KR102313447B1 - Method for recovering metal from secondary battery - Google Patents

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Abstract

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 실시예는 이차전지로부터 금속 회수 방법을 제공한다. 이는, 이차전지로부터 전극을 분리하는 단계, 상기 분리된 전극 내 금속 성분들을 산 수용액으로 용해하는 단계, 상기로부터 얻어진 침출액을 염기성 수용액과 반응시키고, 생성된 침전물을 분리하는 단계 및 상기 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에 탄산을 공급하고, 리튬 함유 분말을 얻는 단계를 포함하는 것일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a method for recovering a metal from a secondary battery. This includes the steps of separating the electrode from the secondary battery, dissolving the metal components in the separated electrode with an aqueous acid solution, reacting the leachate obtained therefrom with a basic aqueous solution, separating the resulting precipitate, and separating the precipitate. It may include the step of supplying carbonic acid to the obtained residual solution, and obtaining a lithium-containing powder.

Description

이차전지로부터 금속 회수 방법{Method for recovering metal from secondary battery}Method for recovering metal from secondary battery

본 발명은 금속 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지로부터금속을 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal recovery method, and more particularly, to a metal recovery method from a secondary battery.

리튬이온 2차전지 시장은 IT용 전지 시장을 넘어, 전기자동차, 에너지 저장 장치(ESS) 등 시장을 확대하면서 수요가 나날이 증가하고 있는 추세이다. 수요가 증가함에 따라 폐 리튬 2차 전지 및 공정 상에서 발생하는 폐이차전지의 양은 나날이 증가하고 있다.Demand for lithium-ion secondary battery market is increasing day by day as it expands markets such as electric vehicles and energy storage devices (ESS) beyond the IT battery market. As demand increases, the amount of waste lithium secondary batteries and waste secondary batteries generated in the process is increasing day by day.

리튬이온 2차전지 원가의 60% 이상을 양극이 차지한다. 이러한 양극으로는 가역성(reversibility)이 우수하고, 낮은 자가 방전율, 고용량, 고에너지 밀도를 가지고, 합성에 용이한 리튬코발트산화물(LiCoO2)을 사용한다. 또한, 고가인 코발트의 사용량을 줄이기 위해, 니켈, 망간 등이 함께 포함된 리튬니켈코발트망간 산화물 Li(Ni, Co, Mn)O2 및 리튬망간산화물(LiMnO2), 리튬철인산화물(LiFePO4)과 같은 복합 산화물 형태로 사용한다. 상기와 같은 양극은 약 5~7%의 리튬을 함유하는 등 폐 리튬 2차 전지 내 양극으로부터 금속을 회수하는 방법에 많은 관심이 주목되고 있다.The positive electrode accounts for more than 60% of the cost of lithium-ion secondary batteries. As such a positive electrode, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) having excellent reversibility, low self-discharge rate, high capacity, high energy density, and easy synthesis is used. In addition, in order to reduce the amount of expensive cobalt used, lithium nickel cobalt manganese oxide Li(Ni, Co, Mn)O 2 and lithium manganese oxide (LiMnO 2 ), lithium iron phosphate oxide (LiFePO 4 ) containing nickel, manganese, etc. together It is used in the form of a complex oxide such as A lot of attention has been paid to a method for recovering metal from a positive electrode in a waste lithium secondary battery, such as the positive electrode containing about 5 to 7% of lithium.

특히, 현재 우리 나라의 경우 리튬 2차 전지의 핵심 원료인 탄산리튬을 수입에 의존하고 있는 실정이며, 향후 탄산리튬의 수요 증가에 따라 탄산리튬의 가격이 급등할 것으로 예상되며, 리튬의 부존량이 거의 없는 우리나라의 경우 리튬을 회수하는 기술을 포함하여 재활용하는 기술을 확보하는 것이 국가적인 과제로 추진되고 있다.In particular, in the case of Korea, the current situation relies on imports of lithium carbonate, which is a key raw material for lithium secondary batteries. In the case of Korea, which does not have one, it is being promoted as a national task to secure a technology for recycling, including a technology for recovering lithium.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이차전지로부터 금속 회수 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for recovering metal from a secondary battery.

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

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 실시예는 이차전지로부터 금속 회수 방법을 제공한다. 이는, 이차전지로부터 전극을 분리하는 단계, 상기 분리된 전극 내 금속 성분들을 산 수용액으로 용해하는 단계, 상기로부터 얻어진 침출액을 염기성 수용액과 반응시키고, 생성된 침전물을 분리하는 단계 및 상기 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에 탄산을 공급하고, 리튬 함유 분말을 얻는 단계를 포함하는 것일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a method for recovering a metal from a secondary battery. This includes the steps of separating the electrode from the secondary battery, dissolving the metal components in the separated electrode with an aqueous acid solution, reacting the leachate obtained therefrom with a basic aqueous solution, separating the resulting precipitate, and separating the precipitate. It may include the step of supplying carbonic acid to the obtained residual solution, and obtaining a lithium-containing powder.

상기 산 수용액은 황산 수용액을 포함하는 것으로, 과산화수소수를 더 투입하는 것일 수 있다. 상기 상기 황산 수용액은 0.5 내지 2 몰농도(M)인 것을 이용하고, 상기 과산화수소수는 상기 황산 수용액 100 중량 대비 3 내지 10 중량%를 투입하는 것일 수 있다.The acid aqueous solution includes an aqueous sulfuric acid solution, and may be to further add hydrogen peroxide solution. The sulfuric acid aqueous solution may be used in a molar concentration of 0.5 to 2 (M), and the hydrogen peroxide solution may be added in an amount of 3 to 10 wt% based on 100 weight of the sulfuric acid aqueous solution.

상기 분리된 전극 내 금속 성분들을 용해하는 단계는, 소니케이션(sonication)을 수반하는 것일 수 있다.The dissolving of the metal components in the separated electrode may be accompanied by sonication.

상기 잔류 용액에 탄산을 공급하는 단계는, 탄산가스를 주입하여 탄산리튬(Li2CO3)을 회수하는 것일 수 있다. 상기 탄산가스는 분당 100cc로 5분 내지 15분간 주입되는 것일 수 있다.In the step of supplying carbonic acid to the residual solution, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) may be recovered by injecting carbon dioxide gas. The carbon dioxide gas may be injected for 5 to 15 minutes at 100cc per minute.

상기 리튬 함유 분말을 용해하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 용해는 60 내지 95℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. The method may further include dissolving the lithium-containing powder. The dissolution may be carried out at a temperature of 60 to 95 ℃.

상기 침출액을 염기성 수용액과 반응시켜 분리된 침전물은, 수산화코발트(Co(OH)2)를 포함하는 것일 수 있다. The precipitate separated by reacting the leachate with a basic aqueous solution may include cobalt hydroxide (Co(OH) 2 ).

상기 침전물을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 침전물을 열처리하는 단계는, 수산화코발트를 배소시켜 산화코발트로 회수하는 것일 수 있다. 상기 열처리는 적어도 600℃ 이상의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.It may further comprise the step of heat-treating the precipitate. The step of heat-treating the precipitate may be recovering cobalt oxide by roasting cobalt hydroxide. The heat treatment may be performed at a temperature of at least 600 °C or higher.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따라 이차전지로부터 효율적이면서도 친환경적인 방법으로 금속을 회수하는 것일 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, it may be to recover the metal in an efficient and environmentally friendly way from the secondary battery.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지로부터 금속을 회수하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 분리된 전극 내 금속 성분들을 용해하는 단계를 도식화한 것이다.
도 2b는 다양한 조건에서 금속 성분들을 용해하여 반응 시간에 따른 용해도를 측정한 그래프이다.
도 3a는 특히, 탄산 가스를 주입하지 않은 경우, 탄산 가스를 100cc로 30초간 또는 10분간 주입된 경우에 따라 얻어진 리튬 함유 분말의 XRD 결과를 나타낸 것이다.
도 3b는 탄산 가스 주입 시간에 따른 얻어진 리튬 함유 분말의 함량(%)을 나타낸 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에탄산을 공급하여 얻어진 리튬 함유 분말을 나타낸 이미지이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따라 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에탄산을 공급하여 얻어진 리튬 함유 분말의 XRD 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 용해하기 전의 리튬 함유 분말과, 리튬 함유 분말을 용해하여 얻어진 탄산리튬의 XRD 결과를 나타낸 것이다.
도 4b는 리튬 함유 분말의 용해 온도에 따라 얻어진 탄산리튬의 수득률을 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 리튬 함유 분말을 용해하여얻어진 정제된 탄산리튬과 시판 탄산리튬의 XRD 그래프, SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 침출액을 염기성 수용액과 반응시키고 생성된 침전물을 분리하는 과정들을 나타낸 이미지이다.
도 6b 및 6c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 침출액으로부터 분리된 침전물인 수산화코발트와 이를 열처리하여 얻어진 코발트산화물의 XRD 그래프, SEM 이미지를 나타낸 것이다.
1 is a flowchart illustrating a method for recovering a metal from a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a schematic diagram of the step of dissolving the metal components in the electrode separated according to an embodiment of the present invention.
2B is a graph measuring solubility according to reaction time by dissolving metal components under various conditions.
3A shows XRD results of lithium-containing powder obtained when carbon dioxide gas is not injected, particularly when carbon dioxide gas is injected for 30 seconds or 10 minutes at 100 cc.
3B is a graph showing the content (%) of the obtained lithium-containing powder according to the carbon dioxide gas injection time.
Figure 3c is an image showing the lithium-containing powder obtained by supplying ethanoic acid to the residual solution obtained by separating the precipitate according to an embodiment of the present invention.
Figure 3d shows the XRD result of the lithium-containing powder obtained by supplying ethanoic acid to the residual solution obtained by separating the precipitate according to an embodiment of the present invention.
4A shows XRD results of lithium-containing powder before dissolution and lithium carbonate obtained by dissolving lithium-containing powder.
4B is a graph showing the yield of lithium carbonate obtained according to the dissolution temperature of the lithium-containing powder.
5A and 5B show XRD graphs and SEM images of purified lithium carbonate and commercially available lithium carbonate obtained by dissolving lithium-containing powder according to an embodiment of the present invention, respectively.
6A is an image illustrating processes of reacting a leachate with a basic aqueous solution and separating the resulting precipitate according to an embodiment of the present invention.
6b and 6c respectively show XRD graphs and SEM images of cobalt hydroxide, which is a precipitate separated from the leachate, and cobalt oxide obtained by heat-treating the same according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지로부터 금속을 회수하는 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of recovering a metal from a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이차전지부터 전극을 분리하는 단계를 포함할 수 있다(S10). 이차전지는 전지로서 수명을 다한 폐리튬 이차전지 또는 적어도 한번 이상의 충방전이 수행된 것일 수 있으며, 특히, 코발트, 리튬 등의 유기 금속을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 전극이란 집전체 상에 양극 활물질층 또는 음극 활물질층이 도포된 것일 수 있다. Referring to FIG. 1 , the method may include separating the electrode from the secondary battery ( S10 ). The secondary battery may be a waste lithium secondary battery that has reached the end of its lifespan or one that has been charged and discharged at least once, and in particular, may include an organic metal such as cobalt or lithium. In addition, the electrode may be one in which a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer is applied on a current collector.

이차전지에 물리적인 충격을 가하거나 분해하는 등 물리적인 방법을 이용하거나, 전지를 용해시키는 등 화학적인 방법에 따라 전극을 분리하는 것일 수 있다. 특히, 이차전지를 분해하는 방법을 이용하는 경우, 이차전지 자체를 용광로에 용해하거나 분쇄하여 정제시키는 방법보다, 우수한 원료 추출의 효율성을 가질 수 있으며 친환경적인 방법일 수 있다. The electrode may be separated by using a physical method such as applying a physical shock to the secondary battery or disassembling it, or by a chemical method such as dissolving the battery. In particular, in the case of using the method of disassembling the secondary battery, it may have superior raw material extraction efficiency and may be an eco-friendly method than the method of dissolving or pulverizing the secondary battery itself in a furnace for purification.

분리된 전극의 표면에는 유기 용매 등의 전해질을 함유할 수 있으므로, 이를 제거하기 위하여 별도로 세척하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 세척 이후에는 충분히 건조시키는 것일 수 있다. Since the surface of the separated electrode may contain an electrolyte such as an organic solvent, a separate washing step may be further included to remove it. After washing, it may be sufficiently dried.

상기 분리된 전극 내 금속 성분들을 산 수용액으로 용해하는 단계를 포함할 수 있다(S20). 전극 중에서도 특히, 활물질층은 금속 성분들을 포함하는 것으로, 전극을 산 수용액에 투입함으로써 금속 성분들이 용해될 수 있다. 이에 따라, 금속 산화물들을 침출하고, 침출액인 용액을 얻는 것일 수 있다. It may include dissolving the metal components in the separated electrode with an aqueous acid solution (S20). Among the electrodes, the active material layer includes metal components, and the metal components may be dissolved by putting the electrode into an aqueous acid solution. Accordingly, it may be to leach the metal oxides and obtain a solution that is a leachate.

산 수용액으로 강산 수용액을 이용할 수 있으며, 강산 수용액을 이용하여 용해함에 따라 짧은 시간 내에 높은 효율로 금속 산화물들을 침출하는 것일 수 있다. 강산 수용액은, 일 예로서, 황산 수용액을 포함하는 것일 수 있다. 특히, 황산 수용액에 과산화수소수를 더 투입하여, 금속 성분들 중에서 코발트의 침출량을 증가시키는 것일 수 있다. A strong acid aqueous solution may be used as the acid aqueous solution, and metal oxides may be leached with high efficiency within a short time by dissolving using the strong acid aqueous solution. The strong acid aqueous solution may include, for example, an aqueous sulfuric acid solution. In particular, by adding more hydrogen peroxide to the aqueous sulfuric acid solution, the leaching amount of cobalt among the metal components may be increased.

자세하게는, 0.5 내지 2 몰 농도(M)의 황산 수용액과 황산 수용액 100 중량대비 3 내지 10 중량%, 일 예로서 3 내지 7 중량%로 과산화수소수를 투입하는 것일 수 있다. 일 예로서, 1 몰 농도(M)의 황산 수용액과 황산 수용액 100 중량 대비 5 중량%로 과산화수소수를 투입하는 것일 수 있다. 과산화수소수의 첨가량은 상기 중량 범위를 만족하는 경우, 금속 성분들의 용해 속도 또는 용해도를 증가시키는 것일 수 있다. Specifically, 0.5 to 2 molar concentration (M) of the aqueous solution of sulfuric acid and 3 to 10% by weight relative to 100% by weight of the aqueous sulfuric acid solution, for example, may be to add the hydrogen peroxide solution in an amount of 3 to 7% by weight. As an example, the aqueous solution of sulfuric acid of 1 molar concentration (M) and the aqueous solution of sulfuric acid may be added in an amount of 5% by weight based on 100% by weight of the aqueous solution of sulfuric acid. When the amount of hydrogen peroxide added satisfies the above weight range, the dissolution rate or solubility of the metal components may be increased.

반응 시간은 30 분 내지 120분일 수 있으며, 구체적으로, 30분 내지 90분일수 있다. 나아가, 소니케이션(sonication)을 수반할 수 있으며, 이에 따라 전극의 용해도를 상승시킬 수 있다. 초음파 발생을 위해 당해 기술 분야에 널리 알려진 장치를 이용하는 것일 수 있다. 소니케이션은 10분 간격으로 1분 간 수행되는 것일 수 있다. The reaction time may be 30 minutes to 120 minutes, specifically, 30 minutes to 90 minutes. Furthermore, it may be accompanied by sonication, and thus the solubility of the electrode may be increased. It may be to use a device well known in the art for generating ultrasonic waves. Sonication may be performed for 1 minute at 10-minute intervals.

반응 온도는 60 내지 100℃일 수 있으며, 구체적으로, 50 내지 90℃일 수 있다. 상기의 온도 범위에서 전극으로부터 금속 산화물의 침출이 보다 우수하게 나타날 수 있다. The reaction temperature may be 60 to 100 ℃, specifically, may be 50 to 90 ℃. In the above temperature range, the leaching of the metal oxide from the electrode may be better.

특히, 침출액의 양은 양극 무게 대비 3배 내지 7배, 일 예로서, 4배 내지 5배의 중량%로 할 수 있다. 상기 범위에서, 침출액의 양을 최소화할 수 있다. In particular, the amount of the leachate may be 3 to 7 times the weight of the anode, for example, 4 to 5 times by weight. In the above range, the amount of the leachate can be minimized.

다음으로, 상기로부터 얻어진 침출액을 염기성 수용액과 반응시키고, 생성된 침전물을 분리하는 단계를 포함할 수 있다(S30).Next, the step of reacting the leachate obtained above with a basic aqueous solution and separating the resulting precipitate may be included (S30).

상기로부터 얻어진 용액, 즉, 침출액에는 황산리튬(Li2SO4), 황산코발트(CoSO4) 등과 같은 다양한 금속 황화물이 용해되어 있는 것으로, 산 수용액으로 용해함에 따라 산성을 나타내는 것일 수 있다. 특히, 강산 수용액을 이용한 경우, 침출액의 pH는 3 이하일 수 있다. Various metal sulfides, such as lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) and cobalt sulfate (CoSO 4 ), are dissolved in the solution obtained above, that is, the leachate, and may exhibit acidity when dissolved in an acid aqueous solution. In particular, when a strong acid aqueous solution is used, the pH of the leachate may be 3 or less.

상기 침출액에 염기성 수용액을 투입함으로써, 용액의 pH를 변화시켜, 염기성을 갖는 용액을 형성하는 것일 수 있다. 염기성 수용액의 양은 침출액의 무게 대비 0.7 내지 1.5배, 일 예로서, 0.8 내지 1.2배의 중량%인 것을 이용할 수 있다. 여기서, 염기성 수용액은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화리튬(LiOH) 등을 이용하는 것일 수 있으며, 강염기 수용액을 투입함에 따라, 침출액은 pH는 11 이상을 나타내는 것일 수 있다. By adding a basic aqueous solution to the leachate, the pH of the solution may be changed to form a basic solution. The amount of the basic aqueous solution may be used in an amount of 0.7 to 1.5 times the weight of the leachate, for example, 0.8 to 1.2 times by weight. Here, the basic aqueous solution may be sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), etc., and as a strong basic aqueous solution is added, the leachate may have a pH of 11 or higher.

침출액의 pH가 높아져 침출액이 염기성을 띠게 되면, 침전물이 형성되는 것일 수 있으며, 얻어진 침전물은 수산화코발트(Co(OH)2)를 포함하는 것일 수 있다. When the pH of the leachate increases and the leachate becomes basic, a precipitate may be formed, and the obtained precipitate may contain cobalt hydroxide (Co(OH) 2 ).

자세하게는, 침출액은 황산코발트 등의 코발트 전이금속 원료와 황산리튬 등의 리튬 금속 원료를 포함하며 어두운 붉은색을 띠는 것일 수 있다. 상기 원료들은 염기성 하에서, 용해도 차이를 갖는 것일 수 있다. 따라서, 침출액이 염기성을 띠도록 하면, 수산화코발트는 용해되지 않고 침전되는 것일 수 있다. 수산화코발트 는 진한 녹색을 띠는 것으로, 수산화코발트 고체 분말을 분리하면, 투명한 색의 용액이 얻어지는 것일 수 있다. 분리는 여과 등에 의하여 수행되는 것일 수 있다. Specifically, the leachate contains a cobalt transition metal raw material such as cobalt sulfate and a lithium metal raw material such as lithium sulfate, and may have a dark red color. The raw materials may have a solubility difference under basicity. Therefore, if the leachate is made basic, the cobalt hydroxide may be precipitated without being dissolved. Cobalt hydroxide has a dark green color, and when the cobalt hydroxide solid powder is separated, a transparent solution may be obtained. Separation may be performed by filtration or the like.

상기 침전물을 분리시킨 용액이 투명한 색이 아닌 붉은 색을 나타내는 경우, 상기 염기성 수용액을 투입하여 추가적으로 분리 단계를 수행할 수 있다. 또한, 분리 단계 후, 얻어진 분말을 충분히 건조하는 단계를 거치는 것일 수 있다. 한편, 본 공정을 최소화하기 위해서는, 고농도의 염기성 용액을 이용할 수 있다.When the solution from which the precipitate is separated shows a red color instead of a transparent color, an additional separation step may be performed by adding the basic aqueous solution. In addition, after the separation step, the obtained powder may be sufficiently dried. On the other hand, in order to minimize this process, a high-concentration basic solution may be used.

다음으로, 상기 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에 탄산을 공급하고, 리튬 함유 분말을 얻는 단계를 포함할 수 있다(S41). 리튬 함유 분말은 탄산리튬(Li2CO3)을 포함하는 것으로, 상기 단계로부터 분말 상태의 탄산리튬을 회수하는 것일 수 있다.Next, it may include the step of supplying carbonic acid to the residual solution obtained by separating the precipitate, and obtaining a lithium-containing powder (S41). The lithium-containing powder includes lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and lithium carbonate in a powder state may be recovered from the above step.

잔류 용액은 황산리튬(Li2SO4), 수산화리튬(LiOH) 등 상기 공정에서 분리되지 않은 이온 등의 화합물을 포함하는 것으로, 수산화 이온(OH-)에 의하여 잔류 용액의 pH는 12 이상일 수 있다. The residual solution contains compounds such as lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) and lithium hydroxide (LiOH), such as ions not separated in the above process, and the pH of the residual solution may be 12 or higher due to hydroxide ions (OH − ) .

탄산을 공급하는 단계는, 잔류 용액에 탄산 수용액을 첨가하는 것일 수 있다. 탄산 수용액은 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액, 또는 탄산칼륨(K2CO3) 수용액을 포함하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. The step of supplying carbonic acid may include adding an aqueous carbonic acid solution to the residual solution. Aqueous carbonate solution is sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) aqueous solution, or potassium carbonate (K 2 CO 3 ) It may include an aqueous solution, but is not limited thereto.

또한, 탄산을 공급하는 단계는, 잔류 용액에 탄산가스를 주입하는 것일 수 있다. 탄산가스는 분당 100cc로 1분 내지 12분, 일 예로서, 5분 내지 10분간 주입되는 것일 수 있다. 나아가, 저온이나 가압 조건 하에서 탄산가스의 포화도를 증가시킬 수 있으므로, 잔류 용액의 온도를 낮추거나 가압 조건 하에서 탄산 가스를 주입하여 잔류 용액 내의 양이온의 탄산화가 잘 이루어지도록 유도할 수 있다. 잔류 용액 내에 포함된 이온들 탄산 가스와 반응함으로써, 고체 상태의 탄산리튬을 석출하는 것일 수 있다. 특히, 탄산가스를 주입하는 방식으로 탄산화하는 경우, 리튬 이외 별도의 알칼리 금속 성분이 잔류 용액 내에 혼입되지 않으므로, 공정이 간소화될 수 있다.In addition, the step of supplying carbon dioxide may be injecting carbon dioxide gas into the residual solution. Carbon dioxide gas may be injected at 100cc per minute for 1 minute to 12 minutes, for example, 5 minutes to 10 minutes. Furthermore, since the degree of saturation of carbon dioxide gas can be increased under low temperature or pressurized conditions, carbonation of cations in the residual solution can be induced to be well achieved by lowering the temperature of the residual solution or injecting carbon dioxide gas under pressurized conditions. By reacting ions contained in the residual solution with carbon dioxide gas, lithium carbonate in a solid state may be precipitated. In particular, in the case of carbonation by injecting carbon dioxide gas, since an alkali metal component other than lithium is not mixed in the residual solution, the process can be simplified.

탄산가스가 주입된 잔류 용액은 가열에 의하여 액체를 증발시킴으로써 리튬 함유 분말을 형성하는 것일 수 있다. 가열은 70 내지 100℃, 더 자세하게는, 70 내지 90℃의 온도로 수행되는 것일 수 있다. 이 때 얻어지는 리튬 함유 분말은 다량의 탄산리튬(Li2CO3), 그 외 황산나트륨 및 황산리튬나트륨을 함유하는 것일 수 있으며, 옅은 황색을 띠는 것일 수 있다.The residual solution into which carbon dioxide is injected may be to form lithium-containing powder by evaporating the liquid by heating. The heating may be performed at a temperature of 70 to 100°C, more specifically, 70 to 90°C. The lithium-containing powder obtained at this time may contain a large amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), other sodium sulfate and lithium sodium sulfate, and may have a pale yellow color.

또한, 상기 리튬 함유 분말을 용해하는 단계를 더 포함하여(S51), 리튬 함유분말을 정제하는 것일 수 있다. 이는, 리튬 함유 분말을 고온의 증류수에 용해하여 불순물들과 분리함으로써 고순도의 탄산리튬을 회수하는 것일 수 있다. 용해는 60 내지 95℃, 일 예로서, 70 내지 90℃, 더 자세하게는 75 내지 85℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 이는, 고온의 조건에서, 탄산리튬은 매우 낮은 용해도를 갖는 반면, 황산나트륨 및 황산리튬나트륨은 비교적 높은 용해도를 가지므로, 용해도 차이를 이용하여 분리하는 것일 수 있다. 리튬 함유 분말을 정제하여 얻어진 고체 분말은 고순도의 탄산리튬으로, 불투명한 흰색을 띠는 것일 수 있다. In addition, further comprising the step of dissolving the lithium-containing powder (S51), it may be to purify the lithium-containing powder. This may be to recover high-purity lithium carbonate by dissolving the lithium-containing powder in distilled water at high temperature and separating it from impurities. The dissolution may be carried out at a temperature of 60 to 95 °C, for example, 70 to 90 °C, more specifically 75 to 85 °C. This may be because, under high temperature conditions, lithium carbonate has very low solubility, while sodium sulfate and lithium sodium sulfate have relatively high solubility, and thus separation using a solubility difference. The solid powder obtained by refining the lithium-containing powder is high-purity lithium carbonate and may have an opaque white color.

한편, 침출액을 염기성 수용액과 반응시켜 형성되고, 침출액으로부터 분리된 침전물은 수산화코발트를 포함하는 것으로, 상기 침전물을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다(S42). 이는, 수산화코발트를 배소시키는 것으로, 분말 상태의 산화코발트(Co3O4)를 고순도로 회수하는 것일 수 있다. Meanwhile, the precipitate formed by reacting the leachate with a basic aqueous solution and separated from the leachate contains cobalt hydroxide, and may include heat-treating the precipitate (S42). This is by roasting cobalt hydroxide, and cobalt oxide in a powder state (Co 3 O 4 ) may be recovered with high purity.

열처리는 적어도 600℃ 이상, 일 예로서 700 내지 1300℃, 더욱 자세하게는 800 내지 1000℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 열처리는 적어도 1시간 이상 수행되는 것일 수 있다. The heat treatment may be performed at a temperature of at least 600 °C or higher, for example, 700 to 1300 °C, more specifically 800 to 1000 °C. The heat treatment may be performed for at least 1 hour.

나아가, 침전물 내 수산화코발트에는 전극에 포함되어 있던 도전재, 바인더 물질 등 유기 물질들이 부착되어 있을 수 있다. 따라서, 열처리 단계를 거침에 따라, 상기 유기 물질들을 산화하여 제거하는 것일 수 있다. 또한, 미처 염기성 용액과 반응하지 못한 황산코발트 역시, 열처리 단계를 거침으로써 제거되는 것일 수 있다. 상기 열처리 온도 범위 내에서, 대부분의 유기 물질을 연소시킬 수 있으며, 유기 물질들을 충분히 연소시켜 제거할 수 있다. Furthermore, organic materials such as a conductive material and a binder material included in the electrode may be attached to the cobalt hydroxide in the precipitate. Accordingly, as the heat treatment step is performed, the organic materials may be oxidized and removed. In addition, cobalt sulfate that has not yet reacted with the basic solution may also be removed by going through a heat treatment step. Within the heat treatment temperature range, most organic materials can be burned, and the organic materials can be removed by sufficiently burning them.

다음으로, 수세 단계를 포함할 수 있다. 상기 열처리를 통하여 얻어진 분말에는 산화코발트 외에 연소된 잔류물을 더 포함할 수 있다. 연소된 잔류물은 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산리튬(Li2CO3)을 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 물로 충분히 세척하여 제거할 수 있다. Next, it may include a washing step. The powder obtained through the heat treatment may further include burnt residues in addition to cobalt oxide. The burned residue may include sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ). Therefore, it can be removed by sufficiently washing with water.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred experimental example (example) is presented to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

[실험예들; Examples][Experimental examples; Examples]

제조예manufacturing example

(1) 전극을 분리 및 금속 성분들을 용해하는 단계(1) separating the electrode and dissolving the metal components

전지를 분해하여 양극을 따로 분리하였다. 알루미늄 호일에 캐스팅된 상태로 존재하는 양극소재는 1분 동안 수용액으로 세척한 후 80℃에서 건조시켰다. 이 후, 1 몰농도의 황산과 황산 수용액 100 중량 대비 5 중량%의 과산화수소가 용해된 용액을 80℃로 하여, 상기 용액에 양극을 담궈 1시간동안 100rpm으로 교반하였다. 이 때, 10분 간격으로 1분 동안 소니케이션하였다. 용해로부터 얻어진 침출액의 양은 양극 무게의 대략 5배로 하였다. The battery was disassembled to separate the positive electrode. The cathode material cast on the aluminum foil was washed with an aqueous solution for 1 minute and then dried at 80°C. Thereafter, a solution in which 1 molar concentration of sulfuric acid and 5 wt% of hydrogen peroxide were dissolved relative to 100 wt. At this time, sonication was performed for 1 minute at 10 minute intervals. The amount of leachate obtained from dissolution was approximately 5 times the weight of the anode.

(2)침출액을 염기성 수용액과 반응시키고, 침전물을 분리하는 단계(2) reacting the leachate with a basic aqueous solution and separating the precipitate

2M의 수산화나트륨을 침출액의 양만큼 준비하여, 침출액과 반응시켰다. 어두운 붉은색인 침출액은 진한 녹색으로 변하며, 필터링에 의하여 침전물인 수산화코발트를 분리하여, 투명한 용액상태의 잔류 용액을 얻었다. 2M sodium hydroxide was prepared according to the amount of the leachate, and reacted with the leachate. The dark red leachate turned dark green, and the precipitate, cobalt hydroxide, was separated by filtering to obtain a transparent residual solution.

(3-1)리튬 함유 금속 정제 단계(3-1) Lithium-containing metal purification step

잔류 용액에 탄산가스를 주입하여 탄산화시켰다. 이 때, 주입되는 탄산가스는 분당 10cc로 10분간 주입되었다. 탄산가스가 주입된 잔류 용액은 80℃에서 증발시켜 고체 분말을 얻었다. Carbonation was carried out by injecting carbon dioxide gas into the residual solution. At this time, the injected carbon dioxide gas was injected at a rate of 10cc per minute for 10 minutes. The residual solution injected with carbon dioxide was evaporated at 80° C. to obtain a solid powder.

상기 얻어진 고체 분말을 80℃의 용액에 용해하여, 탄산리튬을 나머지로부터 분리하였다. 수득한 탄산리튬은 99.5% 이상으로 회수되었다. The obtained solid powder was dissolved in a solution at 80°C, and lithium carbonate was separated from the rest. The obtained lithium carbonate was recovered to 99.5% or more.

(3-2)코발트 함유 금속 정제 단계(3-2) Cobalt-containing metal purification step

침출액을 수산화나트륨 수용액과 반응시켜 분리돈 침전물을 80℃에서 완전히 건조시켰다. 다음으로, 800℃ 이상의 온도에서 1시간 이상 열처리하여 고체 분말을 얻었다. 얻어진 고체 분말은 99.8% 이상의 산화코발트를 포함하였다.The leachate was reacted with an aqueous sodium hydroxide solution, and the separated pig precipitate was completely dried at 80°C. Next, a solid powder was obtained by heat treatment at a temperature of 800° C. or higher for 1 hour or more. The obtained solid powder contained 99.8% or more of cobalt oxide.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 분리된 전극 내 금속 성분들을 용해하는 단계를 도식화한 것이다. 도 2b는 다양한 조건에서 금속 성분들을 용해하여 반응시간에 따른 용해도를 측정한 그래프이다.Figure 2a is a schematic diagram of the step of dissolving the metal components in the electrode separated according to an embodiment of the present invention. 2B is a graph measuring solubility according to reaction time by dissolving metal components under various conditions.

도 2a 및 2b를 참조하면, 황산 수용액을 이용한 경우보다, 과산화수소수를 포함한 경우 전극의 용해도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 나아가, 황산 수용액에 과산화수소수를 더 포함한 용액을 이용하고 소니케이션을 수반한 경우, 더욱 우수한 용해도를 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B , it can be seen that the solubility of the electrode is superior when the aqueous solution of sulfuric acid is included than when the aqueous solution of sulfuric acid is included. Furthermore, it can be seen that when a solution containing more hydrogen peroxide is used in an aqueous sulfuric acid solution and accompanied by sonication, better solubility is exhibited.

도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 일 실시예 따라 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에 탄산 공급에 따른 결과를 나타낸 것이다.3a, 3b, 3c and 3d show the results of supplying carbonic acid to the residual solution obtained by separating the precipitate according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 특히, 탄산 가스를 주입하지 않은 경우, 탄산 가스를 100cc로 30초간 또는 10분간 주입된 경우에 따라 얻어진 리튬 함유 분말의 XRD 그래프를 나타낸 것이다. 또한, 도 3b는 탄산 가스 주입 시간에 따른 얻어진 리튬 함유 분말의 함량(%)을 나타낸 그래프이다. 도 3a 및 3b를 참조하면, 10분간 탄산 가스를 주입한 경우, 피크의 인텐시티가 가장 높은 것으로, 결정성이 우수한 것을 확인할 수 있다.FIG. 3a shows an XRD graph of lithium-containing powder obtained when carbon dioxide gas was not injected, particularly when carbon dioxide gas was injected for 30 seconds or 10 minutes at 100 cc. In addition, FIG. 3B is a graph showing the content (%) of the obtained lithium-containing powder according to the carbon dioxide gas injection time. Referring to FIGS. 3A and 3B , when carbon dioxide gas is injected for 10 minutes, the peak intensity is the highest, and it can be seen that the crystallinity is excellent.

도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에탄산을 공급하여 얻어진 리튬 함유 분말을 나타낸 이미지이다. 얻어진 고체 분말은 옅은 황색을 띠는 것을 알 수 있다.Figure 3c is an image showing the lithium-containing powder obtained by supplying ethanoic acid to the residual solution obtained by separating the precipitate according to an embodiment of the present invention. It can be seen that the obtained solid powder has a pale yellow color.

도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따라 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에탄산을 공급하여 얻어진 리튬 함유 분말의 XRD 결과를 나타낸 것이다. 도 3d를 확인하면, 침출액으로부터 침전물을 분리한 후, 탄산 가스를 주입하여 얻은 고체 분말은 81% 탄산리튬, 16% 황산나트륨, 3% 황산리튬나트륨으로 이루어진 것을 확인할 수 있다.Figure 3d shows the XRD result of the lithium-containing powder obtained by supplying ethanoic acid to the residual solution obtained by separating the precipitate according to an embodiment of the present invention. 3D, it can be seen that the solid powder obtained by injecting carbon dioxide gas after separating the precipitate from the leachate consists of 81% lithium carbonate, 16% sodium sulfate, and 3% lithium sodium sulfate.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 리튬 함유 분말을 용해한 결과를 나타낸 것이다.4a and 4b show the results of dissolving lithium-containing powder according to an embodiment of the present invention.

특히, 도 4a는 용해하기 전의 리튬 함유 분말과, 리튬 함유 분말을 용해하여 얻어진 탄산리튬의 XRD 결과를 나타낸 것이다. 도 4b는 리튬 함유 분말의 용해 온도에 따라 얻어진 탄산리튬의 수득률을 나타낸 그래프이다. In particular, FIG. 4A shows XRD results of lithium-containing powder before dissolution and lithium carbonate obtained by dissolving lithium-containing powder. 4B is a graph showing the yield of lithium carbonate obtained according to the dissolution temperature of the lithium-containing powder.

도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 리튬 함유 분말을 용해하여얻어진 정제된 탄산리튬과 시판 탄산리튬의 XRD 그래프, SEM 이미지를 나타낸 것이다. 5A and 5B show XRD graphs and SEM images of purified lithium carbonate and commercially available lithium carbonate obtained by dissolving lithium-containing powder according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 5a를 참조하면, 본 발명에 따라 탄산 가스를 주입한 뒤 고온의 증류수에용해하여 얻어진 고체 분말인 탄산리튬과 시판 탄산리튬은 XRD 그래프상 매우 유사한 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5A , it can be confirmed that lithium carbonate, which is a solid powder obtained by injecting carbon dioxide gas according to the present invention and then dissolving it in distilled water at high temperature, and commercially available lithium carbonate show very similar peaks on the XRD graph.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 침출액을 염기성 수용액과 반응시키고 생성된 침전물을 분리하는 과정들을 나타낸 이미지이다.6A is an image illustrating processes of reacting a leachate with a basic aqueous solution and separating the resulting precipitate according to an embodiment of the present invention.

도 6b 및 6c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 침출액으로부터 분리된 침전물인 수산화코발트와 이를 열처리하여 얻어진 코발트산화물의 XRD 그래프, SEM 이미지를 나타낸 것이다. 6b and 6c respectively show XRD graphs and SEM images of cobalt hydroxide, which is a precipitate separated from the leachate, and cobalt oxide obtained by heat-treating the same according to an embodiment of the present invention.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described with reference to the above embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. will be able

Claims (12)

이차전지로부터 전극을 분리하는 단계;
상기 분리된 전극 내 금속 성분들을 산 수용액으로 용해하는 단계;
상기 용해하는 단계로부터 얻어진 침출액을 염기성 수용액과 반응시키고, 생성된 침전물을 분리하는 단계;
상기 침전물을 분리하여 얻어진 잔류 용액에 탄산가스를 주입하여, 탄산리튬(Li2CO3) 함유 분말을 얻는 단계;
상기 탄산리튬(Li2CO3)함유 분말을 용해하여 순도가 항상된 탄산리튬(Li2CO3)을 회수하는 단계;
상기 침전물은 수산화코발트(Co(OH)2)를 포함하고,
상기 수산화코발트(Co(OH)2)를 포함하는 침전물을 열처리하여 수산화코발트(Co(OH)2)를 배소시켜 산화코발트로 회수하는 단계를 포함하는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
separating the electrode from the secondary battery;
dissolving the metal components in the separated electrode with an aqueous acid solution;
reacting the leachate obtained from the dissolving step with a basic aqueous solution, and separating the resulting precipitate;
By injecting carbon dioxide gas into the residual solution obtained by separating the precipitate, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) obtaining a powder containing;
dissolving the lithium carbonate (Li 2 CO 3 )-containing powder to recover lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) whose purity has been improved;
The precipitate contains cobalt hydroxide (Co(OH) 2 ),
The method of metal recovered from the secondary battery to heat-treating the precipitate containing the cobalt hydroxide (Co (OH) 2) comprises the step of recovering a cobalt oxide by roasting the cobalt hydroxide (Co (OH) 2).
청구항 1에 있어서,
상기 산 수용액은 황산 수용액을 포함하는 것으로, 과산화수소수를 더 투입하는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
The method according to claim 1,
The acid aqueous solution includes an aqueous sulfuric acid solution, and the method for recovering metal from a secondary battery is to further add hydrogen peroxide solution.
청구항 2에 있어서,
상기 황산 수용액은 0.5 내지 2 몰농도(M)인 것을 이용하고, 상기 과산화수소수는 상기 황산 수용액 100 중량 대비 3 내지 10 중량%인 것을 투입하는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
3. The method according to claim 2,
The method for recovering metal from a secondary battery, wherein the aqueous solution of sulfuric acid is 0.5 to 2 molar concentration (M), and the amount of hydrogen peroxide is 3 to 10% by weight based on 100 weight of the aqueous solution of sulfuric acid.
청구항 1에 있어서,
상기 분리된 전극 내 금속 성분들을 용해하는 단계는, 소니케이션(sonication)을 수반하는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
The method according to claim 1,
The step of dissolving the metal components in the separated electrode is accompanied by sonication (sonication), metal recovery method from a secondary battery.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 탄산가스는 분당 100cc로 5분 내지 15분간 주입되는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
The method according to claim 1,
The method for recovering metal from a secondary battery, wherein the carbon dioxide gas is injected at a rate of 100cc per minute for 5 to 15 minutes.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 용해는 60 내지 95℃의 온도에서 수행되는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
The method according to claim 1,
The dissolution will be carried out at a temperature of 60 to 95 ℃, metal recovery method from a secondary battery.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 열처리는 600℃ 이상 1300℃ 이하의 온도에서 수행되는 것인, 이차전지로부터 금속 회수 방법.
The method according to claim 1,
The method for recovering metal from a secondary battery, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 600° C. or more and 1300° C. or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3127106A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 Elixsys Inc. Systems and methods to treat flue gas desulfurization and metal-bearing waste streams to recover value-added materials
US11479472B2 (en) 2019-01-24 2022-10-25 Elixsys, Inc. Systems and methods to recover value-added materials from gypsum
KR102500820B1 (en) 2020-07-28 2023-02-17 주식회사 연화신소재 Separation Method of Cathode Active Material and Lithium Compound Manufacturing Method Thereof
KR102432151B1 (en) * 2020-11-04 2022-08-11 부경대학교 산학협력단 Method for analyzing the components of the material recovered from industrial waste
KR102650913B1 (en) * 2021-09-07 2024-03-22 국립부경대학교 산학협력단 METHOD FOR SELECTIVE RECOVERY OF LiTHIUM FROM LiFePO4

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271669B1 (en) * 2010-04-20 2013-06-05 한국지질자원연구원 Method for reusing valuable metal of used battery
KR101621312B1 (en) * 2015-10-15 2016-05-16 이치헌 Method Of Recycling Resource for lithium ion secondary battery
KR101823952B1 (en) * 2016-10-28 2018-01-31 타운마이닝리소스주식회사 A Method For Preparing Lithium Carbonate By Recycling Lithium From Used Anode Of Lithium Ion Seondary Battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271669B1 (en) * 2010-04-20 2013-06-05 한국지질자원연구원 Method for reusing valuable metal of used battery
KR101621312B1 (en) * 2015-10-15 2016-05-16 이치헌 Method Of Recycling Resource for lithium ion secondary battery
KR101823952B1 (en) * 2016-10-28 2018-01-31 타운마이닝리소스주식회사 A Method For Preparing Lithium Carbonate By Recycling Lithium From Used Anode Of Lithium Ion Seondary Battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230158212A (en) 2022-05-11 2023-11-20 한국과학기술연구원 Rare metal recovery complex comprising magnetic nano structure and microorganism and rare metal recovery system comprising the complex

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