with a solution to induce a spontaneous reaction in which lithium ions dissolve in the solution. The above step (S0) can be performed by immersing in a liquid for safety. The liquid is a substance with a high specific heat and no volatility, and may be, but is not limited to, water or oil. The liquid can block oxygen and heat, thereby preventing a fire that may occur during the charging process of the used battery.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 S0 단계는 사용후 인산철 배터리를 SOC(State Of Charge)는 50% 이상으로 충전한다. 구체적으로, 상기 SOC는 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상 또는 과충전상태일 수 있다.According to one specific example of the present invention, the S0 step charges the used iron phosphate battery to a SOC (State Of Charge) of 50% or more. Specifically, the SOC may be 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 90% or more, or an overcharged state.

상기 단계(S0)는 사용후 인산철 배터리를 SOC(State Of Charge) 0% 이상으로 충전할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 0% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 100% 이상, 110% 이상, 120% 이상 또는 과충전상태로 충전할 수 있다. 상기 SOC가 과충전상태인 경우라도, 후술할 단계(S1)의 파우치 개방을 통해 사용후 인산철 배터리의 불능화가 가능할 수 있다. 이때, 상기 사용후 인산철 배터리의 불능화는 안전한 폐기 또는 재활용을 위해 배터리의 전기적 또는 화학적 활성 상태를 제거하거나 약화시켜 배터리 내 잔존 에너지를 소모하는 과정을 의미할 수 있다.The above step (S0) can charge the used iron phosphate battery to a SOC (State Of Charge) of 0% or more, but is not limited thereto, and can charge to 0% or more, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 90% or more, 100% or more, 110% or more, 120% or more, or in an overcharged state. Even when the SOC is in an overcharged state, the used iron phosphate battery can be disabled through opening the pouch in step (S1) described below. In this case, the disablement of the used iron phosphate battery can mean a process of consuming the remaining energy in the battery by removing or weakening the electrical or chemical activity state of the battery for safe disposal or recycling.

단계 (S1)Step (S1)

본 발명의 일 구체예에 따르면, 인산철 배터리 소재의 회수방법은 사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1)를 포함한다. 이때, 상기 사용후 인산철 배터리는 상술한 단계(S0)를 거쳐 충전된 사용후 인산철 배터리일 수 있다. 상기 인산철 배터리의 화학적 방전 과정에 대한 이해를 돕기 위해, 도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리의 화학적 방전 과정을 나타낸 모식도를 제공한다. 도 3을 참조하면, 상기 단계(S1)는 사용후 인산철 배터리를 용액에 침지한 상태에서 진행될 수 있다. 상기 단계(S1)를 통해 사용후 배터리의 외부 파우치를 개방하여 용액을 사용후 배터리의 내부로 공급할 수 있다. 상기 단계(S1)는 외부 파우치 개방 범위에 따라 1 분 내지 168 시간 진행될 수 있다. 상기 단계(S1)를 통해 사용후 인산철 배터리의 불능화를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(S1)는 외부 파우치 개방을 통해 사용후 인산철 배터리 소재의 회수뿐만 아니라 내부 잔여물의 분리 및 제거를 용이하게 할 수 있다. 이를 통해, 상기 단계(S1)는 내부 잔여물을 안전하고 효과적으로 분리 또는 폐기할 수 있다.According to one specific example of the present invention, a method for recovering iron phosphate battery materials includes a step (S1) of inducing chemical discharge of a spent iron phosphate battery by opening an outer pouch thereof in a solution. At this time, the spent iron phosphate battery may be a spent iron phosphate battery that has been charged through the above-described step (S0). To facilitate understanding of the chemical discharge process of the spent iron phosphate battery, FIG. 3 provides a schematic diagram illustrating the chemical discharge process of the iron phosphate battery according to one specific example of the present invention. Referring to FIG. 3, the step (S1) may be performed while the spent iron phosphate battery is immersed in the solution. Through the step (S1), the outer pouch of the spent battery may be opened to supply the solution into the interior of the spent battery. The step (S1) may be performed for 1 minute to 168 hours depending on the extent of opening the outer pouch. The spent iron phosphate battery may be disabled through the step (S1). Specifically, step (S1) facilitates the recovery of used iron phosphate battery materials as well as the separation and removal of internal residues by opening the external pouch. Thus, step (S1) enables the safe and effective separation or disposal of internal residues.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 S1 단계에서 용액을 사용후 인산철 배터리의 내부로 공급하여 음극 속 리튬과 용액의 자발적인 반응을 유도한다. 상기 음극 속 리튬은 음극 층상구조 내 존재하는 리튬(내지 리튬이온) 또는 음극 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층과 수지상(dendrite)를 구성하는 리튬(내지 리튬이온)일 수 있다. 상기 용액이 열역학적으로 불안정한 사용후 배터리 내부의 충전된 음극과 맞닿으며 자발적으로 반응하며, 리튬이 음극에서 빠져나와 화학적 방전이 유도될 수 있다. 구체적으로, 상기 용액은 사용후 배터리 내부의 음극 속 리튬과 발열반응을 포함하는 다양한 물리적/화학적 반응을 일으켜, 리튬을 음극 기재(Cu foil)로부터 박리 시킬 수 있다.According to one specific example of the present invention, in step S1, a solution is supplied into the interior of a spent iron phosphate battery to induce a spontaneous reaction between lithium in the negative electrode and the solution. The lithium in the negative electrode may be lithium (or lithium ion) existing in the negative electrode layered structure or lithium (or lithium ion) forming the negative electrode SEI (Solid Electrolyte Interphase) layer and dendrite. The solution comes into contact with the thermodynamically unstable charged negative electrode inside the spent battery and reacts spontaneously, and lithium is released from the negative electrode, thereby inducing a chemical discharge. Specifically, the solution can cause various physical/chemical reactions, including an exothermic reaction, with the lithium in the negative electrode inside the spent battery, thereby peeling the lithium from the negative electrode substrate (Cu foil).

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 S1 단계에서 용액은 사용후 인산철 배터리의 음극 내 리튬이 용액으로 이동되어 나오도록 한다. 구체적으로 상기 이동은 사용후 인산철 배터리의 음극 내 리튬이 용액으로 추출되는 것을 의미할 수 있다. 이를 통해, 상기 사용후 인산철 배터리의 음극 내 리튬이 리튬 이온형태로 용액에 용해되어 수산화리튬, 탄산리튬 혹은 다양한 리튬화합물 형태로 용액 내에 존재하거나, 리튬화합물 형태로 침전될 수 있다.According to one specific example of the present invention, in step S1, the solution causes lithium within the negative electrode of the spent iron phosphate battery to migrate into the solution. Specifically, the migration may mean that lithium within the negative electrode of the spent iron phosphate battery is extracted into the solution. Through this, lithium within the negative electrode of the spent iron phosphate battery may be dissolved in the solution in the form of lithium ions and exist within the solution in the form of lithium hydroxide, lithium carbonate, or various lithium compounds, or may be precipitated in the form of lithium compounds.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 S1 단계에서 용액은 물을 포함하거나 또는 LeS(Lithium Extraction Solution)를 포함한다. 상기 물은 리튬에 대한 용해도가 높아 용액 재활용이나 다수 셀 처리시 고농도의 리튬 축적이 가능하다. 다만, 물에 의해 형성된 고농도의 Li 수용액은 높은 pH(예를 들어, 4M LiOH 수용액의 경우 pH 14 이상)로 인하여 인산철 배터리를 구성하는 금속을 단시간에 부식시켜 회수하는 배터리 소재의 순도를 저하시키거나, 회수한 배터리 소재의 불순물을 제거하는 추가적인 공정이 필요한 단점이 존재한다. 또한, 양극재의 격자 내로 리튬이 삽입되면서 리튬의 손실량(Loss)이 증가하는 문제가 있다.According to one specific example of the present invention, in the step S1, the solution contains water or LeS (Lithium Extraction Solution). Since the water has a high solubility in lithium, high-concentration lithium accumulation is possible during solution recycling or multiple cell processing. However, the high-concentration Li aqueous solution formed by water has a high pH (for example, pH 14 or higher in the case of a 4 M LiOH aqueous solution), which corrodes the metals constituting the iron phosphate battery in a short period of time, thereby lowering the purity of the recovered battery material or requiring an additional process to remove impurities from the recovered battery material. In addition, there is a problem that the amount of lithium loss increases as lithium is inserted into the lattice of the cathode material.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 LeS는 음극과 반응하여 리튬 이온을 용액으로 탈리시키는 용매인 물과 리튬 화합물에 대한 용해도가 낮아 용액 내 리튬 이온을 리튬 화합물로 결정화시키는 반용매(anti-solvent)를 포함한다. 상기 LeS는 리튬 이온이 쉽게 LiOH 형태로 LeS로 침전되므로, 용액 내 리튬 이온의 농도를 낮출 수 있다. 이를 통해, 양극재의 격자 내로 리튬이 삽입되는 것을 억제할 수 있으므로, 최종적인 리튬 회수율이 증가할 수 있다. 상기 LeS는 Li 이온이 LiOH 형태로 침전되면서 용액 내의 -OH 이온을 감소시켜 최종 pH를 낮추며, 그에 따라서 금속 부식을 억제하여 불순물을 감소, 전체 회수 소재의 순도를 증가시킬 수 있다. 이를 통해, LeS를 용액으로 사용하는 경우, 각 단계에서 별도의 pH 조절제를 포함하지 않음에도 불구하고 pH를 12.5 이하로 유지할 수 있다. 또한, 다량의 셀을 처리 시 높은 pH 및 격렬한 반응으로 인한 운영 상의 어려움과 작업자 안전 상의 문제를 해소하여 상용화에 강점을 가질 수 있다.According to one specific embodiment of the present invention, the LeS comprises water, a solvent that reacts with the negative electrode to desorb lithium ions into the solution, and an anti-solvent that has low solubility in lithium compounds and thus crystallizes lithium ions in the solution into lithium compounds. The LeS can lower the concentration of lithium ions in the solution because lithium ions easily precipitate into LeS in the form of LiOH. This can suppress lithium insertion into the lattice of the positive electrode material, thereby increasing the final lithium recovery rate. The LeS reduces -OH ions in the solution as the Li ions precipitate into the form of LiOH, thereby lowering the final pH, thereby suppressing metal corrosion, reducing impurities, and increasing the purity of the overall recovered material. Through this, when LeS is used as a solution, the pH can be maintained at 12.5 or lower even without a separate pH adjuster at each stage. In addition, it can be advantageous for commercialization because it resolves operational difficulties and worker safety issues due to high pH and violent reactions when processing a large number of cells.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 반용매는 알코올(R-OH)계열의 용매, 케톤(R-CO-R') 계열의 용매, 에스터 계열(R-COO-R')의 용매, 카복실산(R-COOH) 계열의 용매, 또는 N-Methyl-2-pyrrolidone(NMP), Dimethyl Sulfoxide(DMSO), Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Pentane 및 Heptane 같은 용매를 1종 또는 혼용하여 사용할 수 있으며, 구체적으로 상기 알코올 계열의 용매로는 Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol(Isopropyl alcohol)(IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol, Pentanol 등을 사용할 수 있고, 상기 케톤 계열의 용매로는 Acetone, Methyl Ethyl Ketone 등을 사용할 수 있다. 상기 에스터 계열의 용매로는 Methyl acetate, Ethyl acetate, Methyl propionate 등을 사용할 수 있고, 상기 카복실산 계열의 용매로는 Butyric acid 등을 사용할 수 있다. 상기 반용매는 LeS에 포함되어, 리튬을 염으로 침전시킬 수 있다.According to one specific example of the present invention, the antisolvent may be a solvent of the alcohol (R-OH) series, a solvent of the ketone (R-CO-R') series, a solvent of the ester series (R-COO-R'), a solvent of the carboxylic acid (R-COOH) series, or a solvent such as N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP), Dimethyl Sulfoxide (DMSO), Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Pentane, and Heptane, either singly or in combination. Specifically, the alcohol series solvent may include Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol (Isopropyl alcohol) (IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol, Pentanol, and the like, and the ketone series solvent may include Acetone, Methyl Ethyl Ketone, and the like. As the ester series solvent, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, etc. can be used, and as the carboxylic acid series solvent, butyric acid, etc. can be used. The antisolvent is included in LeS and can precipitate lithium as a salt.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 LeS에 포함되는 물과 반용매의 부피비는 9:1 내지 1:9이다. 상술한 범위 내로 물과 반용매의 부피비를 조절함으로써, 양극재의 격자 내로 리튬이 삽입되는 것을 억제하고, 리튬을 염으로 침전시켜, 리튬 회수율을 증가시킬 수 있다. 이때, LeS에 포함되는 반용매의 비율이 물에 비해 낮아 LeS 내에 리튬이 용해되어 침출되는 리튬의 양이 낮아지는 경우, LeS 내 용해된 리튬을 LeS 증발, 반용매 침전 및 기타 화학적 방법 등의 용액 내에 용해된 리튬을 추출할 수 있는 방법을 이용해 리튬을 추가적으로 회수하여 총 리튬 회수율을 높일 수 있다.According to one specific example of the present invention, the volume ratio of water and antisolvent contained in the LeS is 9:1 to 1:9. By adjusting the volume ratio of water and antisolvent within the above-described range, lithium can be suppressed from being inserted into the lattice of the positive electrode material, and lithium can be precipitated as a salt, thereby increasing the lithium recovery rate. At this time, if the ratio of the antisolvent contained in the LeS is lower than that of water, so that the amount of lithium dissolved and leached in the LeS is low, lithium can be additionally recovered using a method capable of extracting lithium dissolved in a solution, such as LeS evaporation, antisolvent precipitation, and other chemical methods, thereby increasing the total lithium recovery rate.

단계 (S2)Step (S2)

본 발명의 일 구체예에 따르면, 인산철 배터리 소재의 회수방법은 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2)를 포함한다. 이때, 상기 단계(S2)는 안전을 위해 화학적 방전이 완료된 후 1 분 내지 168 시간 이내에 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 화학적 방전 시작과 동시에 또는 화학적 방전 진행 중에 수행될 수 있다.According to one specific example of the present invention, a method for recovering iron phosphate battery materials includes a step (S2) of recovering battery materials from a solution after chemical discharge. For safety reasons, step (S2) may be performed within 1 minute to 168 hours after the completion of chemical discharge, but is not limited thereto, and may be performed simultaneously with the start of chemical discharge or during the course of chemical discharge.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 배터리 소재는 분리막, 음극재, 음극 기재, 양극재, 양극 기재, 인산철 및 배터리 외장재이다. 구체적으로, 상기 분리막은 폴리프로필렌(polypropylene), 음극 기재는 구리 포일(Cu foil), 양극 기재는 알루미늄 포일(Al foil)일 수 있다. 또한, 구체적으로 상기 배터리 외장재는 파우치형 배터리의 파우치 필름, 각형 배터리의 외곽 케이스, 원통형 배터리의 케이스일 수 있다. 이때, 상기 단계(S2)는 분리막, 음극 기재, 양극 기재 및 인산철을 순서대로 회수할 수 있다. 상기 분리막, 음극 기재, 양극 기재 및 인산철은 용액속에서 물리적으로 분리되어 회수될 수 있다.According to one specific example of the present invention, the battery materials are a separator, an anode material, an anode substrate, an anode material, an anode substrate, iron phosphate, and a battery outer case. Specifically, the separator may be polypropylene, the anode substrate may be copper foil (Cu foil), and the anode substrate may be aluminum foil (Al foil). In addition, specifically, the battery outer case may be a pouch film of a pouch-type battery, an outer case of a square battery, or a case of a cylindrical battery. At this time, the step (S2) may sequentially recover the separator, the anode substrate, the anode substrate, and iron phosphate. The separator, the anode substrate, the anode substrate, and the iron phosphate may be physically separated and recovered in a solution.

단계 (S3)Step (S3)

본 발명의 일 구체예에 따르면, 인산철 배터리 소재의 회수방법은 상기 S2 단계 후, 흑연 및 리튬 중 어느 하나 이상을 회수하는 단계(S3)를 더 포함한다. 이때, 상기 단계(S3)는 배터리 소재를 효율적으로 회수하기 위해, 단계(S2)와 동시에 또는 단계(S2) 전에 수행될 수 있다. 또한, 상기 단계(S3)는 흑연, 리튬, 양극 기재 및 양극재가 혼합된 파우더로부터 양극 기재 및 양극재를 회수하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.According to one specific example of the present invention, the method for recovering iron phosphate battery materials further comprises, after step S2, a step (S3) of recovering at least one of graphite and lithium. In this case, step (S3) may be performed simultaneously with step (S2) or before step (S2) to efficiently recover the battery materials. In addition, step (S3) may additionally comprise a step of recovering the positive electrode substrate and positive electrode material from a powder in which graphite, lithium, positive electrode substrate, and positive electrode material are mixed.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 흑연은 용액을 여과하여 회수된다. 이때, 흑연을 먼저 회수한 후 리튬을 회수할 수 있다. 구체적으로, 상기 흑연은 단계(S2)가 완료된 용액을 감압 여과하여 회수될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 단계(S2)가 완료된 용액으로부터 회수한 흑연과 리튬을 포함하는 혼합파우더를 물에 재용해한 뒤, 감압 여과 및 수세과정을 통해 흑연을 회수할 수 있다.According to one specific example of the present invention, the graphite is recovered by filtering the solution. At this time, the graphite may be recovered first, and then the lithium may be recovered. Specifically, the graphite may be recovered by vacuum filtering the solution after step (S2) has been completed. More specifically, the mixed powder containing graphite and lithium recovered from the solution after step (S2) has been redissolved in water, and then the graphite may be recovered through vacuum filtering and water washing.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 리튬(Li)은 LiOH, LiOH·H2O, LiF, Li3PO4, Li2O, C2H5OLi, LiHCO3 또는 Li2CO3 등을 포함하는 어느 하나 이상의 리튬화합물 형태이다. 상기 리튬을 Li2CO3 형태로 건조 및 회수하기 위해, 용액에 탄산 가스 및 탄산계 침전제를 사용할 수 있다. 상기 탄산계 침전제에 의해 침전된 Li2CO3를 여과 및 분리하여 리튬을 회수할 수 있다. 상기 탄산 가스로 CO 또는 CO2를 사용할 수 있다. 상기 탄산계 침전제로 탄산나트륨(Na2CO3), 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산칼륨(K2CO3), 중탄산칼륨(KHCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산바륨(BaCO3) 및 돌로마이트(CaMg(CO3)2)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 탄산계 침전제를 사용할 수 있다. 상기 리튬을 LiOH 형태로 건조 및 회수하기 위해, 용액에 수산화계 침전제를 사용할 수 있다. 상기 수산화계 침전제에 의해 침전된 LiOH를 여과 및 분리하여 리튬을 회수할 수 있다. 상기 수산화계 침전제로 Ca(OH)2를 사용할 수 있다.According to one specific example of the present invention, the lithium (Li) is in the form of one or more lithium compounds including LiOH, LiOH H 2 O, LiF, Li 3 PO 4 , Li 2 O, C 2 H 5 OLi, LiHCO 3 or Li 2 CO 3. In order to dry and recover the lithium in the form of Li 2 CO 3 , carbon dioxide gas and a carbon dioxide precipitant may be used in the solution. Lithium may be recovered by filtering and separating the Li 2 CO 3 precipitated by the carbon dioxide precipitant. CO or CO 2 may be used as the carbon dioxide gas. As the above carbonate precipitant, one or more carbonate precipitants selected from the group consisting of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), potassium bicarbonate (KHCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), magnesium carbonate (MgCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), and dolomite (CaMg(CO 3 ) 2 ) can be used. In order to dry and recover the lithium in the form of LiOH, a hydroxide precipitant can be used in the solution. Lithium can be recovered by filtering and separating the LiOH precipitated by the hydroxide precipitant. Ca(OH) 2 can be used as the above hydroxide precipitant.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 리튬은 용액에 알코올함유 용매를 투여하여 회수할 수 있다. 이때, 상기 용액은 단계(S2)가 완료된 후, 감압 여과를 통해 흑연의 회수가 완료된 용액일 수 있다. 상기 알코올함유 용매는 리튬화합물에 대한 용해도가 0에 가깝거나 0인 불용성 용매일 수 있다. According to one specific example of the present invention, the lithium can be recovered by adding an alcohol-containing solvent to the solution. At this time, the solution may be a solution in which graphite has been recovered through reduced pressure filtration after step (S2) is completed. The alcohol-containing solvent may be an insoluble solvent with a solubility in the lithium compound close to or equal to 0.

구체적으로, 상기 리튬을 Li2CO3 형태로 건조 및 회수하기 위해, Li2CO3에 대한 용해도가 0인 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)을 사용할 수 있다. 이때, 상기 용액과 알코올함유 용매를 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합할 수 있다. 이후, 침전된 Li2CO3를 여과(Ex: Buchner funnel 이용) 후 건조하여 리튬을 Li2CO3 형태로 회수할 수 있다. Specifically, in order to dry and recover the lithium in the form of Li 2 CO 3 , isopropyl alcohol (IPA), which has a solubility of 0 in Li 2 CO 3 , can be used. At this time, the solution and the alcohol-containing solvent can be mixed in a volume ratio of 1:1 to 1:9. Thereafter, the precipitated Li 2 CO 3 can be filtered (e.g., using a Buchner funnel) and dried to recover the lithium in the form of Li 2 CO 3 .

또한, 구체적으로 상기 리튬을 LiOH 형태로 건조 및 회수하기 위해, LiOH에 대한 용해도가 0인 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)을 사용할 수 있다. 이때, 상기 용액과 알코올함유 용매를 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합할 수 있다. 이후, 침전된 LiOH 슬러리를 여과(Ex: Buchner funnel 이용) 후 건조하여 리튬을 LiOH 형태로 회수할 수 있다. 이때, 대기 중 CO2와 LiOH가 반응하여 Li2CO3를 형성하는 것을 방지하기 위하여 침전, 여과 및 분리 과정은 비활성 가스 분위기 또는 진공상태에서 진행될 수 있다. 상기 비활성 기체는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)일 수 있다.In addition, in order to specifically dry and recover the lithium in the form of LiOH, isopropyl alcohol (IPA), which has a solubility of 0 in LiOH, can be used. At this time, the solution and the alcohol-containing solvent can be mixed in a volume ratio of 1:1 to 1:9. Thereafter, the precipitated LiOH slurry can be filtered (e.g., using a Buchner funnel) and dried to recover lithium in the form of LiOH. At this time, in order to prevent CO 2 and LiOH in the atmosphere from reacting to form Li 2 CO 3 , the precipitation, filtering, and separation processes can be performed in an inert gas atmosphere or vacuum. The inert gas can be argon (Ar) or nitrogen (N 2 ).

본 발명의 일 구체예에 따른 인산철 배터리 소재의 회수방법은 리튬을 회수함에 있어서, 최소한의 에너지를 소모한다. 하기 표 1의 조건으로 가정하는 경우, 회수되는 리튬 1kg당 1.17kWh의 에너지를 소모하는 것일 수 있다.A method for recovering iron phosphate battery materials according to one specific embodiment of the present invention consumes minimal energy when recovering lithium. Assuming the conditions in Table 1 below, 1.17 kWh of energy may be consumed per 1 kg of recovered lithium.

구분division 계산값Calculated value 1Ah, 3.65V 충전 시 소비전력Power consumption when charging at 1Ah, 3.65V 3.5Wh3.5Wh 1 Ah 배터리 내 리튬 함량Lithium content in a 1 Ah battery 0.49g0.49g 회수된 리튬 몰수Number of lithium recovered 0.49g/6.941g·mol-1(리튬 분자량) = 0.071mol0.49g/6.941g·mol -1 (lithium molecular weight) = 0.071mol 회수 가능한 리튬화합물 (LiOH·H2O) 환산 질량Converted mass of recoverable lithium compound (LiOH·H 2 O) 0.071mol x 42g/mol(LiOH·H2O 분자량) = 2.98g0.071 mol x 42 g/mol (LiOH·H 2 O molecular weight) = 2.98 g 리튬 회수 에너지 소모량Lithium recovery energy consumption 3.5Wh / 2.98g = 1.17kWh/kg3.5Wh / 2.98g = 1.17kWh/kg

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 인산철 배터리의 불능화 방법을 제공한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 인산철 배터리 불능화 방법은 사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1); 및 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2);를 포함한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 인산철 배터리 불능화 방법은 상기 S1 단계 이전에, 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계(S0)를 포함한다. 상기 인산철 배터리 불능화 방법의 단계(S0) 내지 단계(S2)은 상술한 인산철 배터리 소재의 회수방법의 단계(S0) 내지 단계(S2)와 대응될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for disabling an iron phosphate battery. According to one specific example of the present invention, the method for disabling an iron phosphate battery includes a step (S1) of inducing chemical discharge of a used iron phosphate battery by opening an outer pouch in a solution; and a step (S2) of recovering battery materials from the solution after the chemical discharge. According to one specific example of the present invention, the method for disabling an iron phosphate battery includes a step (S0) of charging the used iron phosphate battery before step S1. Steps (S0) to (S2) of the method for disabling an iron phosphate battery may correspond to steps (S0) to (S2) of the method for recovering iron phosphate battery materials described above.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 당 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것으로 그 설명을 생략한다.Below, specific embodiments of the present invention are presented. However, the embodiments described below are intended solely to specifically illustrate or explain the present invention and are not intended to limit the scope of the invention. Furthermore, any details not described herein are technically feasible to those skilled in the art and thus are omitted.

실시예Example

실시예 1Example 1

양극재로 LiFePO4, 양극기재로 알루미늄, 음극재로 흑연, 음극기재로 구리, 전해질로 LiPF6, 분리막으로 폴리프로필렌(polypropylene)를 이용한 1Ah의 파우치 형태의 사용후 인산철 배터리(총 중량 25.45g)를 준비한다. 하기 표 2 및 3에 사용후 인산철 배터리에 사용한 물질의 종류 및 함량과 Li 함량을 나타내었다.LiFePO 4 as a cathode material, aluminum as a cathode substrate, graphite as a cathode material, copper as a cathode substrate, and LiPF 6 as an electrolyte. A 1Ah pouch-type spent iron phosphate battery (total weight 25.45 g) using polypropylene as a separator is prepared. Tables 2 and 3 below show the types and contents of materials used in the spent iron phosphate battery and the Li content.

(1) 상기 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 100%로 충전시켜, 음극 층상구조로 리튬을 이동시킨다.(1) The above used iron phosphate battery is charged to 1C SOC 100% for 1 hour to move lithium to the negative electrode layer structure.

(2) H20와 Isopropyl Alcohol(IPA)를 1:3 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기(대한과학사, MSH-20D)를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한다.(2) The spent iron phosphate battery charged in LeS is immersed in a mixture of H2O and Isopropyl Alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:3 using a stirrer (Daehan Science Publishing, MSH-20D) at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery is opened to induce chemical discharge.

(3) 상기 화학적 방전이 완료된 후, LeS에서 분리막 폴리프로필렌(polypropylene), 구리, 알루미늄, 인산철을 회수한다.(3) After the above chemical discharge is completed, the polypropylene membrane, copper, aluminum, and iron phosphate are recovered from LeS.

(4) 상기 (3) 단계를 완료한 용액을 감압 여과하여 흑연과 리튬의 혼합파우더를 회수한다. 이후, 리튬을 물 200ml에 24 시간 재용해한 뒤 감압 여과 및 수세를 통해 흑연을 회수한다. 흑연을 회수한 용액을 약 100ml까지 증발농축한 뒤, 상기 용액과 이소프로필알코올(Isopropyle Alcohol, IPA)을 1:4의 부피비로 100rpm에서 3 분 동안 교반기(대한과학사, MSH-20D)를 이용해 혼합한다. 이후, 가라앉은 Li 침전물을 Buchner Funnel을 이용하여 여과한 후, 대기 중에 건조하여 Li 분말(Li2CO3)을 회수한다.(4) The solution that completed step (3) is filtered under reduced pressure to recover a mixed powder of graphite and lithium. After that, lithium is redissolved in 200 ml of water for 24 hours, and graphite is recovered through filtering under reduced pressure and washing with water. The solution from which graphite has been recovered is evaporated and concentrated to about 100 ml, and then the solution and isopropyl alcohol (IPA) are mixed at a volume ratio of 1:4 using a stirrer (Daehan Science Publishing, MSH-20D) at 100 rpm for 3 minutes. After that, the settled lithium precipitate is filtered using a Buchner funnel and dried in the air to recover lithium powder (Li 2 CO 3 ).

구성composition 화학조성Chemical composition 중량(%)weight(%) 중량(g)Weight (g) 양극재 및 양극기재Cathode materials and cathode substrates Lithium Iron Phosphate(LiFePO4), Aluminum(Al)Lithium Iron Phosphate(LiFePO 4 ), Aluminum(Al) 42.542.5 10.810.8 음극재cathode material Graphite(C6)Graphite(C 6 ) 18.618.6 4.74.7 음극 기재cathode substrate Copper(Cu)Copper(Cu) 9.19.1 2.32.3 전해질electrolyte Carbonate methyl ethyl(EMC), Ethylene carbonate(EC), Lithium hexafluorophosphate(LiPF6)Carbonate methyl ethyl (EMC), Ethylene carbonate (EC), Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) 14.014.0 3.63.6 분리막membrane PolypropylenePolypropylene 5.15.1 1.31.3 외부케이스 및 충전탭External case and charging tab -- 10.710.7 2.72.7

Li(g)Li(g) Li(mol)Li(mol) Li(중량%)Li (wt%) 조성furtherance 0.50.5 0.10.1 1.91.9

실시예 2Example 2

상기 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 60%로 충전시켜, 음극 층상구조로 리튬을 이동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was charged to 1C SOC 60% for 1 hour to move lithium into the cathode layered structure.

실시예 3Example 3

상기 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 50%로 충전시켜, 음극 층상구조로 리튬을 이동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was charged to 1C SOC 50% for 1 hour to move lithium to the cathode layered structure.

실시예 4Example 4

H20와 에탄올을 1:3 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and ethanol in a volume ratio of 1:3 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 5Example 5

H20와 메탄올을 1:3 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and methanol in a volume ratio of 1:3 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 6Example 6

H20와 아세톤을 1:3 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and acetone in a volume ratio of 1:3 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 7Example 7

H20와 이소프로필알코올(IPA)을 1:1 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a 1:1 volume ratio at 300 rpm for 30 minutes using a stirrer, and then the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 8Example 8

H20와 이소프로필알코올(IPA)을 1:9 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:9 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 9Example 9

H20와 이소프로필알코올(IPA)을 3:1 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 3:1 at 300 rpm for 30 minutes using a stirrer, and then the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 10Example 10

H20와 이소프로필알코올(IPA)을 9:1 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 9:1 at 300 rpm for 30 minutes using a stirrer, and then the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 11Example 11

순수한 물(H20)에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하고, 리튬 재용해 과정을 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery was immersed in pure water ( H2O ), the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge, and the spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the lithium re-dissolution process was omitted.

실시예 12Example 12

H20와 이소프로필알코올(IPA)을 5:1 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 5:1 at 300 rpm for 30 minutes using a stirrer, and then the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 13Example 13

H20와 이소프로필알코올(IPA)을 1:5 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was immersed in LeS prepared by mixing H2O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:5 using a stirrer at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery was opened to induce chemical discharge.

실시예 14Example 14

상기 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 20%로 충전시켜, 음극 층상구조로 리튬을 이동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was charged to 1C SOC 20% for 1 hour to move lithium into the cathode layered structure.

실시예 15Example 15

상기 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 0%로 방전시켜, 양극 층상구조로 리튬을 이동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용후 인산철 배터리 소재를 회수하였다.The spent iron phosphate battery material was recovered in the same manner as in Example 1, except that the spent iron phosphate battery was discharged to 1C SOC 0% for 1 hour to move lithium into the positive electrode layer structure.

실시예 16Example 16

양극재로 LiFePO4, 양극기재로 알루미늄, 음극재로 흑연, 음극기재로 구리, 전해질로 LiPF6, 분리막으로 폴리프로필렌(polypropylene)를 이용한 1Ah의 파우치 형태의 사용후 인산철 배터리(총 중량 25.45g)를 준비한다.LiFePO 4 as a cathode material, aluminum as a cathode substrate, graphite as a cathode material, copper as a cathode substrate, and LiPF 6 as an electrolyte. Prepare a 1Ah pouch-type spent iron phosphate battery (total weight 25.45 g) using polypropylene as a separator.

(1) 상기 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 120%로 충전시켜, 음극 층상구조로 리튬을 이동시킨다.(1) The above used iron phosphate battery is charged to 1C SOC 120% for 1 hour to move lithium to the negative electrode layer structure.

(2) H20와 Isopropyl Alcohol(IPA)를 1:3 부피비로 300rpm에서 30 분 동안 교반기(대한과학사, MSH-20D)를 이용해 혼합하여 제조한 LeS에 충전된 상기 사용후 인산철 배터리를 침지시킨 상태에서 사용후 인산철 배터리의 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도한다.(2) The spent iron phosphate battery charged in LeS is immersed in a mixture of H2O and Isopropyl Alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:3 using a stirrer (Daehan Science Publishing, MSH-20D) at 300 rpm for 30 minutes, and the outer pouch of the spent iron phosphate battery is opened to induce chemical discharge.

(3) 상기 화학적 방전이 완료된 후, LeS에서 분리막 폴리프로필렌(polypropylene), 구리, 알루미늄, 인산철을 회수한다.(3) After the above chemical discharge is completed, the polypropylene membrane, copper, aluminum, and iron phosphate are recovered from LeS.

실험예Experimental example

실험예 1(양극 성분 분석)Experimental Example 1 (Analysis of Bipolar Components)

상기 실시예 1의 사용후 인산철 배터리가 방전된 상태와 단계 (1)에 따라 사용후 인산철 배터리가 충전된 상태의 양극의 XRD 분석을 수행하였으며, XRD 분석 결과를 도 4 및 도 5에 도시하였다.XRD analysis was performed on the positive electrode of the used iron phosphate battery in a discharged state according to Example 1 and the positive electrode of the used iron phosphate battery in a charged state according to Step (1), and the XRD analysis results are shown in FIGS. 4 and 5.

실험예 2(인산철 성분 분석)Experimental Example 2 (Analysis of iron phosphate components)

상기 실시예 1에서 회수된 인산철에 대하여 XRD(X-ray Diffraction) 분석을 수행하였으며, XRD 분석 결과를 도 6에 도시하였다. 도 6을 참조하면, 양극재로부터 인산철이 회수된 것을 확인할 수 있다.XRD (X-ray Diffraction) analysis was performed on the iron phosphate recovered in Example 1, and the XRD analysis results are shown in Fig. 6. Referring to Fig. 6, it can be confirmed that iron phosphate was recovered from the cathode material.

실험예 3(흑연 성분 분석)Experimental Example 3 (Analysis of Graphite Components)

상기 실시예 1에서 회수된 흑연에 대하여 XRD 분석을 수행하였으며, XRD 분석 결과를 도 7에 도시하였다. 도 7을 참조하면, 회수된 음극재는 흑연인 것을 확인할 수 있다.XRD analysis was performed on the graphite recovered in Example 1, and the XRD analysis results are shown in Fig. 7. Referring to Fig. 7, it can be confirmed that the recovered negative electrode material is graphite.

실험예 4(Li 성분 분석)Experimental Example 4 (Li component analysis)

상기 실시예 1에서 회수된 Li 분말에 대하여 XRD(X-ray Diffraction) 분석을 수행하였으며, XRD 분석 결과를 도 8에 도시하였다. 도 8을 참조하면, Li2CO3의 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있다(도 8의 "Recovery Li2CO3"참조).XRD (X-ray Diffraction) analysis was performed on the Li powder recovered in Example 1, and the XRD analysis results are shown in Fig. 8. Referring to Fig. 8, it can be confirmed that it exists in the form of Li 2 CO 3 (see “Recovery Li 2 CO 3 ” in Fig. 8).

실험예 5(주요 물질 회수율 분석)Experimental Example 5 (Analysis of Major Substance Recovery Rate)

상기 실시예 1 내지 15에서 회수 및 분리된 주요 물질에 대하여 상기 표 2 및 3을 기준으로 하여 회수율을 하기 표 4 내지 표 9에 정리하였다. 하기 표 4 내지 표 9에서의 이론상 회수량은 상기 표 2로부터 계산된 것이다.The recovery rates for the major substances recovered and separated in Examples 1 to 15 are summarized in Tables 4 to 9 below based on Tables 2 and 3 above. The theoretical recovery amounts in Tables 4 to 9 below are calculated from Table 2 above.

구체적으로, Li2Co3는 ICP 분석을 통해 SOC 충전 상태 별로 양극에 함유되어 있는 리튬을 제외한 리튬의 양을 Li2CO3로 환산한 값이다. 이때, SOC 100% 기준 회수 가능한 Li2CO3는 총 2.36g이다.Specifically, Li 2 Co 3 is the amount of lithium excluding lithium contained in the positive electrode by SOC state of charge, converted to Li 2 CO 3 through ICP analysis. At this time, the total recoverable Li 2 CO 3 based on SOC 100% is 2.36 g.

또한, 하기 표 4 내지 표 9에서 "실제 회수량"은 상기 실시예 1 내지 15를 통하여 회수 및 분리된 각 물질을 건조에 따라 측정된 실제 중량이다. 한편, 하기 표 4 내지 표 9에서의 Li 산화물의 회수율은 Li2CO3을 기준으로 산정한 것이다.In addition, the "actual recovery amount" in Tables 4 to 9 below is the actual weight measured by drying of each material recovered and separated through Examples 1 to 15. Meanwhile, the recovery rate of Li oxide in Tables 4 to 9 below is calculated based on Li 2 CO 3 .

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 회수 물질recovered material 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) Li2CO3 Li 2 CO 3 2.362.36 1.511.51 64.064.0 1.751.75 0.950.95 54.2954.29 1.651.65 0.640.64 38.7938.79 흑연black smoke 4.734.73 4.174.17 88.1688.16 4.734.73 4.284.28 90.4990.49 4.734.73 4.214.21 89.0189.01 구리copper 2.312.31 2.292.29 99.1399.13 2.312.31 2.322.32 100100 2.312.31 2.402.40 100100 양극물질Bipolar material -- 10.0810.08 100100 -- 10.2410.24 100100 -- 10.2310.23 100100

상기 표 4를 참조하면, 실시예 1 내지 3은 30% 이상의 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 50% 이상으로 충전시키는 경우, 리튬이 음극 층상구조로 이동하게 되어, 리튬의 회수율이 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 4 above, it can be confirmed that in Examples 1 to 3, more than 30% of Li 2 CO 3 was recovered. Through this, it can be confirmed that when a used iron phosphate battery is charged to 1C SOC 50% or more for 1 hour, lithium moves to the negative electrode layered structure, resulting in a high lithium recovery rate.

실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 회수 물질recovered material 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) Li2CO3 Li 2 CO 3 2.362.36 1.131.13 47.8847.88 1.011.01 42.8042.80 1.361.36 57.6357.63 흑연black smoke 4.734.73 4.354.35 91.9791.97 4.244.24 89.6489.64 4.264.26 90.0690.06 구리copper 2.312.31 2.312.31 100100 2.302:30 99.5799.57 2.312.31 100100 양극물질Bipolar material -- 10.0110.01 100100 10.1010.10 100100 10.1510.15 100100

상기 표 5를 참조하면, 실시예 4 내지 6은 40% 이상의 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, H20와 에탄올, 메탄올 또는 아세톤을 1:3 부피로 혼합하여 LeS를 제조하는 경우, 리튬 이온이 LiOH 형태로 LeS 속에 쉽게 침전되므로, 리튬의 회수율이 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 5 above, it can be confirmed that in Examples 4 to 6, more than 40% of Li 2 CO 3 was recovered. Through this, it can be confirmed that when LeS is manufactured by mixing H 2 O and ethanol, methanol, or acetone in a volume ratio of 1:3, lithium ions are easily precipitated in the form of LiOH in LeS, so the lithium recovery rate is high.

실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 회수 물질recovered material 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) Li2CO3 Li 2 CO 3 2.362.36 1.301.30 55.0855.08 1.571.57 66.5366.53 흑연black smoke 4.734.73 4.244.24 89.6489.64 4.214.21 89.0189.01 구리copper 2.312.31 2.312.31 100100 2.332.33 100100 양극물질Bipolar material -- 10.1310.13 100100 10.0810.08 100100

상기 표 6을 참조하면, 실시예 7 및 8은 50% 이상의 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, H20와 이소프로필알코올(IPA)을 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 LeS를 제조하는 경우, 양극재의 격자 내로 리튬 이온이 삽입되는 양이 줄어들게 되므로, 리튬의 회수율이 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 6 above, it can be confirmed that in Examples 7 and 8, more than 50% of Li 2 CO 3 was recovered. Through this, it can be confirmed that when LeS is manufactured by mixing H 2 O and isopropyl alcohol (IPA) in a volume ratio of 1:1 to 1:9, the amount of lithium ions inserted into the lattice of the cathode material is reduced, so that the lithium recovery rate is high.

실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 회수 물질recovered material 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) Li2CO3 Li 2 CO 3 2.362.36 0.830.83 35.1735.17 0.030.03 1.271.27 1.611.61 68.2268.22 흑연black smoke 4.734.73 4.284.28 90.4990.49 4.174.17 88.1688.16 4.294.29 90.7090.70 구리copper 2.312.31 2.312.31 100100 2.352.35 100100 2.312.31 100100 양극물질Bipolar material -- 10.1210.12 100100 10.0210.02 100100 10.0510.05 100100

상기 표 7을 참조하면, 실시예 11은 60% 이상의 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, LeS 내 반용매의 비율이 낮아 LeS 내에 리튬이 용해되어 리튬의 회수율이 낮은 실시예 9 및 10에 대해 실시예 11과 동일한 방식으로 리튬을 추가적으로 회수하는 경우, 리튬의 회수율을 높일 수 있을 것으로 예상된다.Referring to Table 7 above, it can be confirmed that in Example 11, more than 60% of Li 2 CO 3 was recovered. Through this, it is expected that if lithium is additionally recovered in the same manner as in Example 11 for Examples 9 and 10, in which the ratio of antisolvent in LeS is low and lithium is dissolved in LeS, resulting in a low lithium recovery rate, the lithium recovery rate can be increased.

실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 회수 물질recovered material 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) Li2CO3 Li 2 CO 3 2.362.36 0.150.15 6.366.36 1.121.12 47.4647.46 흑연black smoke 4.734.73 4.254.25 89.8589.85 4.674.67 98.7398.73 구리copper 2.312.31 2.312.31 100100 2.322.32 100100 양극물질Bipolar material -- 10.2110.21 100100 10.2510.25 100100

상기 표 8을 참조하면, 실시예 13은 40% 이상의 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, LeS 내 반용매의 비율이 높은 경우 리튬 이온이 LeS로 쉽게 침전되어 리튬의 회수율이 높은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 8 above, it can be confirmed that Example 13 recovered more than 40% of Li 2 CO 3. Through this, it can be confirmed that when the ratio of antisolvent in LeS is high, lithium ions are easily precipitated into LeS, resulting in a high lithium recovery rate.

실시예 1Example 1 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 회수 물질recovered material 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) 이론상 회수량 (g)Theoretical recovery (g) 실제 회수량 (g)Actual recovery amount (g) 회수율 (%)Recovery rate (%) Li2CO3 Li 2 CO 3 2.362.36 1.511.51 64.064.0 1.201.20 0.410.41 34.0134.01 -- 0.170.17 100100 흑연black smoke 4.734.73 4.174.17 88.1688.16 4.734.73 4.344.34 91.7791.77 4.734.73 4.234.23 89.5689.56 구리copper 2.312.31 2.292.29 99.1399.13 2.312.31 2.452.45 100100 2.312.31 2.322.32 100100 양극물질Bipolar material -- 10.0810.08 100100 -- 10.2710.27 100100 -- 10.4810.48 100100

상기 표 9를 참조하면, 실시예 14는 30% 이상의 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 사용후 인산철 배터리를 1 시간동안 1C SOC 50% 이하로 충전시키더라도 리튬이 음극 층상구조로 이동하게 되어, 리튬의 회수가 가능한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 9 above, it can be confirmed that Example 14 recovered more than 30% of Li 2 CO 3. Through this, it can be confirmed that even if a used iron phosphate battery is charged for 1 hour at 1C SOC 50% or less, lithium moves to the negative electrode layered structure, making lithium recovery possible.

상기 표 9를 참조하면, 실시예 15에서도 Li2CO3가 회수된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 사용후 인산철 배터리를 SOC 0%로 방전시키더라도 전해액 내에 포함된 소량의 리튬의 회수가 가능한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 9 above, it can be confirmed that Li 2 CO 3 was recovered in Example 15 as well. Through this, it can be confirmed that even if a used iron phosphate battery is discharged to SOC 0%, it is possible to recover a small amount of lithium contained in the electrolyte.

실험예 6(배터리 불능화 분석)Experimental Example 6 (Battery Disabling Analysis)

상기 실시예 16의 사용후 인산철 배터리로부터 배터리 소재를 회수하는 과정을 도 9에 도시하였다. 도 9를 참조하면, 사용후 인산철 배터리를 SOC 120%로 과충전하더라도 안정적으로 배터리 소재를 회수하여 배터리 불능화가 가능한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 화재나 폭발 위험 없이 안전하게 사용후 인산철 배터리를 폐기할 수 있다.The process for recovering battery materials from the spent iron phosphate battery of Example 16 is illustrated in FIG. 9. Referring to FIG. 9, it can be confirmed that even when the spent iron phosphate battery is overcharged to 120% SOC, battery materials can be reliably recovered and the battery can be disabled. This allows for the safe disposal of spent iron phosphate batteries without the risk of fire or explosion.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것이며, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

Claims (19)

사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1) 및Step (S1) of inducing chemical discharge by opening the external pouch of the used iron phosphate battery in a solution, and 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2)를 포함하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, comprising a step (S2) of recovering battery material from a solution after the chemical discharge. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 S1 단계 이전에,Before the above S1 step, 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계(S0)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that it includes a step (S0) of charging a used iron phosphate battery. 청구항 2에 있어서,In claim 2, 상기 S0 단계에서, 사용후 인산철 배터리를 SOC는 50% 이상으로 충전하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery materials, characterized in that, in the above S0 step, the used iron phosphate battery is charged to an SOC of 50% or more. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 S1 단계에서, 상기 화학적 방전은 용액을 사용후 인산철 배터리의 내부로 공급하여 음극 속 리튬과 용액의 자발적인 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수 방법.A method for recovering iron phosphate battery materials, characterized in that in the above step S1, the chemical discharge supplies the solution into the interior of the used iron phosphate battery to induce a spontaneous reaction between lithium in the negative electrode and the solution. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 S1 단계에서, 용액은 사용후 인산철 배터리의 음극 내 리튬이 용액으로 이동되어 나오도록 하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수 방법.A method for recovering iron phosphate battery materials, characterized in that in the above step S1, the solution causes lithium in the negative electrode of the used iron phosphate battery to move into the solution. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 S1 단계에서, 용액은 물을 포함하거나 또는 LeS를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수 방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that in the above step S1, the solution contains water or LeS. 청구항 6에 있어서,In claim 6, 상기 LeS는 음극과 반응하여 리튬 이온을 용액으로 탈리시키는 용매인 물과 리튬 화합물에 대한 용해도가 낮아 용액 내 리튬 이온을 리튬 화합물로 결정화시키는 반용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the LeS comprises water, a solvent that reacts with the negative electrode to release lithium ions into a solution, and an antisolvent that has low solubility in lithium compounds and crystallizes lithium ions in the solution into lithium compounds. 청구항 7에 있어서,In claim 7, 상기 반용매는 알코올(R-OH)계열 용매, 케톤(R-CO-R') 계열 용매, 에스터 계열(R-COO-R') 용매, 카복실산(R-COOH) 계열 용매, N-Methyl-2-pyrrolidone(NMP), Dimethyl Sulfoxide(DMSO), Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Pentane 및 Heptane로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the antisolvent comprises at least one selected from the group consisting of alcohol (R-OH) series solvents, ketone (R-CO-R') series solvents, ester series (R-COO-R') solvents, carboxylic acid (R-COOH) series solvents, N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP), Dimethyl Sulfoxide (DMSO), Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Pentane, and Heptane. 청구항 8에 있어서,In claim 8, 상기 알코올 계열의 용매는 Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol(Isopropyl alcohol)(IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol 및 Pentanol로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the alcohol series solvent includes at least one selected from the group consisting of Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol (Isopropyl alcohol) (IPA), Sec-Butanol, Iso-Butanol, Tert-Butanol, and Pentanol. 청구항 8에 있어서,In claim 8, 상기 케톤 계열의 용매는 Acetone 및 Methyl Ethyl Ketone로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the above ketone series solvent comprises at least one selected from the group consisting of acetone and methyl ethyl ketone. 청구항 8에 있어서,In claim 8, 상기 에스터 계열의 용매는 Methyl acetate, Ethyl acetate 및 Methyl propionate로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the above ester series solvent comprises at least one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, and methyl propionate. 청구항 7에 있어서,In claim 7, 상기 LeS에 포함되는 물과 반용매의 부피비는 9:1 내지 1:9인 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the volume ratio of water and antisolvent included in the above LeS is 9:1 to 1:9. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 S2 단계에서, 상기 배터리 소재는 분리막, 음극재, 음극기재, 양극재, 양극 기재, 인산철 및 배터리 외장재인 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery materials, characterized in that in the above step S2, the battery materials are a separator, a cathode material, a cathode substrate, a cathode material, a cathode substrate, iron phosphate, and a battery outer material. 청구항 1에 있어서,In claim 1, 상기 S2 단계 후, 흑연 및 리튬 중 어느 하나 이상을 회수하는 단계(S3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that it further comprises a step (S3) of recovering at least one of graphite and lithium after the above step S2. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 흑연은 용액을 여과하여 회수되는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수 방법.A method for recovering iron phosphate battery material, characterized in that the graphite is recovered by filtering the solution. 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 리튬은 LiOH, LiOH·H2O, LiF, Li3PO4, Li2O, C2H5OLi, LiHCO3 또는 Li2CO3 등을 포함하는 어느 하나 이상의 리튬화합물 형태인 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 소재의 회수 방법.A method for recovering an iron phosphate battery material, characterized in that the lithium is in the form of one or more lithium compounds including LiOH, LiOH·H 2 O, LiF, Li 3 PO 4 , Li 2 O, C 2 H 5 OLi, LiHCO 3 or Li 2 CO 3 . 청구항 14에 있어서,In claim 14, 상기 리튬은 용액에 알코올함유 용매를 투여하여 회수되는 것을 특징으로 하는 배터리 소재의 회수 방법.A method for recovering a battery material, characterized in that the lithium is recovered by adding an alcohol-containing solvent to the solution. 사용후 인산철 배터리를 용액 내에서 외부 파우치를 개방하여 화학적 방전을 유도하는 단계(S1); 및Step (S1) of inducing chemical discharge of a used iron phosphate battery by opening the outer pouch in a solution; and 상기 화학적 방전 후 용액에서 배터리 소재를 회수하는 단계(S2);를 포함하는 인산철 배터리 불능화 방법.A method for disabling an iron phosphate battery, comprising a step (S2) of recovering battery material from a solution after the chemical discharge. 청구항 18에 있어서,In claim 18, 상기 S1 단계 이전에,Before the above S1 step, 사용후 인산철 배터리를 충전하는 단계(S0)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산철 배터리 불능화 방법.A method for disabling an iron phosphate battery, characterized in that it comprises a step (S0) of charging a used iron phosphate battery.
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